ТЕПЛООБМЕННИК

Предлагаемая полезная модель относится к теплообменникам, а более конкретно к конструктивным элементам общего назначения для теплообменных и теплопередающих устройств и предназначена для применения в теплообменной аппаратуре транспортных средств.
Известен теплообменный элемент в виде трубы с продольными ребрами, выполненными в форме желобов, примыкающие основаниями к поверхности трубы, боковые стенки желоба расположены перпендикулярно к его основанию и имеют свободные отогнутые концы (МПК F 28 F 1/14; А.С. №1622755).
Недостатками данной конструкции являются трудоемкость изготовления, низкая эффективность передачи тепла от потока горячих газов, омывающих внутреннюю поверхность теплообменника к потоку воздуха, омывающего внешнюю поверхность теплообменника. Это обусловлено тем, что при изготовлении цельного теплообменника технологически трудно обеспечить требуемые размер и форму элементов внешней охлаждаемой поверхности теплообменника.
В качестве аналога выбран "Теплопередающий элемент" (патент РФ №2067737), состоящий из металлической трубки и пакета оребряющих пластин, каждая из которых имеет центральное отверстие с отбортованным по периметру краем, а трубка вставлена в пакет пластин, пластины установлены вдоль трубки с заданным шагом, крайние пластины скреплены сварным соединением, а промежуточные пластины и трубка скреплены паяными соединениями.
Недостатком данной конструкции является сложность в изготовлении, недостаточная надежность ввиду высокой жесткости конструкции. Если жесткости формы трубки и теплоотводящих элементов разные, то при
нагреве может произойти пластическая деформация и форма одной из соприкасаемых поверхностей может измениться.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "Теплообменник" по патенту РФ №2006782, в виде оребренного модуля на теплонесущей трубе. Этот модуль содержит смонтированную на трубе, по крайней мере, одну панель, к которой между фиксаторами закреплены ребра, контактирующие внутренними гранями с панелью, при этом панель выполнена в виде пластины, центральная часть которой содержит цилиндрический участок, огибающий трубу, переходящий в прямолинейные периферийные участки. Панель установлена на трубопроводе и ребра контактируют с ней внутренними кромками и снабжена средствами крепления ее к трубе.
Недостатком данной конструкции является то, что каждое ребро примыкает сразу к обоим периферийным участкам панели, при этом не обепечивается надежный тепловой контакт в теплообменнике за счет возникновения зазоров при монтаже теплообменника на трубу: либо между цилиндрическим участком панели и трубой, либо между внутренними кромками ребер и периферийными участками панели, что ухудшает теплопередачу.
Известно, что эффективность теплообменника, в котором теплоотвод осуществляется с помощью прижимных элементов зависит от качества контакта между соприкасаемыми поверхностями трубки и теплоотводящих элементов. Для обеспечения такого контакта необходимо прижимать теплоотводящие элементы со значительным усилием.
Недостатком данной конструкции является быстрое ухудшение теплового контакта между прижимными элементами и цилиндрической поверхностью трубки, вследствие деформаций, возникающих при высоких рабочих температурах и неизбежной неравномерности распределения прижимающих усилий по поверхности соприкосновения внешних элементов с поверхностью трубки.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение надежного контакта между прижимными тепловыми элементами и трубкой для подачи теплоносителя в конструкции теплообменника, повышение оперативности монтажа при креплении и замене теплоотводящих элементов.
Задача решается следующим образом: внутри трубка для подачи теплоносителя имеет не менее двух пар, находящихся во взаимно-перпендикулярных плоскостях, ребер жесткости, а теплоотводящие радиаторы выполнены в виде соединенных радиальными пластинами плоских полуколец, не менее двух пар, с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру трубки для подачи теплоносителя, прижатых к поверхности трубки упругими скобами, причем теплоотводящие радиаторы размещены таким образом, что середина одной пары полуколец проходит через плоскость, в которой размещена одна пара ребер жесткости трубки, а середина другой пары полуколец проходит через плоскость, в которой размещена другая пара ребер жесткости трубки для подачи теплоносителя, причем количество теплоотводящих радиаторов определяется длиной трубки для подачи теплоносителя.
На рис.1 изображена трубка для подачи теплоносителя с внутренними ребрами жесткости (1) в количестве не менее двух, которые расположены в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.
На рис.2 изображены теплоотводящие радиаторы (2), выполненные в виде соединенных радиальными пластинам (3) полуколец, внутренний радиус которых равен внешнему радиусу трубки.
На рис.3 изображены теплоотводящие радиаторы, прижимаемые к поверхности трубки для подачи теплоносителя попарно с помощью упругих скоб (4), причем теплоотводящие радиаторы размещены таким образом (фиг.3 разрез А-А, Б-Б), что середина одной пары полуколец проходит через плоскость, в которой размещена одна пара ребер жесткости трубки для подачи теплоносителя, а плоскость, проходящая через другую пару полуколец, проходит через другую пару ребер жесткости трубки.
Надежность теплового контакта между теплоотводящими радиаторами и трубкой для подачи теплоносителя в конструкции теплообменника достигается за счет трех конструктивных особенностей:
- введением на внутренней поверхности трубки для подачи теплоносителя продольных ребер жесткости, препятствующих местным деформациям при воздействии локализованных сил на внешней стороне трубки для подачи теплоносителя над ребром жесткости;
- применением не менее двух пар теплоотводящих радиаторов жесткой конструкции, в виде концептических полуколец, соединенных радиальными пластинами;
- введением и размещением упругих скоб в качестве прижимных элементов, позволяющих осуществить локализованный прижим во взаимно-перпендикулярных направлениях над внутренними ребрами жесткости трубки для подачи теплоносителя;
- количество пар теплоотводящих радиаторов определяется длиной трубки для подачи теплоносителя.