ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный элемент проточная часть которого выполнена по винтовой линии (см. Пат. на полезную модель №119452 от 20.08.12 Бюл. №23)
Известный теплообменный элемент имеет низкую эффективность из-за низкой окружной скорости, не обеспечивающей высокую степень перемешивания среды при течении жидкости в проточной части канала.
Известны теплообменные элементы, выполненые с волнистой стенкой типа «конфузор-диффузор» (см. монографию В.К.Мигай «Повышение эффективности современных теплообменников» Л. Энергия, 1980, с.95).
Недостатком этих теплообменных элементов является снижение эффективности теплообмена при возростании числа Рейнольдса, так как в рассматриваемом канале турбулизация реализуется не у стенки, а во всем объеме канала, кроме того, при течении жидкости отсутствует эффект вращения среды, интенсифицирующий теплообмен.
Задачей полезной модели является интенсификация процессов теплообмена в канале «конфузор-диффузор» за счет турбулизации жидкости у стенки канала.
Технический результат достигается тем, что в теплообменном элементе выполненном в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор» на их теплообменных поверхностях выполнена многозаходная винтовая накатка.
На фиг. 1.представлен теплообменный элемент 1 в виде чередующихся секций «конфузор-диффузор», на теплообменной поверхности которого выполнена многозаходная винтовая накатка 2, на фиг. 2 представлен фрагмент теплообменного элемента «конфузор-дифузор» фиг. 1, на фиг. 3 разрез A-A фиг. 2, на фиг. 4 фрагмент винтовой накатки.
Теплообменный элемент работает следующим образом.
После подачи теплоагента в проточную часть теплообменного элемента за счет вращения жидкости в пристенных слоях диффузора, вызванных многозаходной винтовой накаткой, образуется интенсивное вихреобразование, генерируемое, кроме того, за счет положительного градиента давления при течении среды в расширяющимся канале. Жидкость в пристенных слоях в диффузоре за счет многозаходной накатки приобретает форму дискретных катящихся вдоль теплообменного элемента, вращающихся шнуров при взаимодействии которых между собой осуществляется обмен энергиями и их взаимное перемешивание.
При течении теплоагента в конфузоре из-за наличия многозаходной винтовой накатки и отрицательного градиента давления не происходит снижения эффекта генерации турбулентности и вырождения трубулентности после диффузора.
Следует отметить, что интенсификация теплообмена при наличии многозаходной винтовой накатки связана и с увеличением поверхности теплообмена по сравнению с прототипом, поскольку такая накатка, кроме всего, выполняет и роль внутреннего оребрения. Поперечное сечение выступов может быть выполнено круглой, треугольной, прямоугольной, каплевидной или иной удобооптекаемой формы, обеспечивающей высокий теплообменный эффект при невысоких гидравлических сопротивлениях проточной части канала.
Таким образом, с учетом неоднородности давления внутри потока теплоагента в проточной части теплообменного элемента и наличия окружной скорости в предлагаемом теплообменном элементе существенно возрастает эффективность теплообмена, что позволяет сократить длину проточной части конфузорного-диффузорного элемента, а следовательно и его гидравлическое сопротивление в проточной части предлагаемого теплообменного элемента.
Изготовление предполагаемых теплообменных элементов может быть реализовано методом ротационной ковки, что ранее было апробировано при изготовлении теплообменного элемента по пат. 119452 от 20.08.12. Бюл. №23.