КОНВЕКТИВНАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к конструкциям теплопередающих поверхностей конвективных труб, используемых в теплообменных аппаратах с повышенной тепловой эффективностью, например в паровых и водогрейных котлах.
Известны конструкции конвективных труб активная зона теплопередачи которых выполнена с многозаходными винтовыми поверхностями в виде канавок во внутренней полости трубы и со следами выпоров на наружной поверхности (см. статьи С.А.Петрикова, Н.Б.Серова, Н.Н.Хованова «Интенсификация теплообмена в каналах водогрейных стальных жаротрубных котлов и в теплообменных аппаратах» в ж. Тяжелое машиностроение, М., 2002 г., №6, с.15-16 и А.В.Волкова, С.А.Петрикова, B.C.Попова, Н.Н.Хованова Разработка методов интенсификации теплопередачи в трубных пучках водогрейных котлов и теплообменных аппаратах, в ж. Тяжелое машиностроение, М., 2008, №10, с.12-15).
Недостатком известных конструкций конвективных труб является невозможность изготовления во внутренних полостях длинномерных (более 3 м) труб и в трубах малого диаметра многозаходных винтовых поверхностей.
Известна конвективная труба, активные поверхности теплопередачи которой выполнены в виде каверн на наружной поверхности трубы и выпоров во внутренней полости трубы (статья Н.Н.Хованова, В.М.Ефимова, B.C.Попова, С.А.Петрикова «Технологический процесс и оснастка для ударного формирования дискретных неровностей на поверхностях теплообменных труб», в ж. Машиностроение и инженерное образование, М., 2007, №2, с.29-33 и защищена Патентом на полезную модель №71417 от 17.10.2007). Эта конструкция поверхностей конвективной трубы принята за прототип.
К недостаткам прототипа относится малые габаритные размеры выпоров во внутренней полости трубы, которые формируются от пластического вдавливания пуансона конической формы в наружную поверхность трубы.
Предложена конвективная труба, активные зоны теплопередачи которой выполнены в виде развитых теплообменных поверхностей, вдоль наружной поверхности трубы на равном расстоянии от центра оси абсцисс формируются давлением в поперечных сечениях трубы ряды канавок, ориентированных параллельно оси ординат; конвективная труба
дополнительно снабжена ориентированными параллельно оси абсцисс рядами канавок, расположенными на равном расстоянии от центра оси ординат в поперечных сечениях трубы; канавки, ориентированные параллельно осям абсцисс и ординат, расположены в шахматном порядке относительно друг друга.
Описанные конструктивные формы теплопередающих поверхностей конвективных труб лишены недостатков прототипа в части увеличения габаритных размеров выпоров на внутренней поверхности трубы. Это позволит повысить эффект турбулентного перемешивания периферийной части потока теплоносителя, что приведет к более быстрому росту теплоотдачи от одного теплоносителя к другому теплоносителю.
Конструктивные формы теплообменных поверхностей конвективной трубы изображены на чертежах, где
на фиг.1 - изображена конвективная труба с рядами канавок и выпоров, ориентированных вдоль оси ординат;
на фиг.2 - конвективная труба с рядами канавок и выпоров, ориентированных вдоль оси абсцисс и оси ординат;
на фиг.3 - конвективная труба с канавками и выпорами, расположенными в шахматном порядке.
Из фиг.1 видно, что на наружной поверхности 1 конвективной трубы на равном расстоянии «α» от центра «о» оси абсцисс «X» выполнены в поперечных сечениях трубы ряды канавок 2, ориентированных параллельно оси ординат «У», а также их следы в виде выпоров 3 на внутренней теплообменной поверхности 4.
На фиг.2 дополнительно показаны ориентированные параллельно оси абсцисс «X» ряды канавок 5, расположенные на равном расстоянии «в» от центра «о» оси ординат «У» в поперечных сечениях трубы со следами выпоров 6 на внутренней поверхности трубы.
На фиг.3 показаны ряды канавок ориентированные параллельно осям абсцисс «X» и ординат «У», расположенные в поперечных сечениях трубы в шахматном порядке друг относительно друга и сформированными следами выпоров 3 и 6.
Канавки выполняются инструментом вилочной формы путем пластического деформирования трубной заготовки и как следствие на внутренней поверхности трубы образуются выпуклости. Наличие канавок на внешней поверхности конвективной трубы и выпоров на ее внутренней поверхности позволяет реализовать эффект турбулентного перемешивания периферийных слоев потоков теплоносителей, что приводит к интенсификации теплопередачи.