МНОГОКАНАЛЬНАЯ ПРЕССОВАННАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к области теплообменных аппаратов, в частности к прессованным теплообменным трубам.
Известна плоская конденсаторная труба, содержащая плоские параллельные верхние и нижние стенки, переднюю и заднюю стенки полукруглой формы, соединяющие верхние и нижние стенки. Внутри трубы расположены продольные перегородки с продольными микроребрами, причем перегородки расположены друг относительно друга на расстоянии 1,8-6 высоты самих перегородок (Патент Великобритании, №2284471, кл. F28F 1/40, 1997).
Недостаткам данной трубы является то, что расположение перегородок относительно друг друга на расстоянии более 1,8 их высоты не позволяет обеспечить значительную площадь внутренней поверхности трубы на единицу ее длины, а следовательно, не может создать высокую эффективность теплообмена и сужает область использования трубы. Наличие же микроребер внутри трубы существенно не влияет на интенсивность теплообмена при вынужденной конвекции теплоносителя. Отсутствие продольных канавок на наружной поверхности верхней и нижней стенки ограничивает технологические возможности в изготовлении развитых поверхностей теплообмена.
Известна многоканальная прессованная труба, содержащая плоские параллельные верхнюю и нижнюю стенки с продольными канавками на наружной поверхности, торцевые угловые переднюю и заднюю стенки и продольные перегородки толщиной 0,3-0,5 мм и высотой 5-7 мм, расположенные между верхней и нижней стенками относительно друг друга на расстоянии 0,37-0,45 от их высоты и образующие внутренние параллельные каналы (Патент РФ на полезную модель №47502, кл. F28F 1/02, 2005), которая выбрана в качестве прототипа.
К недостаткам данного технического решения относится то, что технологические особенности формирования продольных перегородок не позволяют получить трубу с шагом перегородок относительно друг друга менее 0,37 от их высоты, что делает невозможным увеличение площади внутренней поверхности трубы, а следовательно, не дает возможности повысить интенсивность теплообмена. Ограничение связано с тем, что при размерах «пальцев», формирующих каналы в прессованной трубе с размерами менее указанных, значительно снижается их прочность, что не обеспечивает надежность работы технологического оборудования для производства многоканальных прессованных плоских труб.
Основной задачей полезной модели является создание конструкции плоской прессованной многоканальной трубы, обеспечивающей увеличение интенсивности теплообмена между такими средами, как воздух-воздух, масло-воздух. Увеличение интенсивности теплообмена обеспечивается за счет создания во внутренних каналах, на верхней и нижней стенках, продольных перегородок. Эти перегородки создают дополнительную площадь теплообмена, что увеличивает теплопередачу. Одновременно с основной решается задача предотвращения образования трещин в верхней и нижней стенках. Они возникают в процессе получения ребер на внешней поверхности плоской трубы методом бокового подрезания в продольных канавках, где толщина стенки минимальна.
Основная задача решается тем, что в многоканальной плоской прессованной трубе, содержащей плоские параллельные верхнюю и нижнюю стенки с продольными канавками на наружной поверхности, торцевые угловые переднюю и заднюю стенки и продольные перегородки толщиной 0,3-0,5 мм и высотой 5-7 мм, расположенные между верхней и нижней стенками относительно друг друга на расстоянии 0,37-0,45 от их высоты и образующие внутренние параллельные каналы, на верхней и нижней стенках, во внутренних параллельных каналах выполнены продольные ребра высотой до 0,45 от высоты продольных перегородок и толщиной, не превышающей толщины этих перегородок. Решению основной
поставленной задачи также способствует выполнение продольных ребер в смежных внутренних каналах поочередно на верхней и нижней стенках, а также выполнение продольных ребер во внутренних каналах изменяющимися по высоте в продольном направлении. Выполнение толщины участка верхней и нижней стенки, имеющего длину равную расстоянию между перегородками прилегающего канала и включающего продольную канавку, на 0,1-0,2 мм больше оставшихся участков этих стенок, обеспечивает решение задачи предотвращения образования трещин в верхней и нижней стенках.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.
На фиг.1 показана многоканальная плоская прессованная труба, аксонометрическая проекция; на фиг.2 - поперечное сечение многоканальной плоской прессованной трубы с продольными ребрами, выполненными в смежных внутренних каналах поочередно на верхней и нижней стенках; на фиг.3 - продольное сечение многоканальной плоской прессованной трубы, продольные ребра в которой выполнены изменяющимися по высоте; на фиг.4 - поперечное сечение многоканальной плоской прессованной трубы, в которой толщина участка верхней и нижней стенки, имеющего длину равную расстоянию между перегородками прилегающего канала и включающего продольную канавку, выполнена на 0,1-0,2 мм больше толщины оставшихся участков этих стенок.
Многоканальная плоская прессованная труба содержит плоские параллельные верхние 1 и нижние 2 стенки, передние 3 и задние 4 торцевые стенки, продольные перегородки 5, внутренние параллельные каналы 6, продольные канавки 7, выполненные соответственно на верхней 1 и нижней 2 стенке. В параллельных каналах 6 выполнены продольные ребра 8, которые установлены на внутренней поверхности как верхней 1 так и нижней 2 стенок.
Выполнение во внутренних параллельных каналах 6 продольных ребер 8 высотой до 0,45 от высоты продольных перегородок 5 позволяет увеличить поверхность теплообмена для теплоносителя, циркулирующего через эти каналы. При этом прочность «пальцев», формирующих каналы 6 в прессованной трубе, сохраняется при выполнении в них прорезей, максимальная глубина которых обеспечивает формирование продольных ребер 8 высотой 0,45 от высоты продольных перегородок. Толщина и высота продольных перегородок 5 и продольных ребер 8 определяют эффективность передачи тепла через них к верхней 1 и нижней 2 стенкам. Так как высота продольных ребер 8 меньше высоты продольных перегородок 5, то выбор толщины продольных ребер 8 больше толщины продольных перегородок 5 нецелесообразен, так как это приведет только к увеличению удельной массы плоской прессованной трубы.
Размещение продольных ребер 8 в смежных внутренних каналах 6 поочередно на верхней 1 и нижней 2 стенках позволяет интенсифицировать теплоотдачу за счет увеличения площади теплообмена при более низких потерях давления. Это обеспечивается тем, что в каждом канале 6 располагается только одно продольное ребро 8. В этом случае проходное сечение канала 6 будет больше, чем в случае размещения в нем двух продольных ребер 8. Поочередное размещение продольных ребер 8 на верхней 1 и нижней 2 стенках позволяет обеспечить равномерность теплового потока через эти стенки.
Выполнение продольных ребер 8 во внутренних каналах 6 изменяющимися по высоте в продольном направлении обеспечивает турбулизацию потока теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен.
1
Выполнение толщины δ участка верхней 1 и нижней 2 стенки, имеющего длину равную расстоянию между перегородками 5 прилегающего канала 6 и включающего продольную канавку 7, на 0,1-0,2 мм больше толщины δ оставшихся участков этих стенок увеличивает на указанную величину расстояние между продольной канавкой 7 и внутренним каналом 6. Этого расстояния достаточно, чтобы избежать образования трещин в процессе получения ребер на внешней поверхности плоской трубы методом бокового подрезания. Опыт получения ребер методом бокового подрезания показывает, что диапазон изменения толщины δ в практике составляет от 1,5 мм до 2,5 мм и минимальное значение превышения
1
1
толщины δ над толщиной δ должно приниматься при толщине δ=2,5 мм, а максимальное значение превышения толщины δ над толщиной δ должно приниматься при толщине δ=1,5 мм.
Испытание многоканальной плоской прессованной трубы, в которой на верхней 1 и нижней 2 стенках во внутренних параллельных каналах 6 выполнены продольные ребра 8 высотой до 0,45 высоты продольных перегородок 5 и толщиной, не превышающей толщины этих перегородок, показало, что теплоотдача увеличилась на 20% по сравнению с прототипом, а потери давления выросли на 30%.
При функционировании многоканальной плоской трубы, как элемента теплообменного устройства, теплоноситель поступает во внутренние каналы 6. Во время движения теплоносителя по каналам 6, которые имеют узкую форму, осуществляется интенсивная передача тепла от теплоносителя через продольные перегородки 5 к верхней 1 и нижней 2 стенкам, а также непосредственно от теплоносителя в крайних каналах - к передней 3 и задней 4 стенкам.
Предлагаемая многоканальная прессованная труба позволяет изготовить теплообменники с улучшенными теплопередающими характеристиками в заданных габаритных размерах или снизить металлоемкость теплообменника при заданных теплопередающих характеристиках.