ТЕПЛООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный элемент, выполненный в виде тугой трубообразующей пружины, между витками которой установлено спиральное ребро, снабженное лепестками (см. пат. на полезную модель РФ №113823 ст.27.02 2011 Бюл. №6).
Известный теплообменный элемент сложен в изготовлении, обладает низкой эффективностью из-за образующихся застойных зон при установке непрерывных спиральных ребер, выполненных из винтовой пластины.
Наиболее близким предложенному техническому решению является теплообменный элемент, представляющий собой пружинно-винтовую трубу, в проточной части которой по длине установлены спиральные пружинно-винтовые интенсификаторы, жестко скреплённые витками трубы (патент РФ №109282 от 10.10.2011 Бюл. 28).
Недостатком прототипа является возможность забивки проточной части трубы (в пространстве между витками пружинно-витых интенсификаторов) отложениями солей жесткости.
Задачей полезной модели является увеличение эффективности теплообмена за счёт дискретной установки в проточной части пружинновитой трубы интенсификаторов, снабжённых комбинированной перфорацией.
Технический результат достигается тем, что в проточной части пружинно-витой трубы дискретно установлены тонкие плоские интенсификаторы, снабжённые комбинированной перфорацией.
На фиг.1 представлен теплообменый элемент 1 (теплообменника типа «труба в трубе» - внешняя труба на рисунке не показана), представляющий собой пружинно-витую трубу, в проточной части которой дискретно по длине установлены плоские тонкие интенсификаторы 2.
На фиг.2 – узел I пружинно-витой трубы с вариантом исполнения плоского комбинированного интенсификатора, снабжённого щелевыми 3 и круглыми перфорациями 4.
Предлагаемый теплообменный элемент, выполненный в виде пружинно-витой трубы 1, состоит из последовательного ряда круговых сегментов, жестко связанных между собой, и с дискретно расположенными по длине тонкими плоскими интенсификаторами 2, с выполненными в них комбинированными щелевыми 3 и круговыми 4 перфорациями.
При таком техническом исполнении при истечении жидкости из отверстий перфораций в них происходит сжатие струи (инверсия струи). Так, при истечении из кругового отверстия струя приобретает форму эллипса, из квадратного – крестообразную форму. При вращении струй создаются предпосылки взаимного проникновения струй друг в друга, их взаимного перемешивания (горячие у стенки трубы проникают в холодные – в ядра потока). Обмениваясь энергиями, поток в теплообменном элементе быстро нагревается на коротком участке теплообменника.
При таком техническом решении сокращается необходимая длина трубы 1, что влечет в последующем снижение её металлоемкости.
Теплообменный элемент работает следующим образом. После подачи среды в проточную часть трубы 1, жестко связанной с интенсификатором 2, жидкость начинает двигаться по сложной траектории, вызванной геометрией проточной части трубы. Вращаясь в углублениях пружинно-витого канала трубы 1, среда попадает в перфорации интенсификатора 2, где происходят её сжатие, а на выходе из отверстия дополнительное вращение, их перемешивание, обмен энергиями и интенсивный разогрев на более коротком расстоянии проточной части трубы 1.
В целях поддержания интенсивной теплой гидродинамической обстановки в проточной части трубы 1 интенсификаторы последовательно с определенным шагом устанавливаются вдоль всей проточной части трубы 1, что исключает снижение эффекта вращения среды в процессе обмена энергиями между струями.
Таким образом, использование предлагаемых интенсификаторов при проектировании и изготовлении теплообменного оборудования позволит сократить габаритные размеры аппарата, снизив тем самым его металлоемкость.