ТУРБУЛИЗАТОР

Полезная модель относится к конструкции жидкостного охладителя ОМ110, применяемый для охлаждения силовых полупроводниковых приборов серии 1103.
Жидкостные охладители представляют собой металлические плиты с встроенными в них каналами для прохождения охлаждающей жидкости. Каналы могут быть изготовлены различными способами: сверлением, фрезерованием, запрессовкой трубок в несущую плиту и др. Жидкость, проходя по охладителю, нагревается от стенок каналов и отводит тепло от охладителя. Эффективность теплопередачи системы “охладитель - охлаждающая жидкость” в значительной степени зависит от скорости перемешивания нагретого слоя жидкости, находящегося около стенок каналов, и более холодного слоя, находящегося в центральной части сечения канала.
Для повышения интенсивности перемешивания в каналы устанавливаются дополнительные элементы - турбулизаторы различной формы.
Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы [1], представляющее собой элемент со спиральным гребнем, формирующий поток теплоносителя. Канал для прохода теплоносителя образован между цилиндрическим участком элемента и внутренней стенкой теплообменной трубы, при этом поток теплоносителя имеет вихревое движение.
Известен турбулизатор для теплообменной трубы [2], содержащий двойную полосу, свернутую в спираль, при этом турбулизатор устанавливают соосно внутри трубы теплообменника так, что он контактирует со стенками трубы или удален от внутренней поверхности стенки.
Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы [3], содержащее попарно установленные вдоль трубы на неподвижной оси завихрители с лопастями и возможностью вращения, при этом лопасти повернуты на угол 40-60° относительно своей оси симметрии и размещены в трубе с зазором, равным (0,03-0,1)L, расстояние между завихрителями в каждой паре равно (1,0-1,5)L, при этом пары расположены одна от другой на расстоянии (30-70)L, где L - максимальный размер завихрителей в плане.
Известно турбулизирующее устройство для теплообменной трубы [4], содержащее жестко закрепленные на оси с заданным шагом завихрители-лопасти, обтекаемые потоком теплоносителя, причем ось выполнена в виде двух скрученных между собой стержней. Завихрители-лопасти выполнены в виде прямоугольных пластин, закрепленных между скрученными стержнями и установленных по длине трубы на расстоянии от 0,5 до 5 внутренних диаметров трубы, причем величина скрутки изменяет угол поворота плоскости пластин относительно потока теплоносителя на угол 1-15°, а угол поворота завихрителей-лопастей относительно друг друга на 15-90°.
Наиболее близким к заявленному изобретению является турбулизирующее устройство для теплообменной трубы [5], содержащее жестко закрепленные на оси с заданным шагом завихрители-лопасти, обтекаемые потоком теплоносителя, причем завихрители-лопасти выполнены в виде прямоугольных пластин с острыми кромками на концах, центральная часть пластин расположена параллельно потоку теплоносителя, а концы повернуты относительно друг друга на угол 15-45 градусов, при этом завихрители-лопасти установлены по длине трубы на расстоянии от 1 до 5 внутренних диаметров трубы.
Недостатком данного устройства является низкая технологичность в изготовлении, необходимость частого технического обслуживания, обусловленного необходимостью очистки каналов охладителя от загрязнений, которые осаждаются в областях контакта стенок каналов и турбулизаторов. А также невозможность достижения оптимальной работы одного и того же турбулизирующего устройства в теплоотводах при изменении режимов протекания потока жидкости, трудоемкий и достаточно длительный процесс перенастройки оборудования под конкретный режим работы теплообменника.
Предлагаемое технологическое решение позволяет:
- обеспечить эффективную турбулизацию охлаждающей жидкости для улучшения теплообмена;
- повысить ремонтопригодность и снизить трудоемкость технического обслуживания охладителей;
- уменьшить вероятность засорения каналов охладителя;
- упростить технологию изготовления турбулизаторов различной формы для охладителей широкой области применения.
Технический результат заявленного технического решения достигается за счет того, что в турбулизаторе, выполненном в виде оси с лопастями, лопасти имеют чечевицеобразную форму сечения, установлены в шахматном порядке на расстоянии друг от друга на равной им высоте и повернуты на угол от 30 до 60 градусов относительно вертикальной оси.
Турбулизатор (Фиг. 1) содержит жестко установленные на оси (1) с заданным шагом вдоль нее группы лопастей (2). Число лопастей в группе и шаг между группами лопастей могут быть различными и зависят от вязкости охлаждающей жидкости. Лопасти имеют обтекаемую чечевицеобразную форму в сечении для обеспечения минимального гидродинамического сопротивления и направлены к потоку жидкости под углом от 30 до 60 градусов, определяемым вязкостью охлаждающей жидкости. Турбулизатор устанавливается в каналы жидкостного охладителя (3). Диаметр описанной окружности вокруг лопастей равен внутреннему диаметру канала и имеет отрицательный технологический допуск. Внутренний диаметр канала имеет положительный технологический допуск. Поток жидкости, поступая в канал охладителя, натекает на расположенные внутри канала лопасти, принимает турбулентное течение, которое улучшает теплообмен в охладителе. Турбулизатор жестко закреплен в канале.
Высокая технологичность изготовления турбулизатора обеспечивается его сборной конструкцией. Держатели с лопастями и элементы сборной оси изготавливаются отдельно друг от друга с помощью наиболее приемлемого способа (штамповка, литье под давлением и др.), а затем собираются в единую конструкцию, которая размещается и фиксируется в канале охлаждения. При необходимости периодического обслуживания турбулизаторы могут быть легко демонтированы и смонтированы вновь после проведения регламентных работ.
Источник информации.
1. Патент JP 2976538, кл. F28F 1/40, 1999.
2. Патент US 5497824, кл. F28F 13/02, 1996.
3. Патент SU 624104, кл. F28F 13/12, 1978.
4. Патент РФ №2369818, кл. F28F 13/12, 2009.
5. Патент РФ №2369817, кл. F28F 13/12, 2009.