ЗМЕЕВИКОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам и может быть использована в энергетике, ЖКХ и смежных с ними отраслях промышленности.
Известен теплообменный аппарат типа «труба в трубе», содержащий две трубы, расположенные с образованием межтрубного пространства и выполненный в виде винтовой спирали (см. пат РФ 2115876 от 20.07.98).
Недостатком известного теплообменника является высокая металлоемкость и низкая эффективность теплообмена.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является змеевиковый теплообменник, типа «труба в трубе», выполненный виде змеевика, внутренний змеевик которого выполнен в виде пружинно-витого канала (см. заявка №2010111728/06 от 26.03.10 г. - прототип. Публ. 10.10.11).
Недостатком прототипа является низкая эффективность теплообмена из-за малого времени пребывания жидкости в проточной части змеевика.
Целью изобретения является интенсификация процессов теплообмена, снижение габаритных размеров и металлоемкости змеевикового теплообменника.
Отличительным признаком предлагаемого змеевикового теплообменника от указанного прототипа является то, что в проточной части пружинно-витого канала (внутренней трубы) установлены перегородки, попеременно сужающие диаметрально-противоположные стороны проточной части канала внутренней трубы змеевикового теплообменника при этом кромки перегородок в проточной части канала повторяют профиль внутренней поверхности канала и выполнены с зубцами.
Полезная модель изображена на чертежах: Фиг.1 - общий вид змеевикового теплообменника, Фиг.2 - сечение теплообменника, Фиг.3 - фрагмент внутренней трубы 2 с перегородкой 3.
Змеевиковый теплообменник содержит две трубы - внешнюю 1 и внутреннюю 2.
Внешняя 1 и внутренняя 2 трубы змеевикового теплообменника выполнены в виде винтовой спирали. (Фиг.1) при этом внутренняя труба 2 выполнена в виде пружинно-витого канала, в проточной части которого установлены перегородки 3, (Фиг.3) попеременно сужающие диаметрально-противоположные стороны проточной части канала 4 трубы 2.
При этом кромки перегородок 3 повторяют профиль внутренней поверхности проточной части канала 4 внутренней трубы 2 и выполнены с зубцами 5.
Между внешней 1 и внутренней 2 трубами образуется межтрубное пространство 6.
Для подачи и вывода теплоносителей во внешней 1 и внутренней 2 трубах предусмотрены штуцера с фланцами.
Змеевиковый теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю трубу 2 змеевикового теплообменника подают жидкость, а межтрубное пространство 6 в противоток - насыщенный пар. При таком конструктивном решении теплообменника жидкость движется по сложной траектории: во-первых, по виткам пружинно-витого канала внутренней трубы 2, где реализуется закрученное течение жидкости по внутренним впадинам проточной части 4 пружинно-витого канала, во-вторых, по винтовой линии внутренней поверхности трубы 2 (на Фиг.2 показана стрелкой А) змеевикового теплообменника, в-третьих, по сложной траектории, определяемой перегородками 3, снабженными зубцами 5, равномерно распределяющими поток у внутренней стенки трубы 2.
Следует отметить, что установка перегородок 3, сужающих диаметрально-противоположные части проточного канала 4 внутренней трубы 2 увеличивают длину пути движения жидкости во внутренней трубе 2, а за счет наличия зубцов жидкость равномерно распределяется по внутреннему смоченному периметру пружинно-витого канала, что благоприятно влияет на распределение температурных градиентов в стенке трубы 2, снижая температурное сопротивление стенки.
Кроме того, за счет сужающихся частей канала 4 скорость жидкости у внутренних стенок трубы 2 возрастает, что вызывает рост коэффициента теплоотдачи от внутренней стенки трубы 2 в ядро потока жидкости.
Предполагаемое техническое решение позволит, за счет интенсификации теплообмена, уменьшить длину проточной части теплообменника и таким образом, снизить металлоемкость змеевикового теплообменника.