Теплообменная труба

ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА.
Предлагаемая полезная модель Теплообменная труба относится к области машиностроения, а именно, к устройствам, предназначенным для передачи тепла в криогенных теплообменниках с противотоком теплоносителей, в частности, в двигателях летательных аппаратов.
Известна Теплообменная труба, авторское свидетельство № 612142 от 02/VHI-76 г., содержащая кольцевые канавки на наружной поверхности и соответствующие им выступы на внутренней поверхности с высотой в 1.25 - 2.5 раза меньшой глубины канавок.
Недостатком данного устройства является малая интенсификация теплообмена в межтрубном пространстве, а также высокая продольная жесткость труб, вследствие недостаточной оптимизации указанными соотношениями, что снижает энергетические характеристики теплообменников.
M.ioi.7F28Fl/42
теплообменника, Энергоатомиздат, М., 1998 г., с. 152 - 156), с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, при этом использовались отношения глубины и шага накатки к эквивалентному диаметру H/d  0.033 -г 0.151, где Н - глубина канавки, d, - эквивалентный диаметр и t/ d,  0.5 -г 2, где t - шаг накатки, а также глубина канавки (Н) выбиралась меньше толщины стенки трубы (б).
Недостатком данного устройства является высокая продольная жесткость труб, что связано с большей толщиной ее стенок по отношению к глубине канавки, а для теплообменника с такими трубами диапазон изменения температуры в его элементах резко ограничен возникновением опасных термических напряжений, приводящих к пластической деформации и короблению конструкции.
Вследствие временного и пространственного изменения температуры в элементах конструкции рекуперативных теплообменных устройств с жесткими соединениями ее элементов могут возникнуть местные высокие термические напряжения, приводящие к пластической деформации и короблению конструкции. Это сужает допустимые диапазоны изменения температур в элементах конструкции теплообменных устройств, а именно, в криогенных теплообменниках с противотоком теплоносителей, например, в двигателях летательных аппаратов, и может являться серьезной причиной, ограничивающей их ресурс.
Целью предлагаемой теплообменной трубы является снижение термических напряжений в элементах конструкции теплообменника при уменьшении продольной жесткости труб.
Поставленная цель достигается тем, что при определении конструктивных параметров теплообменной трубы, глубина ее канавки превышает толщину стенки в 1.4 раза, при этом канавки размещены с шагом в соотношении H/t  0.1, где Н - глубина канавки, t - шаг между
канавками.
При таких параметрах участки предлагаемой тештообменной трубы в местах расположения канавок с выступами способны совершать небольшие изгибные упругие деформации, которые увеличиваются с уменьшением толщины стенки.
На фиг. 1 схематично представлена теплообменная труба.
На фиг. 2 - фрагмент теплообменной трубы.
На фиг. 1 теплообменная труба содержит корпус 1, кольцевые канавки 2 на наружной ее поверхности и соответствующие им выступы 3 на внутренней поверхности, при этом глубина канавки (Н) превышает толщину стенки (б) более чем в 1.4 раза и канавки размещены с шагом (t) при отношении H/t  0.1.
Компенсация термических напряжений теплообменной трубы, например, в кожухотрубном теплообменнике происходит следующим образом.
При захолаживании трубного пучка путем прокачки хладоагента по теплообменным трубам и более нагретой рабочей среды по межтрубному пространству, в тешюобменных трубах и местах их крепления к трубным доскам, возникают растягивающие термические напряжения, вследствие жесткого закрепления трубных досок с кожухом и трубным пучком, состоящим из теплообменных труб. Уровень этих напряжений, в первую очередь, зависит от продольной жесткости трубного пучка. С уменьшением жесткости уменьшается и уровень термических напряжений. Участки расположения канавок на теплообменной трубе помимо интенсификации теплообмена выполняют роль упругих элементов. Работая аналогично гофрам сильфона, эти элементы расширяют область продольных упругих растяжений теплообменных труб, с сохранением их предельной прочности по растягивающему напряжению. Благодаря большому количеству канавок на единице длины теплообменных трубок, продольная жесткость
теплообменной трубы становится значительно меньше, чем жесткость теплообменной трубы, представленной в прототипе. Это, в свою очередь, приводит к существенному расширению диапазонов изменения температур в элементах кожухного теплообменника.
Таким образом, использование предложенной полезной модели позволяет в широком диапазоне изменения температур существенно снизить термические напряжения в жестко скрепленных элементах кожухотрубного теплообменника с высоким уровнем интенсификации теплообмена.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Теплообменная труба с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, ОТЛИЧАЮЩАЯСЯ тем, что канавки размещены с шагом в соотношении H/t  0.1, где Н - глубина канавки, t - шаг между канавками, при этом глубина канавки превышает толщину стенки трубы более чем в 1.4 раза.
Физ.1