ТРУБКА ТЕПЛООБМЕННИКА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может использоваться в тепловых насосах, применяемых для отопления и горячего водоснабжения в сельском хозяйстве и для индивидуального применения.
Известна теплообменная труба (патент на изобретение №2197693 20.07.2000 МПК F28F 1/42). Сущность изобретения состоит в том, что на наружную поверхность трубы нанесены канавки с образованием соответствующих им выступов на внутренней поверхности трубы, причем канавки выполнены по винтовой линии с переменным шагом.
Недостатком описанного аналога является то, что при работе с наружным теплоносителем в жидкой фазе возможен переход жидкой фазы в твердое состояние. В момент фазового перехода происходит разрушение теплообменной трубки. Кроме того геометрия трубки не позволяет создавать длинные устойчивые теплообменные аппараты.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемой полезной модели являются трубки с канавками для реверсивного использования в теплообменниках (патент на изобретение №2289076 10.03.2003 МПК F28F 1/40), которые представляют собой металлические трубки с канавками, функционирующие в режиме испарения, либо в режиме конденсации, либо в реверсивном режиме и использующие жидкий хладагент с изменением фазы, причем канавки предусмотрены внутри трубок и сформированы при помощи спиральных ребер с углом при вершине ребер.
Недостатками известного изобретения являются:
- низкая конструктивная прочность при изготовлении теплообменников скважного типа (длиной более 50 м),
- подверженность механическим воздействиям;
- при изготовлении теплообменных аппаратов длиной более 0,5 м, необходима дополнительная обвязка трубок между собой.
Целью полезной модели является создание трубки теплообменника повышенной прочности, а также обладающей повышенной устойчивостью к воздействию внешних факторов, таких как обмерзание и механическое воздействие переходных (фазовых) режимов источников низкопотенциального тепла (вода, грунт и грунтовые воды), а также с большей площадью теплообмена и его интенсивностью.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в трубке теплообменника, заполненной хладагентом и выполненной с канавками в виде спиральных ребер, расположенными внутри трубки, предусмотрены следующие отличия: внутренние ребра канавок имеют форму дуг, а внешняя поверхность трубки оснащена тремя ребрами жесткости, вершины которых параллельны оси трубки, количество канавок и высота ребер жесткости определяются соотношением радиуса R4 описанной окружности трубки с ребрами жесткости, радиуса R1 окружности трубки без ребер жесткости, радиуса R3 дуги канавок и R5, ограничивающего высоту дуг внутренних ребер: R4=1,2…2,3R1, R2=2R3 и R2=0,6-0.98R1.
Существенные отличительные признаки полезной модели способствуют получению технического результата.
Создание продольного наружного оребрения позволяет повысить устойчивость к воздействию внешних факторов, таких как обмерзание и механическое воздействие переходных (фазовых) режимов источников низкопотенциального тепла, а также увеличить площадь теплообмена примерно на 32%.
Создание продольного наружного оребрения в сечении близком к геометрической фигуре «треугольник» позволяет максимально увеличить прочность готового изделия.
За счет равномерного поворота внутренних канавок относительно оси трубки увеличена интенсивность теплообмена.
Конструкция трубки теплообменника поясняется на фиг.1 - Трубка теплообменника и фиг.2 - Вид А-А. На фиг.1 представлена схема трубки теплообменника, где 1 - наружные ребра жесткости; 2 - канавки в виде спиральных ребер; R1 - радиус окружности трубки без ребер жесткости; R2 - радиус вписанной окружности в геометрическую фигуру, составленную дугами внутренних ребер, R3 - радиус дуги канавок, R4 - радиус описанной окружности трубки с ребрами жесткости; R5 - радиус, ограничивающий высоту дуг внутренних ребер, причем R4=1,2…2,3R1, R2=2R3 и R2=0,6-0.98R1.
На фиг.2 показано сечение трубки теплообменника по оси А-А, иллюстрирующее наклон внутренних спиральных канавок.
Трубка теплообменника работает следующим образом. Один из теплоносителей (вода, грунт и грунтовые воды) движется снаружи трубки и передает свою тепловую энергию другому теплоносителю (фреон и др.), который движется внутри трубки.
Предлагаемая трубка теплообменника может использоваться в конструкции теплообменного аппарата теплового насоса грунтового и скважного типа, предназначенного для получения низкопотенциального тепла грунта или грунтовых вод, которое в дальнейшем применяется для отопления и горячего водоснабжения.
Применение полезной модели позволяет повысить прочность трубки, ее устойчивость к воздействию внешних факторов, таких как обмерзание и механическое воздействие переходных (фазовых) режимов источников низкопотенциального тепла, а также увеличить площадь теплообмена и его интенсивность.