ТЕПЛООБМЕННАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к холодильной технике, в частности кожухотрубным испарителям затопленного типа и может быть использована, например, в аппаратах для интенсификации теплообмена.
Известен испаритель, содержащий теплообменные трубы, выполненные с ребрами, полученными пропусканием исходной трубы со спирально-накатными ребрами через втулку, диаметр которой меньше диаметра исходной трубы и образующие частично замкнутый объем (см. патент РФ №89680, 2009 г.).
Недостатком является затрудненный выход паров хладагента из канала, что ухудшает теплоотдачу.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является теплообменная труба, содержащая на наружной поверхности оребрение с частично замкнутым объемом, в верхней и нижней частях трубы выполнены две прорези, причем ширина прорези в верхней части трубы равна (1,4÷1,6) ширины прорези в нижней части трубы. (см. патент РФ №87002, 2009 г.).
Однако, данная конструкция уменьшает коэффициент оребрения трубы, и следовательно теплоотдачу устройства.
Техническая задача - усовершенствование конструкции, и увеличение коэффициента оребрения.
Технический результат - интенсификация процесса теплоотдачи при кипении.
Он достигается тем, что прямоугольные ребра трубы обкатаны посередине верхней кромки до Y-образного профиля, при этом отогнутые части ребер соприкасаются друг с другом, причем ширина верхней прорези в два раза больше высоты ребра и равна 1,0…1,2 ширины прорези в нижней части трубы.
На чертеже изображена предлагаемая теплообменная труба - продольный разрез.
1
2
1
1
2
1
2
1
2
1
2
Теплообменная труба 1 имеет на наружной поверхности оребрение Y-образного профиля 2, образующее частично замкнутый объем 3, прорезь 4 в верхней части трубы, шириной b, и прорезь 5 в нижней части трубы, шириной b, причем b=2h, b=1,0…1,2 b, где h - высота ребер. При меньших величинах b и b процесс доступа хладагента и выхода образовавшегося пара хладагента затруднен, а при больших величинах b и b коэффициент оребрения уменьшается и, следовательно, ухудшается теплообмен. Выбранные значения b и b оптимальные для подачи жидкого хладагента и отвода пара хладагента и получения высокого коэффициента теплоотдачи.
Теплообменная труба работает следующим образом.
При заполнении хладагентом частично замкнутого объема трубы 3 через прорезь 5 и при подводе тепла, в действующих центрах парообразования на теплообменной поверхности образуются пузыри, которые быстро увеличиваются в размерах, объединяются и движутся к выходу с возрастающей скоростью, при этом коэффициент теплоотдачи увеличивается. Через прорезь 4 пузыри покидают частично-замкнутый объем, не давая жидкостной пленке полностью выпариться и образовать «сухую стенку».
Усовершенствованная конструкция создает поверхностные, условия, благоприятные для возникновения и, роста паровых пузырей хладагента и увеличивает коэффициент оребрения. Прямоугольные ребра трубы обкатаны посередине верхней кромки до Y-образного профиля, при этом отогнутые части ребер соприкасаются друг с другом, образуя частично замкнутый объем, при этом степень оребрения увеличивается на 20…25% по сравнению со стандартной оребренной трубой, как показал эксперимент. Две диаметрально расположенные прорези на глубину равную высоте ребер в верхней и нижней частях трубы служат для доступа хладагента и выхода образовавшегося пара хладагента. Частично замкнутый объем обеспечивает снарядный режим движения двухфазного потока хладагента и повышает коэффициент теплоотдачи при кипении. Конфигурация трубы с таким профилем ребра и две прорези позволяют подводить теплоту к ограниченному объему жидкости с большей поверхности и интенсифицировать процесс кипения, что подтверждено экспериментально.
По сравнению с трубами со стандартным оребрением производительность данной теплообменной трубы выше. Замена в кожухотрубных испарителях теплообменных труб с наружным оребрением на предлагаемые трубы снизит их массу или увеличит холодопроизводительность на 10-12% в зависимости от режима работы при тех же габаритах.
Источники информации, принятые во внимание
1. патент РФ №89680, 2009 г
2. патент РФ №87002, 2009 г. (прототип).