RU13414U1

RU13414U1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU13414U1
Application number: RU98121081/20U
Authority: RU
Inventors: В.Г. Рыжов; Ю.Т. Сапожников
Original assignee: Рыжов Виктор Григорьевич; Сапожников Юрий Тихонович
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-04-10

Abstract

1. Теплообменник, включающий трубы для текучей среды и элементы оребрения, отличающийся тем, что элементы оребрения выполнены в виде отдельных секций, закрепленных на поверхности, по меньшей мере, одной трубы с возможностью теплового контакта с ней.2. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что отдельные секции выполнены с дополнительными ребрами на наружной поверхности.3. Теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что отдельные секции смонтированы на поверхности трубы с возможностью съема.4. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что каждая отдельная секция выполнена в виде цельной пластины, охватывающей поверхность трубы и оснащенной узлом крепления.5. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что каждая отдельная секция выполнена составной из, по меньшей мере, пары половин, охватывающих трубу и стянутых между собой узлом связи.6. Теплообменник по п.6, отличающийся тем, что узел связи выполнен в виде болтового соединения.7. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в качестве текучей среды использована горячая вода.8. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в качестве текучей среды использован горячий пар.9. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что в качестве текучей среды использован хладагент.1. A heat exchanger comprising pipes for a fluid and fins, characterized in that the fins are made in the form of separate sections mounted on the surface of at least one pipe with the possibility of thermal contact with it. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the individual sections are made with additional fins on the outer surface. The heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the individual sections are mounted on the surface of the pipe with the possibility of removal. A heat exchanger according to claim 3, characterized in that each individual section is made in the form of a solid plate covering the surface of the pipe and equipped with a fastener. A heat exchanger according to claim 3, characterized in that each individual section is made up of at least a pair of halves covering the pipe and pulled together by a communication unit. The heat exchanger according to claim 6, characterized in that the communication node is made in the form of a bolted connection. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that hot water is used as the fluid. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that hot steam is used as the fluid. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the refrigerant is used as the fluid.

Description

ТеплообменникHeat exchanger

Заявляемая полезная модель относится к теплообменникам и может найти применение в системах пентрального отопления зданий и сооружений, на хладокомбинатах для повышения эффективности охлаждения и т.д.The inventive utility model relates to heat exchangers and can find application in systems of central heating of buildings and structures, in cold storage plants to improve cooling efficiency, etc.

В настоящее время в промышленности и в быту широко используются различные теплообменники, включающие трубы для текучей среды и элементы оребрения (1). Например, для нагрева помещений применяется система центрального отопления, которая характеризуется тем, что в каждом помещении монтируется пара горизонтальных труб, в которые «врезаны элементы оребрения в виде батарей радиаторов водяного отопления.At present, various heat exchangers are widely used in industry and in everyday life, including pipes for a fluid medium and fins (1). For example, for heating rooms, a central heating system is used, which is characterized by the fact that in each room a pair of horizontal pipes is mounted into which “fins are embedded in the form of radiator radiator batteries.

Данная система имеет следующие недостатки.This system has the following disadvantages.

Во-первых, для ее функционирования необходимо иметь в помещении, по меньщей мере, пару труб, одна из которых предназначена для подвода горячей воды, а другая - для ее отвода.Firstly, for its functioning it is necessary to have at least a couple of pipes in the room, one of which is intended for the supply of hot water, and the other for its removal.

Во-вторых, смена радиатора требует проведения трудоемких работ, поскольку полости радиаторов должны быть непосредственно соединены с полостями обеих труб. Для обеспечения замены радиатора, в частности, необходимо предварительно отключить значительный участок системы отопления, охватывающий несколько смежных помещений, от общей теплосети, отсоединить радиатор, смонтировать на его месте новый с тщательной герметизацией соединительных узлов и вновь подключить участок системы отопления к общей теплосети.Secondly, changing the radiator requires laborious work, since the cavity of the radiator must be directly connected to the cavities of both pipes. To ensure the replacement of the radiator, in particular, it is necessary to first disconnect a significant portion of the heating system, covering several adjacent rooms, from the common heating system, disconnect the radiator, mount a new one in it with thorough sealing of the connection nodes, and reconnect the heating system section to the common heating system.

В - третьих, сравнительно невысокий съем тепла (или холода для холодильников) из-за сравнительно небольшой площади поверхности радиаторов. При необходимости увеличения съема тепла (холода) необходимо устанавливать дополнительные радиаторы, что требует проведения значительных трудоемких сварочно-монтажных работ, как это отмечено в предыдущем абзаце.Thirdly, a relatively low heat output (or cold for refrigerators) due to the relatively small surface area of the radiators. If it is necessary to increase the removal of heat (cold), it is necessary to install additional radiators, which requires significant labor-intensive welding and installation work, as noted in the previous paragraph.

Целью полезной модели является снижение материалоемкости теплообменника, упрощение его эксплуатации, а также монтажа и демонтажа, повышение коэффициента полезного действия.The purpose of the utility model is to reduce the material consumption of the heat exchanger, simplify its operation, as well as installation and dismantling, increase the efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, включающем трубу для текучей среды и элементы оребрения, согласно полезной модели, элементы оребрения выполнены в видеThis goal is achieved by the fact that in the heat exchanger, including the pipe for the fluid and the elements of the fins, according to the utility model, the elements of the fins are made in the form

отдельных секций, закрепленных на новерхности, по меньшей мере, одной трубы с возможностью теплового контакта с ней.individual sections mounted on the surface of at least one pipe with the possibility of thermal contact with it.

Таким образом, для создания теплообменной системы вместо двух труб, как в прототипе, в помещении достаточно установить всего одну трубу и без ее разрезания навешивать на нее отдельные секции, монтируя их на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. В результате в два раза снижается потребность в трубах. Кроме того, поскольку на трубу навешиваются отдельные секции, то она остается цельной и отпадает необходимость соединения полостей радиаторов с трубами при помоши резьбовых соединений с их герметизацией. Для навешивания отдельных секций могут быть использованы не только горизонтальные участки трубы, но и вертикальные, а также наклонные. Это позволяет значительно увеличить количество устанавливаемых в помеш;ении отдельных секций за счет использования горизонтальных и наклонных участков труб. Кроме того, открывается возможность менять полезный объем помеш;ения в результате перемешения отдельных секций с одних участков труб на другие, например, с горизонтальных участков на вертикальные участки и наоборот.Thus, to create a heat exchange system, instead of two pipes, as in the prototype, it is enough to install only one pipe in the room and, without cutting it, hang separate sections on it, mounting them on the surface of this pipe with the possibility of thermal contact with it. As a result, the need for pipes is halved. In addition, since separate sections are hung on the pipe, it remains solid and there is no need to connect the radiator cavities with the pipes with the help of threaded connections with their sealing. For hanging individual sections, not only horizontal pipe sections can be used, but also vertical as well as inclined ones. This allows you to significantly increase the number of individual sections installed in the room by using horizontal and inclined pipe sections. In addition, it is possible to change the useful volume of the obstruction; as a result of mixing individual sections from one pipe section to another, for example, from horizontal sections to vertical sections and vice versa.

Применительно к этому устройству, мы считаем необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности егоIn relation to this device, we consider it necessary to highlight the following development and / or refinement of its totality

существенных нризнаков, относящиеся к частным случаям выполнения или использования.significant issues relating to particular cases of performance or use.

Для усиления теплообмена целесообразно выполнять отдельные секции с дополнительными ребрами на наружной поверхности. Развитая поверхность получающихся в результате теплообменников значительно повышает съем тепла (или холода) с единицы длины энергонесущей трубы, то есть повышает коэффициент полезного действия, а, следовательно, повышается эффективность работы теплообменника.To enhance heat transfer, it is advisable to carry out separate sections with additional ribs on the outer surface. The developed surface of the resulting heat exchangers significantly increases the removal of heat (or cold) per unit length of the energy-carrying pipe, that is, it increases the efficiency, and, therefore, the efficiency of the heat exchanger increases.

Отдельные секции могут быть по-разному смонтированы на поверхности трубы. В частности, они могут быть жестко закреплены на ней, например, при помощи сварки. Однако предпочтительно, чтобы отдельные секции были бы смонтированы на поверхности трубы с возможностью сьема.Individual sections can be mounted in different ways on the surface of the pipe. In particular, they can be rigidly fixed to it, for example, by welding. However, it is preferred that the individual sections are removably mounted on the surface of the pipe.

Секционность (модульность) и легкий монтаж-демонтаж полученной конструкции обеспечивают простоту и легкость варьирования мощностью теплообменников,а такжеSectionalization (modularity) and easy installation-dismantling of the resulting design provide simplicity and ease of varying the power of heat exchangers, as well as

расположением секций в помещении, то есть в зависимости от планируемого использования полезной площади помещения менять расположение секций в этом помещении.the location of the sections in the room, that is, depending on the planned use of the usable area of the room, change the location of the sections in this room.

Навешиваемые на трубы отдельные секции также могут иметь различные формы и конструкции. Например, каждая отдельнаяIndividual sections hung on pipes can also have various shapes and designs. For example, each individual

секция может быть выполнена в виде цельной пластины из теплопроводного материала (металл - алюминий и т.п., сплав сталь, чугун и т.д.), охватывающей поверхность трубы и оснащенной узлом крепления.the section can be made in the form of a solid plate of heat-conducting material (metal - aluminum, etc., alloy steel, cast iron, etc.), covering the surface of the pipe and equipped with a mount.

Однако в ряде случаев, предпочтительно, чтобы каждая отдельная секция была бы вьшолнена составной из, по меньшей мере, пары половин, охватывающих трубу и стянутых между собой узлом связи. При этом желательно, чтобы узел связи был бы вьшолнен в виде болтового соединения.However, in some cases, it is preferable that each individual section be made of a composite of at least a pair of halves, covering the pipe and pulled together by a communication node. In this case, it is desirable that the communication node be completed in the form of a bolted connection.

Необходимо отметить, что в качестве теплоносителя могут быть использованы различные текучие среды (горячая вода, горячий пар и т.п.). В качестве хладоносителя также могут быть использованы различные текучие среды, например, охлажденная вода, фреон, аммиак, хладон и т.д.It should be noted that various fluids (hot water, hot steam, etc.) can be used as a coolant. Various fluids can also be used as a coolant, for example, chilled water, freon, ammonia, chladone, etc.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

На фиг. 1 изображен вариант заявляемого теплообменника, каждая отдельная секция которого выполнена в виде цельной пластины, вид сбоку;In FIG. 1 shows a variant of the inventive heat exchanger, each individual section of which is made in the form of a solid plate, side view;

На фиг. 2 - то же, сечение по А-А на фиг. 1;In FIG. 2 is the same, section along AA in FIG. 1;

На фиг.З изображен другой вариант заявляемого теплообменника, каждая отдельная секция которого выполнена составной, вид сбоку;On Fig.3 shows another variant of the inventive heat exchanger, each individual section of which is made integral, side view;

На фиг. 4 то же, сечение по В-В на фиг.З;In FIG. 4 is the same, a cross-section along BB in FIG. 3;

На фиг. 5 изображена половина отдельной секции, изображенной на фиг. 3 и фиг. 4, аксонометрия;In FIG. 5 shows half of the individual section shown in FIG. 3 and FIG. 4, axonometry;

На фиг. 6 показан другой вариант выполнения половины отдельной секции, аксонометрия.In FIG. 6 shows another embodiment of a half separate section, a perspective view.

Согласно фиг. 1 теплообменник 1 включает трубу 2 для текучей среды 3 и элементы оребрения, выполненные в виде отдельных секций 4, закрепленных на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. Элементы оребрения изготавливаются из материалов с высокой теплопроводностью, например, из металлов (алюминий, медь и т.п.), стали, чугуна и т.д. В качестве текучей среды может быть использована горячая вода или пар, а также другие нагретые жидкие или газообразные вещества. Такая текучая среда 3, протекая по трубе 2, нагревает ее. От трубы тепло передается на отдельные секции 4 тенлоносителя, поскольку они закреплены на поверхности этой трубы с возможностью теплового контакта с ней. В результате этого контакта отдельные секции нагреваются и эффективно нагревают воздух в помещении. Если в качестве текучей среды используется хладагент, например, фреон, охлажденная вода и т.п., то в таком же направлении и порядке охлаждение передается от трубы на отдельные секции, охлаждая затем помещение холодильника.According to FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a pipe 2 for a fluid 3 and fins, made in the form of separate sections 4, mounted on the surface of this pipe with the possibility of thermal contact with it. Finning elements are made of materials with high thermal conductivity, for example, metals (aluminum, copper, etc.), steel, cast iron, etc. Hot water or steam, as well as other heated liquid or gaseous substances, can be used as a fluid. Such a fluid 3, flowing through the pipe 2, heats it. Heat is transferred from the pipe to separate sections 4 of the carrier, since they are fixed on the surface of this pipe with the possibility of thermal contact with it. As a result of this contact, the individual sections are heated and effectively heat the air in the room. If a refrigerant is used as a fluid, for example, freon, chilled water, etc., then in the same direction and order, cooling is transferred from the pipe to separate sections, then cooling the room of the refrigerator.

Как уже отмечалось выше, для усиления теплообмена целесообразно выполнять отдельные секции с дополнительными ребрами 5 на наружной поверхности. Полученная более развитая поверхность теплообменника значительно повышает съем тепла (или холода) с единицы длины энергонесутцей трубы, то есть повышает коэффициент полезного действия, а, следовательно, повышается эффективность работы теплообменника.As already noted above, to enhance heat transfer, it is advisable to perform separate sections with additional ribs 5 on the outer surface. The resulting more developed surface of the heat exchanger significantly increases the removal of heat (or cold) per unit length of the energy-free pipe, that is, it increases the efficiency, and, therefore, the efficiency of the heat exchanger increases.

Отдельные секции 4 могут быть по-разному смонтированы на поверхности трубы. В частности, они могут быть жестко закреплены на ней, например, при помощи сварки, клея и т.д. Однако предпочтительно, чтобы отдельные секции были бы смонтированы на поверхности трубы с возможностью съема. Секционность (модульность) в сочетании с легкостью монтажа и демонтажа секций 4 обеспечивают простоту и легкость варьирования мощностью теплообменников (за счет увеличения или уменьщения количества секций на трубах), а также расположения секций в помещении, то есть в зависимости от планируемого использования полезной площади помещепия менять расположение секций в этом помещении.The individual sections 4 can be mounted in different ways on the surface of the pipe. In particular, they can be rigidly fixed to it, for example, by welding, glue, etc. However, it is preferred that the individual sections are removably mounted on the surface of the pipe. Sectionalization (modularity) combined with ease of installation and dismantling of sections 4 provide simplicity and ease of varying the capacity of heat exchangers (by increasing or decreasing the number of sections on pipes), as well as the location of sections in the room, that is, depending on the planned use of the useful area of the room, change arrangement of sections in this room.

При этом съемные секции 4 могут иметь самые разнообразные конструкции.In this case, the removable sections 4 can have a wide variety of designs.

Например, каждая отдельная секция может быть выполнена в виде цельной пластины 6, охватывающей поверхность трубы и оснащенной узлом крепления. На варианте, изображенном на фиг. 1 и фиг. 2, узел крепления представляет собой крюк 7, отлитый заодно с цельной пластиной 6. Данное техническое решение задачи характеризуется легкостью монтажа и демонтажа. Для того чтобы установить такой теплообменник, достаточно просто навесить цельные пластины 6 на трубу 2. Однако при таком узле крепления данная конструкция может использоваться только для горизонтально установленных труб или труб, смонтированных под сравнительно небольшим углом к горизонту. Ноэтому для случая наклонных или вертикальных труб целесообразно оснащать отдельные секции узлами крепления, обеспечиваюшими плотное прижатие секций к поверхности трубы. В качестве таких узлов крепления можно использовать, например, хомуты в виде нескольких ремней, каждый из которых с силой охватывает наружные поверхности секций, плотно прижимая их к поверхности трубы. Для фрпссации натяга концы каждого натянутого ремня, охватывающего в виде петли трубу, могут быть соединены скобами, прошиваюшими насквозь концы ремня, или могут быть использованы различные другие широко известные приемы и приспособления.For example, each individual section can be made in the form of a solid plate 6, covering the surface of the pipe and equipped with a mount. In the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2, the mount is a hook 7, cast at the same time with the solid plate 6. This technical solution to the problem is characterized by ease of installation and dismantling. In order to install such a heat exchanger, it is enough to simply attach the whole plates 6 to the pipe 2. However, with this mounting unit, this design can only be used for horizontally installed pipes or pipes mounted at a relatively small angle to the horizontal. However, for the case of inclined or vertical pipes, it is advisable to equip individual sections with attachment points, which ensure that the sections are pressed tightly against the pipe surface. As such attachment points, for example, clamps in the form of several belts can be used, each of which with force covers the outer surfaces of the sections, tightly pressing them to the pipe surface. In order to frighten the interference, the ends of each tensioned belt covering the pipe in the form of a loop can be connected with brackets stitching through the ends of the belt, or various other widely known techniques and devices can be used.

Для повышения удобства пользования, а также более эффективного съема тепла каждая отдельная секция 4 может быть выполнена составной из, по меньшей мере, пары половин 8, охватываюших трубу 2 и стянутых между собой узлом связи. При такой конструкции обеспечивается тепловой контакт секции 4 с трубой 2 по всему периметру участка трубы, охваченной секцией, что повышает коэффициент полезного действия теплообменника.To improve ease of use, as well as more efficient removal of heat, each individual section 4 can be made integral of at least a pair of halves 8, covering the pipe 2 and pulled together by a communication node. With this design, the thermal contact of section 4 with the pipe 2 is provided along the entire perimeter of the pipe section covered by the section, which increases the efficiency of the heat exchanger.

При этом узел связи может иметь различную конструкцию. В частности, он может быть вьшолнен в виде болтового соединения. Для этого в теле каждой половины 8 секции 4 образуют сквозные отверстия 9, для размешения болтов 10, оснашенных гайками 11.Moreover, the communication node may have a different design. In particular, it can be implemented as a bolted connection. For this, in the body of each half 8 of section 4, through holes 9 are formed to accommodate bolts 10 equipped with nuts 11.

Монтаж такой секции осуществляется следующим образом. Сначала обе половины 8 размещают друг напротив друга так, чтобы они охватывали участок трубы 2 и совпали их соответствующие отверстия 9. Затем через образовавшиеся четыре сквозных канала продевают по болту 10 и стягивают половины 8, закручивая гайку 11.Installation of such a section is as follows. First, both halves 8 are placed opposite each other so that they cover a portion of the pipe 2 and their respective holes 9 coincide. Then, through the resulting four through channels, pass through the bolt 10 and tighten the halves 8, tightening the nut 11.

Дополнительные ребра 5 также могут иметь различные формы и конфигурации в пространстве, что определяется в результате соответствующего расчета, а также диктуется условиями эксплуатации. Некоторые варианты расположения ребер жесткости изображены на фиг. 5 и фиг. 6.Additional ribs 5 can also have various shapes and configurations in space, which is determined as a result of the corresponding calculation, and is also dictated by the operating conditions. Some embodiments of the stiffeners are shown in FIG. 5 and FIG. 6.

Согласно полезной модели решается задача создания малогабаритного, легко монтируемого и демонтируемого теплообменника с повышенной теплопередачей. Такой теплообменник чрезвычайно полезен в самых различных отраслях промышленности, и быту. Например, он может найти применение для обогрева помещений или наоборот их охлаждения (промышленные холодильные установки) и т.д. Для внедрения полезной модели не требуется специального оборудования и оснастки, что является еще одним преимуществом заявляемого технического решения задачи.According to a utility model, the task of creating a small-sized, easily mounted and dismountable heat exchanger with increased heat transfer is solved. Such a heat exchanger is extremely useful in a wide variety of industries and households. For example, it can find application for space heating or vice versa for their cooling (industrial refrigeration units), etc. To implement the utility model does not require special equipment and rigging, which is another advantage of the claimed technical solution to the problem.

Помимо приведенных вариантов полезной модели возможны и многочисленные другие его модификации, которые охватываются приведенной далее заявителем формулой полезной модели. 1. Источники информации, принятые во внимание: Авторское свидетельство СССР № 308275, кл. F 24 D 19/04 (прототин). In addition to the given variants of the utility model, numerous other modifications are possible, which are covered by the utility model formula given below by the applicant. 1. Sources of information taken into account: USSR Copyright Certificate No. 308275, cl. F 24 D 19/04 (prototin).

Claims

1. A heat exchanger comprising pipes for a fluid medium and fins, characterized in that the fins are made in the form of separate sections, mounted on the surface of at least one pipe with the possibility of thermal contact with it.

2. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the individual sections are made with additional fins on the outer surface.

3. The heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the individual sections are mounted on the surface of the pipe with the possibility of removal.

4. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that each individual section is made in the form of a solid plate covering the surface of the pipe and equipped with a mount.

5. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that each individual section is made up of at least a pair of halves, covering the pipe and pulled together by a communication node.

6. The heat exchanger according to claim 6, characterized in that the communication node is made in the form of a bolted connection.

7. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that hot water is used as the fluid.

8. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that hot steam is used as the fluid.

9. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the refrigerant is used as the fluid.