Интенсификация теплообмена при конденсации на микро- и наномасштабах, страница 3

В 1877 году Самсон Фокс  предложил волнистые (гофрированные)  трубы (рис.1.10097) (патент Великобритании №1097 от 1877 г.)  Использование подобных жаровых труб позволило уменьшить габариты транспортных котлов за счет повышения эффективности теплообмена и прочности конструкции.

В 1877 году  Р.Ф.Пратт и С.Д.Вэйнрайтан получили  патент на накатанные трубы для теплообменников с фазовыми переходами (рис.1.10198).

В 1899 году Дж.Купер  и  Leeds Forge Co. Ltd (рис.1.10299) получили патент на дискретно-шероховатые трубы для котлов и оснастку для их производства методом накатки профилированными вращающимися роликами ..      В 1900 году  Charles, W.W  (рис.1.1030) получил патент на витые металлические трубы для котлов   (рис.1.1031).

Charles, W.W. Metal Tube, US Patent №650575. 1900.

В 1932 году  Sullivan, E.G.  получил патент на теплообменник с витыми трубами (рис.1.1041)

Sullivan, E.G. Heat Exchanger, US Patent №1852490. 1932.

В 1941 году Э.Ф.Спэннер получил патент на спирально накатанные трубы для трубчатого теплообменника (рис.1.1052)

Spanner, E.F. .US Patent №2252045

В 1942 году  Э.Г.Бэйли получил патент на теплообменную трубу для испарения (рис.1.1063). US Patent №2279548

В 1958 г. Г.Т.Бота, Ф.Э.Карола и The Leeds Forge Co. Ltd  получили патент на авиационный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с дискретно-шероховатыми трубами (рис.1.1047)

В 1966 году Ф.А.Лоэбела и Х.Х.Гробеккер получили патент  на структуру поверхности в виде сферических выемок/выступов для дымогарных труб жаротрубных котлов (рис.1058)

В 1969 году Дж.Г.Уиферса-мл. получил патент  на внешне микрошероховатую трубу для конденсации пара с внутренней спиральной накаткой и способ ее изготовления (рис.1.1069)

Рис.961.99. Патент Х.Бэйли[1] на трубы парового котла с вставкой в виде дискретно установленных отрезков скрученной ленты (1875 г.)

Рис.1.100.97 Гофрированная труба для паровых котлов конца XIX века производства  Leeds Forge Co., Ltd.

Рис.1.10198. Патент Р.Ф.Пратта и С.Д.Вэйнрайта[2]на накатанные трубы для теплообменников с фазовыми переходами (1887 г.)

Рис.991.102.Патент Дж.Купера  и The Leeds Forge Co. Ltd[3] на дискретно-шероховатые трубы для котлов и оснастку для их производства методом накатки профилированными вращающимися роликами (1899 г.)

Рис.1001.103. Патент У.У.Чарльза[4] на витые металлические трубы для котлов    (1900 г.)

Рис.1.1041. Патент Э.Г.Салливана[5] на теплообменник с витыми трубами       (1932 г.)

 Sullivan, E.G. Heat Exchanger, US Patent №1852490. 1932.

Рис.1.1025. Патент Э.Ф.Спэннера[6] по спирально накатанным трубам  (1941 г.)

 Spanner, E.F. Tubular Heat Exchange Apparatus, US Patent №2252045. 1941.

Рис.1.1063. Патент Э.Г.Бэйли[7]  на теплообменную трубу для испарения жидкости

Применение облуненных поверхностей на практике

Интенсификация теплообмена полусферическими лунками реализована в авиационных газотурбинных двигателях. Полусферические лунки в качестве интенсификаторов теплообмена использованы при охлаждении турбинных лопаток. Рельеф  в виде полусферических лунок выполнен на поверхности охлаждающих  трактов профильной части лопатки, удлиненной ножки и замковой области рабочих лопаток турбин высокого и низкого давления. Плотность размещения лунок  на поверхности лопатки составила  0,4...0,5, относительная глубина h/d = 0,135. Опыт эксплуатации лопаток с лунками дал положительные результаты. Во-первых, по сравнению с интенсификацией теплообмена поперечными выступами (имеющими относительный продольный шаг t/h= 12,5 и относительную высоту h/D = 0,156, где D – эквивалентный гидравлический диаметр канала) уменьшилось гидравлическое сопротивление и увеличилась пропускная способность охлаждающих трактов лопаток примерно на 25%. Во-вторых, при сохранении располагаемого перепада давления охлаждающего воздуха теплосъем в охлаждающих каналах увеличился примерно на 30%, а долговечность лопатки возросла в 3–4 раза. В-третьих, при одном и том же расходе охладителя теплосъем возрос на 10%, а ресурс лопатки увеличился вдвое.