способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением
Классы МПК: | F28F1/40 расположенными только внутри трубчатого элемента |
Автор(ы): | Ермичев С.Г., Абакумов А.И. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-07 публикация патента:
10.11.2003 |
Изобретение предназначено для применения при производстве оребренных труб холодильных аппаратов или контейнеров для хранения отработавшего топлива ядерных реакторов. Заявленный способ изготовления теплообменной трубы включает ввод внутрь трубчатой заготовки сердечника и ребер, причем на внутренней поверхности заготовки и внешней поверхности заранее выполненного полым сердечника выполняют продольные пазы, а ребра, выполненные отдельно от сердечника, изготавливают изогнутыми, затем сердечник фиксируют, а трубчатую заготовку ориентируют относительно сердечника так, чтобы их продольные пазы были установлены относительно друг друга со смещением на угол
, далее вводят ребра в пазы заготовки и сердечника, поворачивают заготовку до полной выборки угла
, при этом угол
определяют из условия
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-1t.gif)
где R1 - наружный радиус сердечника; r1 - радиус паза на наружной поверхности сердечника; R2 - внутренний радиус заготовки; r2 - радиус паза на внутренней поверхности заготовки; L - расстояние в поперечном сечении между крайними точками ребра, соприкасающимися с сердечником и заготовкой,
после чего заготовку фиксируют относительно сердечника, а первоначальную фиксацию сердечника снимают. Заявленное изобретение позволяет добиться создания упругих деформаций в ребрах, обеспечивающих отсутствие зазоров между сердечником и трубчатой заготовкой, что позволяет создать необходимую тепловую проводимость между контактирующими деталями, способствующую эффективной передаче тепла, а также позволяет повысить технологичность изготовления, снизить трудоемкость и затраты. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-1t.gif)
где R1 - наружный радиус сердечника; r1 - радиус паза на наружной поверхности сердечника; R2 - внутренний радиус заготовки; r2 - радиус паза на внутренней поверхности заготовки; L - расстояние в поперечном сечении между крайними точками ребра, соприкасающимися с сердечником и заготовкой,
после чего заготовку фиксируют относительно сердечника, а первоначальную фиксацию сердечника снимают. Заявленное изобретение позволяет добиться создания упругих деформаций в ребрах, обеспечивающих отсутствие зазоров между сердечником и трубчатой заготовкой, что позволяет создать необходимую тепловую проводимость между контактирующими деталями, способствующую эффективной передаче тепла, а также позволяет повысить технологичность изготовления, снизить трудоемкость и затраты. 2 ил.
Формула изобретения
Способ изготовления теплообменной трубы путем ввода внутрь трубчатой заготовки сердечника и ребер, отличающийся тем, что на внутренней поверхности заготовки и внешней поверхности заранее выполненного полым сердечника выполняют продольные пазы, а ребра, выполненные отдельно от сердечника, изготавливают изогнутыми, затем сердечник фиксируют, а трубчатую заготовку ориентируют относительно сердечника так, чтобы их продольные пазы были установлены относительно друг друга со смещением на угол![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-7t.gif)
где R1 - наружный радиус сердечника;
r1 - радиус паза на наружной поверхности сердечника;
R2 - внутренний радиус заготовки;
r2 - радиус паза на внутренней поверхности заготовки;
L - расстояние в поперечном сечении между крайними точками ребра, соприкасающимися с сердечником и заготовкой,
после чего заготовку фиксируют относительно сердечника, а первоначальную фиксацию сердечника снимают.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при производстве оребренных труб, холодильных аппаратов или контейнеров, предназначенных для хранения отработавшего топлива ядерных реакторов, а также других материалов или объектов, являющихся мощными источниками тепла. Известен способ изготовления оребренной поверхности (патент РФ 2141615 от 14.04.98, F 28 F 3/02, опубликован 20.11.99, Бюл. 32). Способ включает укладывание дисков оребрения в кондуктор, предварительное охлаждение трубы в среде жидкого азота, затем введение ее во внутренние отверстия дисков оребрения и нагрев теплом окружающей среды, после чего оребренную поверхность вынимают из кондуктора в виде готового изделия. При нагреве трубы теплом окружающей среды происходит ее тепловое расширение, в результате чего обеспечивается необходимый контакт между трубой и ребрами. Недостатками данного способа являются:1) существенные технологические трудности, возникающие при охлаждении жидким азотом крупногабаритных труб (диаметром порядка 1...3 м и длиной 2... 4 м);
2) невозможность изготовления трубы с продольными ребрами. Известен способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением (а. с. 1250827 от 25.02.85, F 28 F 1/40, В 21 С 37/22, опубликован 15.08.86, Бюл. 30). По данному способу внутрь трубчатой заготовки вводят оребренный сердечник с диаметром описанной окружности, превышающим внутренний диаметр заготовки. Предварительно сердечник охлаждают жидким азотом до 100-140 К, а заготовку нагревают до 570-1130 К. После введения сердечника внутрь заготовки последнюю фиксируют в зажимах и выдерживают до выравнивания температур, в результате чего происходит термическая деформация, обеспечивающая необходимый контакт между сердечником и трубчатой заготовкой. Недостаткми данного способа являются:
1) существенные технологические трудности, возникающие при охлаждении жидким азотом до 100-140 К и нагревании до 570-1130 К крупногабаритных труб (диаметром порядка 1...3 м и длиной 2...4 м);
2) ограничение времени сборки (не более 30 с), вызванное выравниванием температур сердечника и заготовки. Способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением по а. с. 1250827 выбран в качестве прототипа. Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективного теплоотвода в крупногабаритных трубах с внутренним оребрением с одновременным упрощением технологии их изготовления. Технический результат выражается в создании упругих деформаций в ребрах, обеспечивающих отсутствие зазоров между сердечником и трубчатой заготовкой. Этим самым обеспечивается необходимая тепловая проводимость между контактирующими деталями, способствующая эффективной передаче тепла. Способ создания упругих деформаций в ребрах, обеспечиваемый поворотом трубчатой заготовки относительно сердечника, позволяет повысить технологичность изготовления, снизить трудоемкость и затраты. Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления теплообменной трубы путем ввода внутрь трубчатой заготовки сердечника и ребер, на внутренней поверхности заготовки и внешней поверхности заранее выполненного полым сердечника выполняют продольные пазы, а ребра, выполненные отдельно от сердечника, изготавливают изогнутыми, затем сердечник фиксируют, а трубчатую заготовку ориентируют относительно сердечника так, чтобы их продольные пазы были установлены относительно друг друга со смещением на угол
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-4t.gif)
где R1 - наружный радиус сердечника,
r1 - радиус паза на наружной поверхности сердечника,
R2 - внутренний радиус заготовки,
r2 - радиус паза на внутренней поверхности заготовки,
L - расстояние в поперечном сечении между крайними точками ребра, соприкасающимися с сердечником и заготовкой,
после чего заготовку фиксируют относительно сердечника, а первоначальную фиксацию сердечника снимают. Выборка зазоров между сопрягаемыми деталями и создание в ребрах упругих деформаций, обеспечиваемых за счет придания изогнутой формы ребрам, выполнения продольных пазов на внешней поверхности сердечника и внутренней поверхности трубчатой заготовки, фиксации сердечника, ориентации трубчатой заготовки относительно сердечника со смещением продольных пазов на угол
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
1 - сердечник полый,
2 - ребро,
3 - трубчатая заготовка,
4 - продольный паз на внешней поверхности сердечника,
5 - продольный паз на внутренней поверхности заготовки,
6 - зазор между сердечником и ребром,
7 - зазор между заготовкой и ребром,
8, 9 - крайние точки ребра в поперечном сечении, соприкасающиеся с сердечником и заготовкой. На фиг.2 изображена теплообменная труба после сборки. Теплообменную трубу с внутренним оребрением изготавливают из трубчатой заготовки 3, сердечника 1 и ребер 2. При этом расстояние в поперечном сечении между крайними точками ребра, соприкасающимися с сердечником и заготовкой, выбирают из условия
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-5t.gif)
где
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215962/2215962-6t.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
KН - коэффициент, учитывающий гарантированную упругую деформацию ребер после сборки (КН
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215017/8805.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
R1 = 1150 мм,
R2 = 1300 мм,
r1 = r2 = 5 мм,
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215016/916.gif)
L=(1300-1150+5+5+2,5+2,5+0,16+0,16+0,6+2,5)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215013/8226.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215006/945.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215054/8856.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215013/8226.gif)
![способ изготовления теплообменной трубы с внутренним оребрением, патент № 2215962](/images/patents/253/2215013/8226.gif)
Класс F28F1/40 расположенными только внутри трубчатого элемента