Теплопередающее устройство

 

ТЕГОЮПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО преимущественно для плавучей платфо1Я4ы , содержащее первую вертикально расположенную герметичную кольцевую тепловую трубу с пропитанной легкоиспаряюци4ся ЖЦДК1М теплоносителем капиллярно-порнстой структурой, устаноблеинь 4и в поворотных сепараторах роликами с капиллярно-пористым наружньм слоем и нагревательным элементом, отличающееся тем, что, е целью повывюния энергетических характеристик путем использования рассеянной тепловой энергии окружающей среды, устройство дополнительно содержит вторую тепловую трубу, расположенную соосно с первой внутри не§ и образованную установленными с возможностью вращения внутренней стенкой первой трубы и обоймой, кинематически связанньми между собой при помощи редуктора, причем вторая тепловая труба снабжена установленны4И в ее паровом канале турбиной и ксмпрессором, ротсфы которых закреплены на , при этом турбина и компрессор обращены входом соответственно к нижней и верхней зонам этой тепловой трубы, (Л д их выход - к средней aofte, причем источник тепла рдэмецея вокруг нижней зоиы второй тепловой трубы, а ее верхняя зона снабжена теплообменником .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИУМ ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (k9) 0 l) ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3666799/24-06 (22) 21. 11.83 (46) 23.04.85. Бюл. В 15 (72) В.П.Коротков (53) 622.242(088.8) (56) Патент GllA Ф 3837311, кл. 114-05, опублик. 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 935375, кл. F 28 П 15/00, 1980. (54) (57) ТЕПЛОПЕРЕДАВЩЕЕ У(ЛРОЙС ПЮ преимущественно для плавучей платформы, содержащее nepsye вертикально расположенную герметичную кольцевую .тепловую трубу с пропитанной легкоиспаряющжся аидкию те»лоносителем капилляр»о-лорнстой структурой, установленными в поворотных сепараторах роликами с каниллярно-нористьм наружньм слоем и нагревательньм элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, е целью повывения энерге4() F 28 D 15/02!/В 63 В 35/44 тических характеристик путем исиользования рассеянной тепловой энергии окружающей среды, устройство дополнительно содержит вторую тепловую трубу, расположенную соосно с первой внутри нее и образованную установленными е возможностью вращения внутренней стенкой первой трубы и обоймой, кинематически связанными между собой при помощи редуктора, причем вторая тепловая труба снабже-. на установленньми в ее паровом канале турбиной н компрессором, роторы которых закреплены на обойме, при этом турбина и компрессор обращены входом соответственно к нижней и верхней зонам этой тепловой трубы, а нх выход - к средней эоие, причем источник тепла размеще» вокруг нижней зоны второй тепловой трубы, а ее верхняя зова снабжена теплообменником.

1151812

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для круглогодичных работ в акватории моря при наличии подвижного ледового покрова рабочего участка акватории, преимущественно связанных с бурением морских скважин.

Целью изобретения является повьппение энергетических характеристик путем использования рассеянной тепловой 10 энергии окружающей среды.

На фиг. 1 изображено предлагаемое теплопередающее устройство на фиг.2разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3плавучая платформа с предлагаемым 15 теплопередающим устройством, общий вид.

Плавучая платформа содержит надводное основание 1 с буровым.агрегатом 2 и подводное основание 3 с дви- 2р жителем 4 и якорями 5, источник 6 тепла высокого потенциала и теплопередающее устройство. Теплопередающее устройство содержит тепловую трубу 7 в виде встроенного в подводное основание 3 герметичного кольцевого отсека 8 с пропитанной легкоиспаряющимся жидким теплоносителем капиллярно-пористой облицовкой 9 и установленными в поворотных сепараторах 10 роликами 11 с капиллярно-пористым наружным слоем 12.

Устройство дополнительно содержит соосную кольцевому отсеку 8 тепловую трубу 13, образованную установ35 ленными с воэможностью вращения наружной 14 и внутренней 15 обоймами, кинематически связанными между собой посредством редуктора 16, например, волнового. В паровом канале 17 тепловой трубы 13 размещена газовая турбина 18 и газовый компрессор 19, роторы 20 и 21 которых закреплены на внутренней обойме 15, вход 22 турбины 18 соединен с концевой зоной 23 тепловой трубы 13, охваченной источником 6 тепла высокого потенциала, вход 24 компрессора 19 соединен с другой концевой зоной 25 тепловой трубы 13, снабженной теплообменником 26. окружающей среды, 50 а выходы 27 и 28 турбины 18 и компрессора 19 соединены со средней зоной 29 тепловой трубы 13,наружная стенка 30 которой одновременно служит 55 внутренней стенкой кольцевого отсека 8., Внутренняя обойма 15 тепловой трубы 13 установлена на неподвижных основаниях 31 (верхнем и нижнем) пос редством подшипников 32. Наружная обойма 14 установлена на внутренней обойме 15 посредством подшипников 33 с уплотнениями 34. Основания 31 снабжены отверстиями 35 для прохода коммуникаций . Источник 6 тепла высокого потенциала снабжен вращающимся токосъемником 36 для подключения к питающим коммуникациям. Редуктор 16 включает s себя эллиптический генератор 37, закрепленный на внутренней обойме 15, гибкое колесо 38, за- крепленное на наружной обойме 14, и жесткое колесо 39, неподвижно закрепленное на подводном основании 3.

Тепловая труба 13 снабжена капиллярной структурой 40, пропитанной теплоносителем 41.

Концевая эона 25 тепловой трубы 13 вместе с теплообменником 26 выступает за надводное основание 1 для обеспечения контакта с окружающей средой. Кольцевой отсек 8 размещен на уровне ледовэго покрытия для обеспечения контакта с ним нагревателя 7, осуществляющего термическое разрушение льда.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Под воздействием теплового потока источника 6 тепла высокого лотенциала Т теплоноситель 41, пропитывающий капиллярную структуру 40 в концевой зоне 23 тепловой трубы 13, нагревается,изменяет свое агрегатное состояние и переходит в газообразную фазу, отнимая от источника 6 тепло Я1 высокого потенциала Т1, равное его скрытой теплоте нарообраэоваиия. Протекающий процесс характеризуется изотермическим испарением нри температуре Т . На входе 22 турбины 18 устанавливается высокое давление газообразной фазы теплоносителя 41.

Под воздействием градиента давления, образованного в результате испарения теплоносителя 41, цоток его газообразной фазы попадает в турбину 18, через ее вход 22 и через ее выход 27 — в среднино зону 29 тепловой трубы 13. При этом ротор 20 турбины 18, а вместе с ним.внутренняя обойма 15 и ротор 21 компрессора 19 приводятся во вращение. Турбина 18 расходует Q, тепла высокого потенциала Т<, отдает средней зоне 29 тепловой трубы 13 Qg тепла среднего потенциала Х (отбросное тепло) и

1151

3 производит механическую работу L.

Протекающий процесс характеризуется изоэнтропийным расширением газообразной фазы теплоносителя 41 в турбине 18 и сопровождается снижением тем- пературы от Т! до Tz. Одновременно быстрое вращение связанной с ротором 20 турбины 18 внутренней обоймы 15 преобразуется в сравнительно медленное вращение наружной обоймы 14. Вращение наружной обоймы 14 вызывает планетарное вращение фрикционно связанных с ней роликов 1 в сепараторах 10,,при этом капиллярнопористые наружные слои 12 роликов 11 обкатываются по капиллярно-пористой облицовке 9 кольцевого отсека 8.

Работа редуктора 16 основана, как обычно, на том, что быстро вращающийся вместе с внутренней обоймой 15 эллиптический генератор 37 вызывает бегущую волну деформации гибкого колеса 38, взаимодействие которой через зубчатое зацепление с жестким колесом 39 вызывает медленное вращение гибкого колеса 38 и связанной с ннм наружной обоймы 14.

-В средней зоне 29 тепловой трубы 13 газообразная фаза теплоносителя 41.конденсируется. Протекающий. процесс характеризуется изатермической конденсацией при температуре Т2 .

Выделяющееся при этом тепло Q z (отбросное тепло} отдается легкоиспаряющемуся жидкому теплоносителю, пропитывающему капиллярно-пористую облицовку 9 наружной стенки 30 средней зоны 29 тепловой трубы 13, слу жащей одновременно внутренней стенкой кольцевого отсека 8.

Конденсат теплоносителя 41 под воздействием градиента давления, создаваемого в капиллярной структуре

40 эа счет непрерывного испарения в концевой зоне 23, транспортируется по капиллярной структуре 40 обратно в концевую зону 23, где вновь подвергаетсж воздействию источника 6 тепла высокого потенциала Т . Проте"

l кающий процесс характеризуется иэо- у энтропийным сжатием и сопровождается повышением температуры от Т до

Т„.

Описываемые четыре процесса образуют замкнутый прямой Цикл Ренки- 55 на, результатом которого является трансформация тепла ф высокого потенциала Tf в тепло О средйего °

812 4 потенциала Т и производство механи-

2 ческой работы L которая тратится на приведение во вращение ротора 21 компрессора 19 и роликов 11 герметичного кольцевого отсека 8. При этом электроэнергия на вращающийся вместе с наружной обоймой 14 источник 6 тепла высокого потенциала Т! подается через вращающийся токоснемник 36 от силовой станции платформы.

Под воздействием рассеянной тепловой энергии окружающей среды (имеющей ненулевое значение и при отрицательных температурах по Цельсию), действующей через теплообменник 26, теплоноситель 41, пропитывающий капиллярную структуру 40 в концевой зоне 25 тепловой трубы 13, нагревается, изменяет свое агрегатное состояние и переходит в газообразную фазу. При этом от окружающей среды отнимается тепло Q> низкого потенциала То. Протекающий процесс харак. теризуется изотермическим испарением при температуре Т .

В результате принудительного вращения ротора 21 компрессора 19 от ротора 20 турбины 18, передаваемого через внутреннюю обойму 15 поток газообразной фазы теплоносителя 41 с занесенным теплом Q через вход 24 засасывается в компрессор 19 и сжимается в нем. Протекающий процесс характеризуется изоэнтропийным сжатием, сопровождается цовьппением температуры от Т до Т2 и трансформацией тепла 9 низкого потенциала Т в тепло О" среднего потенциала Т .

Передача тепла от менее нагретой концевой зоны 25 тепловой трубы 13 к ее более нагретой средней зоне 29 оказывается возможной из-за использования компрессором 19 механической работы L, совершаемой турбиной 18 эа счет источника 6.

Поток сжатой газообразной фазы . теплоносителя 41 через выход 28 компрессора 19 попадает в среднюю зону 29 тепловой трубы 13, где кон денсируется. Протекающий процесс характеризуется изотермической конденсацией при температуре Т и сопровождается выделением тепла средне4 го потенциала Т . Выделяющееся тепи ло Q отдается легкоиспаряющемуся жидкому теплоноситело, пропитывающему капиллярно-пористую облицовку 9 наружной стенки 30 средней зоны 29

1151812 тепловой трубы 13, служащей одновременно внутренней стенкой кольцевого отсека 8.

Конденсат теплоносителя 41 транс. портируется под воздействием гради- 5 ента давления, создаваемого в калиллярной структуре 40, обратно к высыхающим участкам капиллярно-пористой облицовки 9 горячей внутренней стенки кольцевого отсека 8 за счет планетарного вращения роликов 11 в сепараторах 10, что обеспечивает высокоэффективную передачу тепла Q< ледо. вому покрову.

При этом существенно повивается энергетическая эффективность термического разрушения ледового покрова, так как развитый теллообмеиник обеспечивает утилизацию большого количества ниэкопотенциалъного текла Ц при меньших затратах высокоцотенциального тепла Я1 при одновременном обеспечении вращения роликов.

1151832

Составитель Ж.Можаева

Редактор Т.Кугрьияева Техред C.Ëåãåçà Корректор М.Самборская

Заказ 230//30 Тирая 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4