Теплоаккумулирующий элемент теплообменника

 

Изобретение м.б. использовано в теплообменниках с жидким теплоносителем . Цель изобретения - продление ресурса работы теплообменника. Для этого стержни 3 выполнены из сверхупругого материала, установлены между стержнями 4 из сплава с термомеханической памятью и закреплены идентично последним с образованием вместе с ними однополостного гиперболоида вращения. Стержни 3 ускоряют 100%-ный возврат формы и размеров стержней 4, так как обладают эффектом сверхупругости, и интенсифицируют перемешивание теплоносителя теплообменника . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А2

ы) 4 F 28 0 19 00

RCF.,>Mar, q

)(1 4( 1(;„г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ к авторском свидктепьствм (61) 1285305 (21) 4064157/24-06 (22) 05.05.86 (46) 07.03.88. Бюл. Ф 9 (71) Уральский научно-исследовательский и проектный институт строительных материалов (7Z) Е.Н. Шапкин (53) 621.565.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !

II 1285305, кл . F 28 0 19/00, 1985 . (54) ТЕПЛОАККУИУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

ТЕПЛООБИЕННИКА (57) Изобретение м.б. использовано в теплообменниках с жидким теплоносителем. Цель изобретения — продление ресурса работы теплообменника.

Для этого стержни 3 выполнены иэ сверхупругого материала, установлены между стержнями 4 из сплава с термомеханической памятью и закреплены идентично последним с образованием вместе с ними однополостного гиперболоида вращения. Стержни 3 ускоряют

IO0X-ный возврат формы и размеров стержней 4, так как обладают эффектом сверхупругости, и интенсифицируют перемешивание теплоносителя теплообменника. 3 ил.! 379587

I0

Изобретение о гносится к энергетике, может быть использовано в тепло«бменниклх с жидким теплоносителем и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 1285305.

Целью изобретения является продление ресурса работы теплообменника.

Па фиг, I приведен теплоаккумулирующий элемент теплообменника при отрицательной плавучести, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, при положительной плавучести; на фиг. 3 разрез A-А на фиг. 2.

Теплоаккумулирующий элемент теплообменника содержит полый корпус в виде эластичной оболочки 1 иэ сплавз с термомеханической памятью, частичнс заполненной теплообменным веществом 2 и охваченной внутри системой с.тержней 3 и 4, образующих однополостный гиперболоид вращения и закрепленных противоположными концами в кольцах 5 и 6, снабженных лопастями 7. Стержни 3 выполнены из сверхупругого материала и установлены между стержнями 4, выполненными из сплава с термомеханической памятью.

В качестве сплана с термомеханической памятью для изготовления стержней 4 может использоваться никелид титана (547 никеля, остальное— титан), обладающий при температуре от +40" С и ниже до +60 С и вьппе обратимым эффектом запоминания формы при термоп п<лиронании. При изготонлении стержни 4 должны быть подвергнуты известной н металловедении термомеханической обработке для заложения термомеханической памяти: формы однополостного гиперболоида, для чего кольца 5 и 6 поворачиваются одно относительно другого, теплоаккумулирующий элемент н течение 1 ч отжигают при о о

500 С, затем охлаждают до 20 С, пластически деформируют при ней до получения цилиндрической формы элемента (степень объемной деформации для каждого стержня 4 составляет 10-207. за счет сжатия стержней 4; а кроме того, стержни 4 поворачиваются относительно колец 5 и 6), тренируют термоциклиронанФем под внешней нагрузкой (сопротивлению изменению формы) при числе цикл«н не более 100 в интервале темпера гур млртенситного превращения в матерна.-ic. стержней 4, например, от

+25 д« +75 С. В результате такой обраб тки ".епл«аккумулирующий элемент при 25 С имеет цилиндрическую форму (фиг. 2), при 75 r. — форму однополостного гиперболоида вращения (фиг.I).

В качестве сплана с эффектом сверх- упругости для изготовления стержней

3 может использонаться никелид титана (567 никеля, 0,17 германия, остальное — титан), интервал температур мартенситного превращения которого не превышает температуру мартенситного превращения сплава стержней 3, о например 10 С. При изготовлении стержней 3 их подвергают специальной термомеханической обработке для заложения эффекта сверхупругости: стержни о

3 в течение 1 ч отжигают при 500 С о и затем охлаждают до 20 С без последующей пластической деформации. В результате этого стержни 3 способны обратимо изгибаться при механическом воздействии напряжений от стержней 4 (при изменении их формы) со 1007-ным упругим возвратом формы и напряжениях ми при этом до 60 кгс/мм

Теплоаккумулирующий элемент теплообменника работает следующим образом.

Элемент погружают н жидкий теплоноситель (не показан) теплообменника, в результате контакта с которым стержни 4 приобретают температуру верхних слоев теплоносителя, наприо мер 80 С, и начинают деформироваться, при этом кольца 5 и 6 резко поворачиваются одно относительно другого, лопасти 7 перемешивают теплоноситель, а элемент приобретает отрицательную плавучесть и начинает погружаться в нижние слои теплоносителя. Нагрев о стержней 4 до 80 С обуславливает развитие в их материале напряжений до

60 кгс/мм в момент изменения формы о элемента. Нагрев стержней 3 до 80 С обеспечивает понижение предела теку1 чести их материала до 20 кгс/мм, поэтому стержни 3 не препятствуют повороту стержней 4 и однонременному

10-20Х-ному сжатию.

По мере погружения происходит теплообмен между теплоемким веществом 2 и жидким теплоносителем теплообменника, в результате чего снижается температура вещества 2. При охО лаждении стержней 3 и 4 до 20 С упругие напряжения (до 60 кгс/мм ) сверхупругого сплава стержней 3 значительно превышают понижающийся при прямом

1379587 мартенситном превращении до 20 кгс/мм предел текучести в сплаве стержней 4, что обусловлено различием в температурах мартенситного превращения, и стержни 3 ускоряют 1007-ный возврат

5 формы и размеров стержней 4. Это значительно усиливает вращательный импульс в момент изменения формы элемента с гиперболоидной на цилиндрическую и сохраняет его величину при более 107 циклах изменения формы.

При изменении формы теплоаккумулирующий элемент приобретает положительную плавучесть, а лопасти 7 перемеши- 15 вают теплоноситель и одновременно от импульса элемент смещается от траектории погружения. Затем элемент всплывает по новой траектории и далее процесс изменения плавучести повторя- 20 ется.

Предлагаемое устройство позволяет повысить ресурс работы теплоаккумулирующего элемента теплообменника за счет обеспечения 100Х-ного возврата формы элемента при помощи стержней 3, обладающих эффектом сверхупругости.

Кроме того, интенсифицируется перемешивание теплоносителя теплообменника. формулаиэобретения

Теплоаккумулирующий элемент теплообменника по авт. св. Ф 1285305, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса, он содержит дополнительные стержни, выполненные из сверхупругого материала, установленные между стержнями из сплава с термомеханической памятью и закрепленные идентично последним с образованием вместе с ними однополостного гиперболоида вращения.

1379587

Составитель Г.

Редактор А. Шандор Техред М.Дидык

Савватимский

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 967/40

Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4