Теплообменное устройство

 

СО}ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3983794/23-06

{22) 02. 12.85 (46) 30.03.89. Бюл. N. 12 (71) Московский институт химического машиностроения и Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) В.Ф.Боев, А.Д.Аралов, А.И.Егоров, В.Ф.Потемкин, О.П.Кузнецов и В.Н.Капалин (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 775606э кл. F 28 D 11/02ь 1980 °

ÄÄSUÄÄ 1469260 А1 (51)4 F 25 В 39/02 F 28 D 7/00 (54) ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение м.б, использовано при создании высокоэффективных малогабаритных систем охлаждения технологического оборудования и аппаратуры, выделяющих большое количество тепла. Цель изобретения — повышение эффективности теплообмена. В корпусе 1 устройства установлен неподвижно полый цилиндрический барабан 2 с перфорированной боковой стенкой.

Корпус имеет патрубки 3, 4 и 5 соответственно входа испаряющегося теплоносителя, входа барботируемого газа, выхода парогазовой смеси и

1469260 теплообменник. Внутри барабана 2 коаксиально размещен полый ротор 9 с наружными ребрами 11. Полость ротора 9 сообщена с патрубком 5 и внутренней полостью барабана отверстиями 10, расположенными на периферии у основания корпуса 1. Ротор 9 выполнен в виде сужающегося к основанию полого конуса. Наружные ребра 11 выполнены в виде спиральных лопастей, образующих с внутренней поверхпостоянностройства ение тепнутренней д воздейсоздаваротора 9, орость двия и уменьсителя ганостью барабана 2 зазоР, го сечения. Конструкция позволяет обеспечить дв лоносителя относительно поверхности барабана 2 ствием центробежного по емого движением ребер 1 повысить относительную жения газа и теплоносит шить унос частиц теплон зом. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике и теплотехнике, преимущественно к теплообменным устройствам, основанным на испарении охлаждающего теплоносителя, и может быть использовано при создании высокоэффективных малогабаритных систем охлаждения технологического оборудования и аппаратуры, выделяющих большие количества тепла.

Цель изобретения — повышение эффективности теплообмена.

На фиг.1 изображено теплообменное устройство, общий вид; на фиг.2— то же, вид сверху; на фиг.3 — выполнение ротора.

Теплообменное устройство (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном 2 с перфорированной боковой стенкой. Корпус 1 снабжен патрубками входа испаряющегося теплоносителя З,входа барботируемого газа 4, выхода парогазовой смеси 5 и теплообменником 6 с твердой теплообменной поверхностью 7, являющейся боковой стенкой барабана 2. В барабане

2 коаксиально ему с зазором 8 размещен полый ротор 9 с отверстиями

10 на периферии у основания корпуса 1 и с наружными спиральными ребрами 11, полость которого сообщена с патрубком 5 выхода парогазовой смеси. Теплообменник 6 образован боковой поверхностью корпуса 1 и цилиндрическим барабаном 2, в пространстве между которыми размещен гофрированный лист 12, образующий в этом пространстве каналы 13 и 14 для

I ающего арботируемобоковой образно ров виде сужауса 1 полочтобы спиывали с б н 2 внУтРенней поверхностью бара а а

- кольцевой зазор 8 посто нного сеченйя. Такое выполнение ректора 9 позволяет увеличить проходное сечение каналов, образованных ребрами 11,на, ружной поверхностью конуса ротора и поверхностью движущегося в saeope

8 испаряющегося теплоносителя, в направлении основания хор уса 1. Так

ЗО как по мере движения парогазовой . смеси в направлении оснрвания корпуса 1 количество ее повы пается, то увеличение проходного сечения кана( лов позволяет поддерживать в них (35 постоянное давление смеси, что предотвращает возрастание со отивления выходу парогазовых пузЫрей из барботируемого ими теплоносителя. Устрой ство также снабжено емкостью 21 для

2 циркуляции газа и охл испаряющегося) теплонос ветственно. При этом ка щены одной стороной с о

15 в перфорированной бо барабана 2 с его внутре другой — через коллекто ком 4 входа барботируем каналы 14 снабжены колл

10 и 18 с патрубками 19 и и выхода охлаждаемого т соответственно. В случ тельного .испарения охл теплоносителя в пузыри

15 го газа и болошой длины стенки барабана 2 целес тор 9 (фиг.3) выполнять ющегося к основанию кор го конуса таким образом

20 ральные ребра 1 1 образо емого (не, еля сооталы 13 сооб-. ерстиями овой стенке ней полостью, 16 с патрубго газа, а кторами 17

0 для входа плоносителя е значи1469260,охлаждающего теплоносителя, которая через вентиль 22 сообщена с патрубком 3 входа охлаждающего теплоносителя. .Теплообменное устройство работает следующим образом.

Охлаждающий теплоноситель заливают в емкость 21. Открывают вентиль

22 и заполняют теплоносителем полость барабана 2. Приводят ротор 9 во вращение при помощи электропневмо- или гидропривода (не показан). Охлаждающий теплоноситель отбрасывается ребрами 11 на внутренюю поверхность барабана 2 (твердую теплообменную поверхность 7) и двигается в кольцевом зазоре 8 между ней и наружными кромками ребер 11 ротора 9 ° Лишний охлаждающий теплоноситель выдавливается через патрубок

3 обратно в емкость 21. Через патрубок 4 и коллектор 16 в каналы

13 теплообменника 6 поступает газ, который, проходя через отверстия

15 в перфорированной боковой стенке барабана 2, барботирует в виде от. дельных пузырей через охлаждающий

: теплоноситель, движущийся в кольцевом зазоре 8. В результате испарения охлаждающего теплоносителя в пузыри барботируемого газа осуществляется отвод тепла от него с парогазовой смесью, которая удаляется из устройства через отверстия 10 в роторе 9 и патрубок 5 в атмосферу или конденсируется. Испарившийся охлаждающий теплоноситель компенсируется подпиткой из емкости 21 через патрубок 3. Охлаждаемый теплоноситель поступает через патрубок 19 и коллектор 17 в каналы 14 теплообменника 6, циркулируя по которым отдает тепло через теплообменную поверхность 7 к охлаждающему (испаряющемуся) теплоносителю и удаляется из теплообменного устройства через коллектор 18 и патрубок 20.

Более высокая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом достигается за счет движения теплоносителя относительно внутренней поверхности барабана 2 под воздействием центробежного поля, которое создается движением ребер

ll ротора 9, воздействующих на свободную поверхность теплоносителя. В этом случае скорость по толщине слоя теплоносителя изменяется, увеличи5

50 ваясь в направлении от внутренней поверхности барабана 2 к свободной поверхности теплоносителя. Следовательно, при определенном режиме движения в соседних слоях теплоносителя будут действовать одинаковые нли даже увеличиваться по мере приближения к свободной поверхности центробежные силы, в результате чего удается повысить скорость всплытия пузырей.

Эти условия позволяют обеспечить равномерную радиальную скорость движения пузырей, а также увеличение ее при приближении их к свободчой поверхности. В итоге относительная скорость движения газа и теплоносителя получается выше, что позволяет повысить скорость тепломассопереноса между ними. Кроме того, отмеченные условия способствуют предотвращению образования струй, что уменьшает унос частиц теплоносителя газом. Кроме того, спиральное выполнение ребер 11 при вращении ротора 9 дополнительно вызывает осевое течение теплоносителя, направление движения которого около свобоцной поверхности противоположна направлению его движения около стенки барабана 2.Это дополнительное движение, во-первых, еще больше увеличчвает относительную скорость движения газа и теплоносителя и, во-вторых, разрушает газовый поток, нарушая условия образования струйного течения газа и усложняя траекторию движения пузырей газа, которая в осевом сечении слоя теплоносителя имеет вид выпуклой кривой с выпуклостью, направленной к верхней торцовой поверхности корпуса 1 устройстза. Все это также повышает скорость тепломассопереноса между газом и теплоносителем и уменьшает воэможность уноса частиц последнего газом.

Кроме того, в предлагаемом устройстве ротор 9 выполняет роль двухступенчатого сепаратора, который работает следующим образом.

Частицы теплоносителя, выносимые газом из движущегося слоя, отбрасываются ребрами 11 обратно в слой.

Те же частицы, которые сохраняют свое движение вместе с парогазовой смесью в каналах, образованных ребрами

11 ротора 9, в момент натекания смеси на внутреннюю торцовую поверхность основания корпуса 1 оседают на ней

1469260 теплообменником о т л и ч а ю щ еЭ ( е с я тем, что, с целью повышения эффективности теплообме а, барабан установлен в корпусе не одвижно

Составитель Н.Алексеева

Редактор M.Андрушенко Техред А.Кравчук Корректор M. Самборская

Заказ 1344/42 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 в результате резкого изменения направления движения смеси на противоположное. Осевшие частицы ребрами

11 ротора 9 отбрасываются обратно в движущийся слой теплоносителя, уменьшая возможность уноса частиц теплоносителя из теплообменного устройства.

Формула изобретения

Теплообменное устройство, содержащее корпус с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном с перфорированной боковой стенкой, снабженный патрубками входа испаряющегося, теплоносителя, входа барботируемого газа, выхода парогазовой смеси и внутри него коаксиально полый ротор с наружными полость ротора сообщена ком выхода парогазовой внутренней полостью бар стиями, расположенными у основания корпуса, пр выполнен в виде сужающе ванию полого конуса, а ра выполнены в виде спи пастей, образующих с вну верхностью барабана заз го сечения.

9 размещен ебрами, с патрубмеси и с бана отвера периферии этом ротор ося к осно аружные ребальных лоренней пор постоянно