Способ передачи тепла и теплопередающее устройство

 

Использование: в теплотехнике, в испарительно-конденсационных теплопередающих устройствах. Сущность изобретения: бинарная смесь кипит в порах комбинированной капиллярной структуры дополнительного сборника-охладителя 4 с образованием жидкой фазы и пара, жидкая фаза и сконденсированная паровая фаза последовательно поступают через двухпоточный 5 и трехпоточный 6 теплообменники в зону теплоподвода 3, где жидкие потоки смешиваются с поглощением тепла, и смесь подают в зону дополнительного теплоотвода. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763274/06 (22) 30,11.89 (46) 07.07,92. Бюл. М 25 (71) Одесский технологиче кий институт пищевой промышленности им. M,В.Ломоносова (72) З.Ш;Семерханов и А.С.Титлов (53) 621.565.93 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

%1451527, кл, F 28 О 15/02, 1989. (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

„„„ рЦ„„174б188 А1 (57) Использование: в теплотехнике, в испарительно-конденсационных теплопередающих устройствах. Сущность изобретения: бинарная смесь кипит в порах комбинированной капиллярной структуры дополнительного сборника-охладителя 4 с образованием жидкой фазы и пара, жидкая фаза и сконденсированная паровая фаза последовательно поступают через двухпоточный 5 и трехпоточный 6 теплообменники в зону теплоподвода 3, где жидкие потоки смешиваются с поглощением тепла, и смесь подают в зону дополнительного теплоотвода, 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1746188

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам передачи тепла и теплопередающим устройствам, реализующим испарительно-конденсационный цикл, Известен способ передачи тепла, включающий испарение жидкого теплоносителя (ТН) в зоне теплоподвода, транспорт пара в зону теплоподвода, его сжижение с выделением теплоты парообраэования, возврат конденсата в зону теплоподвода при помощи сил поверхностного натяжения.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности регулирования температуры эоны подвода тепла, Известен способ передачи тепла, включающий выпаривание ТН в виде бинарной смеси с различными нормальными температурами компонентов в зоне дополнительного теплоподвода с образованием жидких

"выбросов", раздельную подачу "выбросов" и пара в зону теплоподвода и теплоотвода соответственно, сжижение пара и подачу конденсата в зону дополнительного теплоподвода.

Известный способ передачи тепла позволяет осуществлять регулирование температуры зоны теплоподвода в широком диапазоне, однако не позволяет проводить регулирование температуры ниже охлаждающей среды, т.е. температуры холодного источника, Известны теплопередающие устройства — тепловые трубы (TT), содержащие частично заполненный жидким ТН герметичный корпус с зонами испарения, транспорта, конденсации и капиллярной структурой(КС) на внутренней поверхности.

ТТ позволяют осуществлять высокоэффективный отвод тепла от тепловыделяющего объекта в зону сброса, однако не позволяют осуществлять регулирование температуры объекта охлаждения, Известно теплопередающее устройство, содержащее частично заполненный бинарным TH герметичный корпус с зоной теплоподвода, теплоотвода и зоной дополнительного теплоподвода, снабженной комбинированной КС, Известное устройство позволяет производить регулирование температуры объекта охлаждения в широком диапазоне, однако не позволяет осуществлять регулирование ниже температуры холодного источника.

° Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа передачи тепла и теплопередающих устройств, а именно обеспечение возможности регулирования температуры зоны теплоподвода в широком диапазоне, включая и температуры ниже холодного источника.

Изобретение заключается в том, что в предполагаемом способе жидкую фазу перед подачей в зону теплоподвода охлаждают и направляют на теплообмен последовательно со сконденсированной паровой фазой и с потоком смеси после теплоподвода, смешивают жидкую и сконденсированную паровую фазы в зоне теплоподвода с поглощением тепла и подают смесь в зону дополнительного теплоподвода, Способ реализуется в теплопередающем устройстве, которое дополнительно содержит сборник-охладитель, двухпоточный теплообменник, причем выход по жидкости сборника-охладителя соединен через двухпоточный и трехпоточный теплообменники с зоной теплоподвода, выход по пару сборника-охладителя соединен через зону конденсации, теплообменники с зоной теплоподвода, последняя через трехпоточный теплообменник подключена к зоне дополнительного теплоподвода, при этом сборник-охладитель снабжен капиллярной структурой на тепловоспринимающей и оребрением на теплорассеивающей поверхностях, Отличительными признаками предлагаемых способа и устройства являются использование в качестве ТН бинарной смеси, поглощающей теплоту при смешении в жидких фазах; наличие сборника-охладителя жидких "выбросов" с КС между зонами теплоподвода и дополнительного теплоподвода; наличие двух- и трехпоточных теплообменников. жидкостных теплообменников.

На чертеже изображена схема теплопередающего устройства, Устройство содержит герметичный корпус с зоной дополнительного теплоподвода

1, покрытой комбинированной КС, зоной конденсации 2 и зоной теплоподвода 3.

Между зонами теплоподвода расположен сборник-охладитель жидких "выбросов" 4. внутренняя поверхность которого покрыта

КС, а внешняя — оребрением, и двух- и трехпоточные жидкостные регенеративные теплообменники 5 и 6 соответственно.

Устройство заполнено бинарным ТН, поглощающим теплоту при смешении в жидких фазах так, что уровень жидкости частично покрывает КС в зоне дополнительного теплоподвода 1 и в зоне 4.

Рабочая смесь должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечивать максимально возможный эффект охлаждения при смешении и иметь компоненты с максимально различными нормальными темпера турами кипения.

Комбинированная КС в зоне дополнительного теплоподвода выполнена многослойной так, что верхний слой имеет размеры пор и толщину больше нижележащего слоя в 4...5 раз и 8...10 раз соответст- 5 венно, Предлагаемое теплопередающее устройство работает по предлагаемому способу следующим образом, При подводе тепла в зону дополнитель- 10 ного теплоподвода 1 бинарная смесь нагре.вается и кипит в порах комбинированной

КС. Процесс парообразования в комбинированной КС, выполненной указанным выше способом, сопровождается "выбросами" 15 жидкого ТН, состоящими преимущественно из высококипящего компонента. Образующиеся "выбросы" попадают на тепловоспринимающую поверхность сборника-охладителя 4 и по КС стекает в его 20 нижнюю часть. Пар. состоящий преимущественно из ниэкокипящего компонента, поступает в конденсатор, где сжижается с отводом теплоты парообразования. Конденсат из нижней части конденсатора и 25 жидкие "выбросы" поступают в двухпоточный теплообменник 5, где обеспечивается выравнивание температур потоков. Далее, проходя через трехпоточный теплообменник б, жидкие потоки поступают в зону теп- 30 лопод вода 3, где смешиваются с поглощением теплоты, B процессе смешения и обеспечивается эффект искусственного охлаждения объекта. Жидкая смесь через трехпоточный теплообменник 6 направля- 35 ется в зону дополнительного теплоподвода

1, И цикл повторяется. Подача жидкой смеси из зоны 3 в зону 1 обеспечивается непрерывным выпариванием жидкого ТН из комбинированной КС. 40

Пример работы предлагаемого устройства по предлагаемому способу.

Теплопередающее устройство заполняется жидким ТН, состоящим из бинарной смеси четыреххлористого углерода и диэти- 45 лового эфира.

Нормальные температуры кипения компонентов смеси составляют 7б,7 и 34,5 С соответственно. Теплота смешения при 50 мольной концентрации диэтилового эфира

12,4% составляет 3535 Дж/кг.

Комбинированная КС в зоне 1 выполняется двухслойной, причем нижний слой, ближний к стенке, имеет размеры пор 40 55 мкм и толщину 80 мкм, а верхний слой 100 мкм. При такой конструкции КС "выброс" жидкого ТН в 8...10 раз превышает количество пара, обра-;ующегося при кипении TH в КС.

Следовательно, выбранная смесь обеспечивает максимальный эффект искусственного охлаждения, так как в жидких

"выбросах", составляющих 80,.90 от общего расхода, находится преимущественно четыреххлористый углерод, а в паре, составляющем 10...20,(, — преимущественно диэтиловый эфир.

Таким образом, использование предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ, позволяет расширить функциональные возможности, т.е. обеспечить регулирование температуры объектов охлаждения в широком диапазоне, включая и температуры ниже охлаждающей среды, Формула изобретения

1. Способ передачи тепла в зонах теплоподвода и дополнительного теплоподвода с помощью теплоносителя — бинарной смеси компонентов путем выпаривания смеси в зоне дополнительного теплоподвода с образованием жидкой и паровой фаз, подачи жидкой фазы в зону теплоподвода и паровой фазы в зону конденсации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, жидкую фазу перед подачей в зону теплоподвода охлаждак1т и направляют на теплообмен последовательно со сконденсированной паровой фазой и с потоком смеси после зоны теплоподвода. смешивают жидкую и сконденсированную паровую фазы в зоне теплоподвода с поглощением тепла и подают смесь в зону дополнительного теплоподвода. 2. Теплопередающее устройство, содержащее эоны теплоподвода, конденсации и зону дополнительного теплоподвода, снабженную комбинированной капиллярной структурой, отл ич а ю ще е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит сборник-охладитель, двухпоточный теплообменник и трехпоточный теплообменник, причем выход по жидкости сборника-охладителя соединен через двухпоточный и трехпоточный теплообменники с зоной -еплоподвода, выход по пару сборника-охладители соединен через зону конденсации, теплобменники с зоной теплоподвода, последняя через трехпоточный теплообменник подключена к зоне дополнительного теплоподвода, при этом сборник-охладитель снабжен капиллярной структурой на тепловоспринимающей и оребрением на теплорассеивающей поверхностях.