Теплообменник и способ его изготовления

 

Использование: при разработке тепловых аккумуляторов. Сущность изобретения: теплообменник содержит кольцевой корпус 1 с коаксиальными внутренней 2 и наружной 3 обечайками, частично заполненный фазоизменяемым теплоносителем, и установленную в корпусе с примыканием к обечайкам 2 и 3 капиллярно-пористую насадку 4, выполненную в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии. Теплообменник изготовляют путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствора и спекания порошка, причем перед пропитыванием ленту размещают вокруг обечайки 2 до совмещения ее краев для последующего скрепления их между собой. Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить материалоемкость. 4 ил. Ё

фФ

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Г ГСПУБЛИК (s»s F 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРИ гкнт сссР (21) 4840731/06 (22) 19,06.90 (46) 07.07.92. Бюл. N. 25 (71) Институт тепло- и массообмена им.

А,В.Лыкова (72) С.В,Конев, В.И.Костенко, Е.Д,Ушаковская, B.М.Богданов, А.С.Журавлев, Ю,В.Гугел ь, А.Л, Ко рсеко и В.Б. Медведев (53) 621.565 (088;8) (56) Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии. M.: Мир, 1987, с. 180, рис.

6.7.

Авторское свидетельство СССР

N 436964, кл. F 25 В 19/04, 1970.

Пористые проницаемые материалы, Справочник/Под ред. В.И,Белова, M.: Металлургия. 1987, с. 274 †2. (54) ТЕПЛООБМЕННИК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Использование: при разработке тепловых аккумуляторов, Сущность изобретения:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении теплообменников с аккумулированием тепла, Известен теплообменник, содержащий кольцевые корпуса, каждый из которых выполнен с внутренней и наружной обечайками, соединенными теплопроводными ребрами, и заполнен теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом в рабочем диапазоне температур (1).

Недостатком этого теплообменника является высокая материалоемкость, Известен теплообменник, содержащий кольцевой корпус, образованный коаксиальным внутренней и наружной обечайками и частично заполненный теплоносителем, „„5U„„1746190 А1 теплообменник содержит кольцевой корпус

1 с коаксиальными внутренней 2 и наружной

3 обечайками, частично заполненный фазоизменяемым теплоносителем, и установленную в корпусе с примыканием к обечайкам 2 и 3 капиллярно-пористую насадку 4, выполненную в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии, Теплообменник изготовляют путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствора и спекания порошка, причем перед пропитыванием ленту размещают вокруг обечайки 2 до совмещения ее краев .для последующего скрепления их между собой. Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить материалоемкость, 4 ил, претерпевающим в зоне рабочих температур фазовый переход, и установленную в корпусе с примыканием к обечайкам капиллярно-пористую насадку (21.

Известен способ изготовления тепло. обменника, включающего внутреннюю и наружную обечайки корпуса, путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствора и последующего спекания металлического порошка (3).

Данные способ и устройство (2,3) являются наиболее близкими к изобретению.

1746190

Недостатки их заключаются в невысокой экономичности и повышенной материалоемкости.

Цель изобретения — повышение экономичности и снижение материалоемкости, На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг..

3 — эластичная полимерная лента, продольный разрез; на фиг. 4 — элементы теплообменника перед операцией пропитывания, поперечный разрез.

Теплообменник содержит кольцевой корпус 1, образованный коаксиальными внутренней 2 и наружной 3 обечайками и частично заполненный теплоносителем, претерпевающим в зоне рабочих температур фазовый переход, и установленную в корпусе 1 с примыканием к обечайкам 2 и 3 капиллярно-пористую насадку 4. выполненную в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии.

Насадка 4 выполнена из ячеистой полимерной ленты 5, края 6 и 7 которой образуют в теплообменнике стык 8, Внутрь обечайки 2 заведен трубопровод 9. Корпус 1 снабжен заправочным штуцером 10 и покрыт снаружи теплоизоляцией (на фиг. не показана), Способ изготовления теплообменника осуществляют следующим образом.

Вырезают сетчато-ячеистую эластичную полимерную ленту 5 в форме прямоугольника так, чтобы. направления осей пор было перпендикулярно ее поверхности, контактирующей после сборки теплообменника с обечайками 2 и 3. Ленту 5 размещают (обворачивают) вокруг внутренней обечайки

2 до совмещения встык ее краев 6 и 7, которые скрепляют любым известным способом (сшиванием, склеиванием и т,п.) с образованием стыка 8. При сгибании ленты 5 происходит сжатие внутренних и растяжение наружных ее слоев, в результате чего поры после изготовления теплообменника имеют форму, близкую к конической, т.е. их эффективный диаметр увеличивается от центра теплообменника к периферии.

Приготавливают суспензию металлического, например медого, порошка в растворе органического вещества — высокомолекулярных стабилизирующих добавок, и пропитывают этой суспензией ленту, размещенную вокруг обечайки 2. Подвергают ленту 5 конвективной сушке, удаляя растворитель, после чего, нагревая, удаляют полимерный материал. Затем, повышая температуру, оплавляют поверхность частиц металлического порошка, спекая последний, При использовании ленты 5 из пенополиуретана целесообразно вырезать ее так, чтобы направление вспенивания пенополиуретана совпадало с направлением радиуса

5 обечаек 2 и 3 после размещения ленты 5 в теплообменнике. Обработку при выполнении ленты 5 из пенополиуретана производят при режимных параметрах: сушку при температуре 25„,40 С и скорости обдува

10 0,5...2 м/с; удаление пенополиуретана при скорости нагрева 100 С/ч и нагреве от 200 до 600 С; изотермическая выдержка 1 ч, после чего спекание при температуре, зависящей от материала металлического порошка.

15 Если последний выполнен из немагнитного материала, сушку можно производить ускоренно токами высокой частоты при объемном нагреве. При использовании форромагнитных материалов хорошие ре20 эультаты получены при нагреве токами промышленной частоты, При работе теплообменника греющий теплоноситель прокачивают через трубопровод 9, Находящийся в корпусе 1 фазоиз25 меняемый теплоноситель, например моногексан, плавится и аккумулирует тепло.

Процесс плавления происходит с повышенной интенсивностью, поскольку за счет увеличения радиуса пор от оси к периферии

30 транспортирование расплава фазоизменяемого материала будет усиливаться за счет разной Кривизны менисков жидкости в конических капиллярах, B конце процесса аккумулирования весь фазоизменяемый

35 жидкий теплоноситель эа счет капиллярных сил переместится к внутренней обечайке 2.

При частичном испарении моногексана пар будет вытесняться в направлении наружной обечайки 3 и конденсироваться.

40 Разрядка теплообменника при прокачивании холодного теплоносителя по трубопроводу 9 также будет происходить достаточно интенсивно. так как фазоизменяемый жидкий теплоноситель в корпусе 1

45 соприкасается с внутренней обечайкой 2, Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий кольцевой корпус, образованный коаксиальными

50 внутренней и наружной обечайками и частично заполненный теплоносителем, претерпевающим в эоче рабочих температур фазовый переход, и установленную в корпусе с примыканием к обечайками капилляр55 но-пористую насадку, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения материалоемкости путем интенсификации теплообменных процессов, капиллярно-пористая насадка выполнена в виде единой металлической втулки, пори1746190 стость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии, Составитель Г.Савватимский

Редактор Т.Зубкова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Заказ 2386 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

2, Способ изготовления теплообменника, включающего внутреннюю и наружную 5 обечайки корпуса, путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспенэией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указан- 10 ного раствора и последующего спекания металлического порошка, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения экономичности и снижения материалоемкости теплообменника путем интенсификации теплообменных процессов, перед пропитыванием суспензией ленту размещают вокруг внутренней обечайки корпуса до совмещения ее краев для последующего скрепления их между собой.