Способ управления профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора и устройство для его осуществления

 

Использование: в энергетике и химическом машиностроении, в частности, в теплообменном и массообменном оборудовании атомных и тепловых электростанций. Сущность изобретения: интенсификация теплообмена путем обеспечения заданного распределения скорости теплоносителя по сечению теплообменного аппарата достигается тем, что в способе управления профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора проходные сечения каналов 3 распределительной решетки 2 изменяют перемещением в них подвижных элементов 5, а в качестве управляющего воздействия на последние используют приложенную к ним результрующую сил гравитации и лобового сопротивления. В устройстве для осуществления указанного способа проходное сечение каждого канала 3 выполнено уменьшающимся к его выходному участку, а во входном участке установлены подвижный элемент 5 и опорные детали, ограничивающие его поступательное перемещение в канале 3. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетическому и химическому машиностроению и может быть использовано в теплообменном, массообменном оборудовании атомных и тепловых электростанций, химических производств.

Известен способ обеспечения заданного распределения профиля скорости на выходе из распределительного коллектора типа патрубок решетка за счет перераспределения потока перед решеткой [1, 2] Реализация указанного способа осуществляется с помощью различных распределительных устройств, например перфорированных вставок и обечаек, распределителей, направляющих лопаток и т.п. установленных перед решеткой [1, 2] Недостатком указанного способа и устройства является относительно высокое гидравлическое сопротивление проточной части раздаточного коллектора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, использованный в [3] В нем управление профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора осуществляется путем обеспечения переменного по поверхности распределительной решетки гидравлического сопротивления за счет изменения проходного сечения каналов последней.

Реализация указанного способа осуществляется, например, при распределении среды по теплообменным трубкам испарителя с помощью коллектора с распределительной решеткой с отверстиями, имеющими с одного конца проходное сечение меньше, чем с другого [3] Отверстия в распределительной решетке выполнены концентрично ввиду среды с увеличивающимися по мере удаления от него диаметрами.

Недостатком указанных способа и устройств является то, что они позволяют эффективно выравнивать распределения скорости на выходе из решетки только при наличии данных о распределении скорости в падающей на решетку струе, но не позволяют автоматически снижать неравномерность распределения скорости в решетке при произвольном профиле скорости в падающем потоке.

Изобретение направлено на повышение тепловой эффективности теплообменного аппарата за счет управления профилем скорости на выходе из его распределительного коллектора при произвольном распределении скорости в падающей на решетку струе.

Для решения указанной задачи предлагается изменять проходные сечения каналов распределительной решетки путем перемещения в них подвижных элементов под действием приложенной к последним результирующей сил гравитации и лобового сопротивления, а поступательное перемещение подвижных элементов в каналах решетки ограничить опорными деталями.

Положительный эффект достигается за счет того, что в каналах решетки с повышенным расходом среды подвижные элементы перемещаются вверх, сопротивление этих каналов возрастает, и расход уменьшается до некоторой фиксированной величины, перераспределяясь в пользу каналов с уменьшенным расходом. Варьируя весом подвижных элементов, можно за решеткой создавать области с повышенными или пониженными значениями скорости.

На фиг. 1 схематично изображен распределительный коллектор, продольное осевое сечение; на фиг.2-6 схематично изображены некоторые варианты исполнения подвижных элементов в каналах решетки.

Распределительный коллектор состоит из подводящего патрубка 1 и расположенной в нем горизонтальной решетки 2. В каналах 3 решетки 2, имеющих уменьшающееся к выходной части 4 проходное сечение установлены подвижные элементы 5, например, в виде тел вращения. Боковые поверхности 6 подвижных элементов 5 могут иметь коническую, шаровую, цилиндрическую и т.д. форму. При расположении подвижного элемента 5 в одном из крайних положений в канале (верхнем или нижнем) предусмотрены гарантированные зазоры.

Роль опорных деталей могут играть опорная сетка 9 или решетка 10, установленные в каналах детали выступы 11, шайбы 12.

Зазоры гарантируются проточками, сверлениями в элементах (не показаны), дистанционирующими выступами 15, концевыми упорами 16.

Вес подвижных элементов 5 выбирается с учетом величины зазора между внутренней поверхностью канала 3 и внешней поверхностью подвижного элемента 5 и профиля скорости набегающего на решетку 2 потока.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Рабочая среда из подводящего патрубка 1 попадает в каналы 3 решетки 2 и приводит в движение подвижные элементы 5. В результате воздействия падающей на решетку 2 струи происходит перемещение подвижных элементов 5 к выходной части каналов 3, уменьшается площадь проходного сечения между стенками каналов 3 и соответствующих им подвижных элементов 5. При этом возрастает гидравлическое сопротивление этих каналов и расход среды через них уменьшается до некоторой фиксированной (предельной) величины, перераспределяясь в пользу каналов с уменьшенным расходом. Варьируя весом подвижных элементов 5, можно за решеткой 2 создавать области с повышенным или пониженным значением скорости.

Формула изобретения

1. Способ управления профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора путем обеспечения переменного по поверхности распределительной решетки гидравлического сопротивления за счет изменения проходных сечений каналов последней, отличающийся тем, что проходные сечения каналов распределительной решетки изменяют перемещением в них подвижных элементов, а в качестве управляющего воздействия на подвижные элементы используют приложенную к ним результирующую сил гравитации и лобового сопротивления.

2. Устройство управления профилем скорости среды на выходе из распределительного коллектора, содержащее подводящий патрубок и распределительную решетку с каналами, имеющими каждый уменьшающийся к одному из его участков проходное сечение, отличающееся тем, что проходное сечение каждого канала распределительной решетки выполнено уменьшающимся к его выходному участку, а во входном участке установлены подвижный элемент и опорные детали, ограничивающие поступательное перемещение последнего в канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6