Способ теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой

 

Изобретение предназначено для применения при изготовлении теплообменников разных отраслей промышленности. Способ теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой, заключается в том, что тепло от горячего теплоносителя к холодному передают непосредственно через теплопроводные стержни, проходящие через стенку, и стенку, причем стержни расположены перпендикулярно потокам теплоносителей, а часть тепла, передаваемая через стенку несоизмеримо меньше, чем тепло, передаваемое через стержни. Изобретение позволяет повысить интенсивность теплообмена между теплоносителями. 2 ил.

Изобретение относится к интенсивным способам передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному и может быть использовано в теплообменниках энергетической, металлургической и других отраслей промышленности, в том числе в системах утилизации тепла отходящих газов технологических установок.

Известно, что если в теплообменниках тепло передают через гладкую разделительную стенку, то теплообмен между теплоносителями не может быть интенсивным. В этом случае поток горячего теплоносителя омывает разделительную стенку и передает ей тем больше тепла, чем больше разность температуры между этим теплоносителем и стенкой. С противоположной стороны стенка омывается холодным теплоносителем, получающим тепло от стенки. Количество переданного стенкой тепла также увеличивается пропорционально разности температуры между стенкой и холодным теплоносителем. При этом взаимодействие потока со стенкой происходит только в тонком слое около поверхности стенки. Иными словами, в теплообмене участвует лишь небольшая часть теплоносителя, которая находится около стенки.

Из уровня техники известно техническое решение - способ теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой, в котором тепло от горячего теплоносителя к холодному передают непосредственно через теплопроводный стержень, проходящий через стенку (SU 1027502 А, 07.07.1983).

Непосредственное участие стенки в процессе теплообмена приводит к некоторому уменьшению теплопередачи, так как в стенке происходит естественное выравнивание температуры по ее длине и, следовательно, к уменьшению локальной разности температуры между теплоносителем и стенкой.

Из анализа патентной и научно-технической литературы можно сделать вывод, что для интенсификации теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой, используют средства (турбулизаторы), которые во всех случаях значительно увеличивают сопротивление теплообменника и нетехнологичны в изготовлении.

Задача настоящего изобретения заключается в предложении нового интенсивного способа теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой, реализация которого не влечет за собой увеличения сопротивления, поскольку не требует дополнительной турбулизации потока теплоносителя.

В предлагаемом способе осуществляется теплообмен между теплоносителями, разделенными стенкой, причем согласно изобретению тепло от горячего теплоносителя к холодному передают непосредственно через теплопроводные стержни, проходящие через стенку, и саму стенку, при этом стержни расположены перпендикулярно потокам теплоносителей, а часть тепла, передаваемая через стенку несоизмеримо меньше, чем тепло, передаваемое через стержни.

Сущность нового способа заключается в том, что горячий теплоноситель, омывая часть теплопроводного стержня, расположенного внутри канала с горячим теплоносителем, передает ему тепло, которое через другую часть стержня, омываемую холодным теплоносителем, сразу передается холодному теплоносителю. Разделительная стенка в этом способе передачи тепла не играет определяющей роли и может даже вообще не участвовать в теплообмене.

Новый технический результат заключается в том, что способ передачи тепла за счет исключения в теплообмене необходимости передачи тепла стенке является очень интенсивным и одновременно экономически выгодным, так как в нем нет большого сопротивления потоку теплоносителя, не требуется больших мощностей для его прокачки через теплообменник. Выполнение отверстий в стенке и установка в них теплопроводных стержней технологически намного проще, чем изготовление оребренных стенок, в особенности, внутри оребренных труб.

На фиг. 1 схематично проиллюстрирована передача тепла по предлагаемому способу. Стрелками показано движение тепла от горячего теплоносителя 1, омывающего часть стержня 2, выступающую над стенкой 3 со стороны канала с горячим теплоносителем, далее по стержню 2 минуя стенку 3 к холодному теплоносителю 4. Часть тепла, передаваемая непосредственно через стенку, несоизмеримо меньше, чем тепло, передаваемое через стержни, и на фиг.1 не показана.

На фиг. 2 представлено устройство для осуществления заявленного способа теплообмена. Устройство содержит корпус 1, внутри которого размещены канал для горячего теплоносителя и каналы 3 для холодного теплоносителя. Каналы 3 и 3 разделены стенкой 4, в которой выполнены отверстия 5. В них герметично (для исключения перетоков теплоносителей) закреплены теплопроводные стержни 6 в направлении, перпендикулярном поверхности стенки. Исходя из конкретных теплотехнических задач длина, диаметр, материал, количество стержней, а также схема их расположения по поверхности стенки подбираются таким образом, чтобы часть тепла, передаваемая через стенку, была как минимум на порядок меньше, чем тепло, передаваемое через стержни.

Теплообменное устройство можно изготавливать по модульной схеме, т.е. конструировать теплообменники с необходимым количеством модулей.

Формула изобретения

Способ теплообмена между теплоносителями, разделенными стенкой, в котором тепло от горячего теплоносителя к холодному передают непосредственно через теплопроводные стержни, проходящие через стенку, и стенку, отличающийся тем, что стержни расположены перпендикулярно потокам теплоносителей, а часть тепла, передаваемая через стенку, несоизмеримо меньше, чем тепло, передаваемое через стержни.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области регенеративного теплообмена и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо иметь интенсивную теплопередачу между двумя теплообменивающимися средами, в частности во вращающихся регенеративных теплообменниках, используемых в теплоэнергетике и других отраслях техники, например в металлургии, автомобилестроении, сельскохозяйственном производстве и т.д

Изобретение относится к области регенеративного теплообмена и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо иметь интенсивную теплопередачу между двумя теплообменивающимися средами, в частности во вращающихся регенеративных теплообменниках, используемых в теплоэнергетике и других отраслях техники, например, в металлургии, автомобилестроении, сельскохозяйственном производстве и т.д

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано в любых теплообменных и теплопередающих устройствах, например котлах, водо- и паронагревателях, парогенераторах, градирнях, сушильных устройствах и других устройствах разнообразного назначения

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано в любых теплообменных и теплопередающих устройствах, например котлах, водо-и паронагревателях, парогенераторах, градирнях, сушильных устройствах и других устройствах разнообразного назначения

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к пластинчатым теплообменникам, и может быть использовано для нагрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в тепловых системах котельных и других теплоиспользующих установок за счет тепла горячего теплоносителя (горячая вода тепловых сетей, ТЭЦ, индивидуальных котельных и т.п.)

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к теплоэнергетическим установкам, используемым для отопления помещений, зданий, сооружений, а также в различных промышленных установках

Изобретение относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отрасли промышленности

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в регенеративных воздухоподогревателях

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в любых отраслях техники для подогрева или охлаждения жидких или газообразных сред, в том числе для подогрева воздуха газотурбинной установки теплотой выхлопных газов

Изобретение относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками
Наверх