Испаритель

 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к испарителям холодильных машин. Испаритель содержит по крайней мере два пластинчато-ребристых пакета. Пакеты имеют расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждаемой среды и каналы для хладагента. В этих каналах помещены гофрированные вставки, образующие параллельные ячейки. Каналы для холодильного агента подключены соответственно снизу к раздающему, а сверху к собирающему коллекторам. Между пакетами образована опускная полость для отвода неиспарившейся части хладагента из собирающего коллектора в раздающий. Опускная полость подключена к упомянутым коллекторам. В собирающем коллекторе установлен отбойник, расположенный над опускной полостью и подключенный к пароотводящей трубе, также установленной в собирающем коллекторе. Каждая ячейка каналов для хладагента выполнена с гидравлическим диаметром, лежащим в пределах от 0,5 до 3,0 мм, а опускная полость выполнена с минимальным размером поперечного сечения не менее 10 упомянутых гидравлических диаметров. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, к испарителям холодильных машин. Данные испарители могут быть использованы, в частности, для охлаждения воздуха и других газообразных и жидких сред.

Испаритель может найти самое широкое применение в криогенной технике, в энергетике, газовой и химической промышленности, в продовольственном машиностроении и т.п.

Известны испарители, содержащие пластинчато-ребристый пакет, имеющий расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждаемой среды и каналы для хладагента с гофрированными поверхностями внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, раздающий и собирающий коллекторы, подключенные к каналам для хладагента (см., например, патент США №3151676, кл. 165-166, 1970).

В этом испарителе опускная полость отсутствует, размеры ячеек не указаны.

Технический результат, поставленный изобретением, в данном испарителе не достигается, т.к. условия для свободной циркуляции в нем отсутствуют. Нет также данных о размерах ячеек, обеспечивающих интенсификацию теплопередачи.

Известны также испарители, содержащие по крайней мере два пластинчато-ребристых пакета, имеющих расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждаемой среды и каналы для хладагента, причем в каналах для хладагента установлены гофрированные вставки, образующие параллельно расположенные ячейки. Испаритель имеет раздающий и собирающий коллекторы, подключенные сверху и снизу к каналам для хладагента (см. авторское свидетельство СССР №572638 кл. F 25 В 39/02 1977).

Данный испаритель выбран за прототип. Однако и в данном испарителе отсутствует опускная полость и нет данных о размерах ячеек.

Таким образом, и в этом испарителе технический результат, поставленный изобретением, не достигается.

Задача изобретения - создание надежного в эксплуатации испарителя с уменьшенными габаритными и весовыми характеристиками.

Технический результат, достигаемый изобретением, - интенсификация теплоотдачи кипящему хладагенту и обеспечение условий для свободной циркуляции последнего.

Данный технический результат достигается тем, что испаритель содержит по крайней мере два пластинчато-ребристых пакета, имеющих расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждаемой среды и каналы для хладагента с гофрированными поверхностями внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, раздающий и собирающий коллекторы, подключенные соответственно снизу и сверху к каналам для хладагента, а также образованную между пакетами опускную полость для отвода неиспарившейся части хладагента из собирающего коллектора в раздающий, также подключенную к упомянутым коллекторам, при этом в собирающем коллекторе установлен отбойник, расположенный над опускной полостью и подключенный к пароотводящей трубе, также установленной в собирающем коллекторе, причем каждая ячейка каналов для хладагента выполнена с гидравлическим диаметром, лежащим в пределах от 0,5 до 3,0 мм, а опускная полость выполнена с минимальным размером поперечного сечения не менее 10 упомянутых гидравлических диаметров.

В частных случаях технический результат будет достигаться тем, что в испарителе, характеризуемом вышеперечисленными признаками, оси каналов для охлаждаемой среды выполнены перпендикулярными осям каналов для хладагентов с образованием перекрестно-точной схемы движения хладагента и охлаждаемой среды; оси каналов для охлаждаемой среды выполнены параллельными осям каналов для хладагента с образованием противоточной схемы движения хладагента и охлаждаемой среды; пластинчато-ребристые пакеты расположены параллельно; пластинчато-ребристые пакеты встречно наклонены под углом, не превышающим 3°, с образованием опускной полости, равномерно расширяющейся от собирающего коллектора к раздающему.

Испаритель иллюстрируется чертежами, на которых изображен испаритель с двумя пакетами. В испарителе может быть использовано любое число пакетов. Варианты с внутрь наклоненными пакетами не иллюстрируются, т.к. малый угол наклона делает их визуально не отличимыми от параллельных.

На фиг.1 изображен в аксонометрии описываемый испаритель с параллельно расположенными пакетами, имеющий противоточную схему с одним подводящим и одним отводящим коллекторами для охлаждаемой среды.

На фиг.2 - продольный разрез канала для хладагента с гофрированной вставкой фиг.1.

На фиг.3 - продольный разрез канала для охлаждаемой среды с гофрированной вставкой фиг.1.

На фиг.4 в аксонометрии изображен тот же испаритель, но с двумя подводящими и двумя отводящими коллекторами для охлаждаемой среды.

На фиг.5 - описываемый испаритель в аксонометрии, имеющий перекрестно-точную схему при отсутствии коллекторов для охлаждаемой среды.

На фиг.6 - тот же испаритель, что и на фиг.5, но с коллекторами для охлаждаемой среды.

Испаритель содержит два пластинчато-ребристых пакета 1. Каждый пакет имеет расположенные в чередующемся порядке каналы 2 для хладагента и каналы 3 для охлаждаемой среды. В каждом канале 2, 3 помещена гофрированная поверхность 4, образующая параллельно размещенные ячейки 5, 6. К каналам 2 соответственно снизу и сверху подключены раздающий 7 и собирающий 8 коллекторы хладагента. Между пакетами образована опускная полость 9, также подключенная к коллекторам 7, 8. В собирающем коллекторе 8 установлен отбойник, расположенный над опускной полостью 9 и подключенный к пароотводящей трубе 10, также установленной в собирающем коллекторе 8. В частном случае отбойник может быть выполнен как полутруба 11, наклоненная в сторону от пароотводящей трубы. В иных случаях конструкция отбойника может быть самой различной, например, в виде системы козырьков, сеток и т.п. Каждая ячейка 5 каналов хладагента выполнена с гидравлическим диаметром, лежащим в пределах от 0,5 до 3,0 мм, а опускная полость 9 выполнена с минимальным размером поперечного сечения не менее 10 упомянутых гидравлических диаметров.

При выполнении по противоточной схеме испаритель может иметь один для охлаждаемой среды подводящий коллектор 12 и один отводящий коллектор 13 для охлаждаемой среды. Возможен вариант, при котором каждый пакет имеет для охлаждаемой среды свой подводящий 14 и свой отводящий 15 коллекторы (см. фиг.4).

Пластинчато-ребристые пакеты могут быть незначительно (до 3°) встречно наклонены с образованием опускной полости, равномерно расширяющейся в направлении от собирающего коллектора к раздающему.

Предложенный испаритель работает следующим образом.

Хладагент, например фреон, аммиак, поступает из раздающего коллектора 7 в каналы 2, то есть в ячейки 5, а охлаждаемая среда поступает из подводящих коллекторов (12 или 14) в каналы 3, то есть в ячейки 6. При этом хладагент получает тепло от охлаждаемой среды через стенки каналов и ячеек. В результате этого хладагент кипит, испаряется и в качестве парожидкостной смеси поступает в собирающий коллектор 8, где в результате резкого изменения скорости потока, на пути которого находится отбойник, неиспарившаяся часть смеси через опускную полость возвращается в коллектор 7, обеспечивая тем самым свободную циркуляцию хладагента. Испарившаяся часть смеси поступает в пароотводящую трубу 10 и далее в соответствующий аппарат, принадлежащий технологической схеме, например в компрессор (не показан). В качестве охлаждаемой среды может использоваться воздух, жидкое топливо (бензин), жидкие хладоносители (тосолы, экосолы) и т.п. При охлаждении атмосферного воздуха подводящий и отводящий коллекторы отсутствуют, воздух с помощью вентилятора продувает соответствующие каналы 3.

При использовании вышеупомянутых жидких сред последние поступают в коллекторы 12, 14 и удаляются через коллекторы 13, 15.

В зависимости от той или иной технологии использования испарителя могут быть применены как противоточная, так и перекрестно-точная схема движения хладагента и охлаждаемой среды.

Использование подводящих и отводящих коллекторов к каждому пакету с теплотехнической точки зрения более выгодно, однако по конструктивным причинам в некоторых случаях приходиться использовать схему с двумя коллекторами.

Выбор оптимальных размеров ячеек 5 и минимального размера поперечного сечения опускной полости 9 продиктован стремлением достичь максимально выгодного теплотехнического режима, обеспечиваемого высокой интенсивностью кипения, когда размер ячейки 5 соизмерим с размерами отрывного пузыря, в условиях относительно невысокого гидравлического сопротивления и свободной циркуляции хладагента.

Формула изобретения

1. Испаритель, содержащий, по крайней мере, два пластинчато-ребристых пакета, имеющих расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждаемой среды с гофрированными поверхностями внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, и каналы для хладагента также с гофрированными поверхностями внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, подключенные соответственно снизу к раздающему, а сверху к собирающему коллекторам, а также образованную между пакетами опускную полость для отвода неиспарившейся части хладагента из собирающего коллектора в раздающий, также подключенную к упомянутым коллекторам, при этом в собирающем коллекторе установлен отбойник, расположенный над опускной полостью и подключенный к пароотводящей трубе, также установленной в собирающем коллекторе, причем каждая ячейка каналов для хладагента выполнена с гидравлическим диаметром, лежащим в пределах от 0,5 до 3,0 мм, а опускная полость выполнена с минимальным размером поперечного сечения, не менее 10 упомянутых гидравлических диаметров.

2. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что оси каналов для охлаждаемой среды выполнены перпендикулярными осям каналов для хладагента с образованием перекрестно-точной схемы движения хладагента и охлаждаемой среды.

3. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что оси каналов для охлаждаемой среды выполнены параллельными осям каналов для хладагента с образованием противоточной схемы движения хладагента и охлаждаемой среды.

4. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что пластинчато-ребристые пакеты расположены параллельно.

5. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что пластинчато-ребристые пакеты встречно наклонены под углом, не превышающим 3°, с образованием опускной полости, равномерно расширяющейся в направлении от собирающего коллектора к раздающему.

РИСУНКИ

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