Кожухомультитеплотрубный теплообменник



Кожухомультитеплотрубный теплообменник
Кожухомультитеплотрубный теплообменник
Кожухомультитеплотрубный теплообменник
Кожухомультитеплотрубный теплообменник

 


Владельцы патента RU 2465530:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для проведения процессов теплообмена, в частности, для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии. В кожухомультитеплотрубном теплообменнике, который содержит корпус, внутри которого расположены камеры охлаждения и нагрева, снабженные патрубками входа и выхода горячего и холодного теплоносителей, с размещенными в нем в шахматном порядке тепловыми трубами, зонами испарения, транспорта (фитиля) и конденсации камеры охлаждения и нагрева отделены друг от друга перегородкой, через отверстия в которой пропущены тепловые трубы, каждая из которых снабжена подъемными фитилями и решеткой, покрывающей внутренние боковую и торцевую поверхности тепловых труб и выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки, причем подъемные фитили, проходящие через центры тепловых труб, соприкасаясь с их торцевыми поверхностями, не касаются их внутренней боковой поверхности, и каждая тепловая труба разделена снаружи перегородкой на зону испарения, находящуюся в камере охлаждения, и зону конденсации, находящуюся в камере нагрева. Технический результат - повышение эффективности и надежности теплообменника. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для проведения процессов теплообмена, в частности, для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии.

Известен теплообменник, содержащий корпус, разделенный на полости (камеры охлаждения и нагрева) горячего и холодного газов (горячей и холодной среды), в которых происходит охлаждение горячего и нагрев холодного газов, плоским диском на вращающемся валу с размещенными на нем параллельно валу тепловыми трубами, состоящими из корпуса с расположенными в нем зонами испарения, транспорта (капиллярного материала-фитиля) и конденсации, частично заполненными рабочей жидкостью [А.с. СССР №1673824, Мкл. F28D 15/02, 1989].

Основным недостатком известного теплообменника является необходимость подвода механической энергии для вращения вала, что снижает его эффективность и надежность.

Более близким к предлагаемому изобретению является мультитеплотрубный теплообменник, который содержит корпус, внутри которого расположены камера охлаждения, снабженная патрубками входа и выхода горячей среды, зона испарения которой состоит из испарительных гильз, размещенных в шахматном порядке, с внутренней поверхностью покрытой полосами капиллярного материала (фитиля), образующими между собой канавки, коллекторная камера со слоем фитиля, соединенная через отверстия с открытыми торцами испарительных гильз и полосами фитиля камеры охлаждения соответственно, камера нагрева, снабженная патрубками входа и выхода холодной среды, в которой зона конденсации состоит из конденсационных гильз, также размещенных в шахматном порядке со смещением своих осей относительно осей испарительных гильз, крышки которых соединены с фитилем коллекторной камеры подъемными фитилями, проходящими через центр конденсационных гильз, не касаясь поверхности их внутренних стенок, соединенных с отверстиями в крышке коллекторной камеры, причем зона транспорта состоит из соприкасающихся между собой полос в испарительных гильзах камеры охлаждения, массива в коллекторной камере и подъемных в конденсационных гильзах камеры нагрева фитилей [Патент РФ №2367872, Мкл. F28D 15/00, 2009].

Основными недостатками известного мультитеплотрубного теплообменника являются сложность и громоздкость его конструкции, обусловленная наличием промежуточной коллекторной камеры и разделением тепловых труб на два элемента: испарительные гильзы и конденсационные гильзы, а также недостаточное предохранение от опасности образования паровой пленки на внутренней поверхности испарительных и конденсационных гильз, что снижает его эффективность и надежность.

Техническим результатом предлагаемого кожухомультитеплотрубного теплообменника является повышение эффективности и надежности.

Технический результат достигается в кожухомультитеплотрубном теплообменнике, который содержит корпус, внутри которого расположены камеры охлаждения и нагрева, снабженные патрубками входа и выхода горячего и холодного теплоносителей соответственно, отделенные друг от друга перегородкой, через отверстия в которой пропущены тепловые трубы, размещенные в шахматном порядке, каждая из которых снабжена подъемными фитилями, проходящими через их центры, соприкасаясь с их торцами и не касаясь поверхности внутренних боковых стенок, соединенных в торцах с решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки, которая покрывает внутренние боковую и торцевую поверхности тепловых труб, причем каждая из них делится снаружи перегородкой на зону испарения, находящуюся в камере охлаждения, и зону конденсации, находящуюся в камере нагрева.

На фиг.1 приведен общий вид, фиг.2 - разрез, фиг.3, 4 - узел предлагаемого кожухомультитеплотрубного теплообменника (КМТТТО).

КМТТТО состоит из корпуса 1, внутри которого расположены камера охлаждения 2, снабженная патрубками входа и выхода горячего теплоносителя 3 и 4 соответственно, и камера нагрева 5, снабженная патрубками входа и выхода холодного теплоносителя 6 и 7 соответственно, отделенные друг от друга перегородкой 8, через отверстия в которой пропущены тепловые трубы 9, размещенные в шахматном порядке, каждая из которых снабжена подъемными фитилями 10, проходящими через их центры, соприкасаясь с их торцами и не касаясь поверхности внутренних боковых стенок, соединенных в торцах с решеткой 11, выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки 12, которая покрывает внутренние боковую и торцевую поверхности тепловых труб, причем каждая из них делится снаружи перегородкой 8 на зону испарения 13, находящуюся в камере охлаждения 2, и зону конденсации 14, находящуюся в камере нагрева 5.

Предлагаемый КМТТТО работает следующим образом. Предварительно, перед началом работы из камер 2, 5 удаляют воздух и закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодного и горячего теплоносителя до полного насыщения фитилей 10 и капиллярного материала решеток 11 (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1-4 не показаны), в количестве, достаточном для заполнения объема их пор и пара в паровом пространстве. После этого в камеру охлаждения 2 КМТТТО через патрубок 3 подают горячий теплоноситель (жидкость или газ), а в камеру нагрева 5 через патрубок 6 - холодный теплоноситель (жидкость или газ). Непрерывная циркуляция холодного и горячего теплоносителей обеспечивает интенсивный теплообмен рабочего тела (пара и жидкости) в камерах нагрева и охлаждения 10 и 2 с этими теплоносителями за счет создания в камерах 2 и 5 турбулентных потоков. При нагреве испарительных зон 13 тепловых труб 9, размещенных в камере охлаждения 2, происходит испарение рабочей жидкости, находящейся в капиллярном материале решетки 11 и подъемных фитилях 10, которые транспортируют рабочую жидкость в зону испарения 13, предотвращают образование паровой пленки на внутренней поверхности испарительной зоны тепловых труб 9 и таким образом интенсифицируют процесс испарения. Процесс испарения протекает на внутренней поверхности испарительных зон 13 в ячейках 12, в результате чего образуется пар. Полученный пар по паровому пространству попадает в конденсационные зоны 14 тепловых труб 9, размещенные в камере нагрева 5, где конденсируется на их внутренней поверхности в ячейках 12, образовавшийся конденсат под действием капиллярных сил и сил тяжести поступает на их дно, поглощается подъемными фитилями 10, соединенными с решеткой 11, и подается в испарительную зону 13, после чего цикл повторяется. При этом процесс теплообмена с горячим и холодным теплоносителями протекает со скоростью, многократно превышающей скорость аналогичного процесса в обычных теплообменниках, обусловленной высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации, а покрытие решеткой из полос капиллярного материала боковых поверхностей и торцов тепловых труб по сравнению с покрытием их просто полосами пористого материала позволяет уменьшить толщину паровой пленки на теплообменной поверхности, что также интенсифицирует процесс теплопередачи [А.Н.Плановский, П.И.Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1987, с.146; В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Высш. школа, 1988, с.106; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. трудов. М., 1990, с.22].

Таким образом, конструкция предлагаемого КМТТТО и использование решетки из полос капиллярного материала, образующих ячейки на внутренней поверхности тепловых труб, в совокупности с достоинствами известного мультитеплотрубного теплообменника значительно упрощает устройство, повышает эксплуатационные характеристики, что позволяет использовать его в промышленных масштабах и обеспечивает высокую эффективность и надежность, в том числе и при утилизации низкопотенциальной энергии.

Кожухомультитеплотрубный теплообменник, включающий корпус, внутри которого расположены камеры охлаждения и нагрева, снабженные патрубками входа и выхода горячего и холодного теплоносителей, с размещенными в нем в шахматном порядке тепловыми трубами, зонами испарения, транспорта (фитиля) и конденсации, отличающийся тем, что камеры охлаждения и нагрева отделены друг от друга перегородкой, через отверстия в которой пропущены тепловые трубы, каждая из которых снабжена подъемными фитилями и решеткой, покрывающей внутренние боковую и торцевую поверхности тепловых труб и выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки, причем подъемные фитили, проходящие через центры тепловых труб, соприкасаясь с их торцевыми поверхностями, не касаются их внутренней боковой поверхности, и каждая тепловая труба разделена снаружи перегородкой на зону испарения, находящуюся в камере охлаждения, и зону конденсации, находящуюся в камере нагрева.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к космической технике и касается обеспечения требуемого температурного режима в герметичных отсеках космических аппаратов и станций. .

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к тепловым трубам плоского типа, которые могут применяться для охлаждения печатных плат электронной аппаратуры. .

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к методам контроля качества тепловых труб. .

Изобретение относится к области технологического оборудования для осуществления газофазных каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других областях промышленности, использующих газофазные каталитические процессы.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в тепловых трубах. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуператорах тепла выхлопных газов. .

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к передаче тепла тепловыми трубами. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для передачи теплоты на значительные расстояния при малом температурном напоре в случаях, когда требуется охлаждение отдельных элементов, а отвод теплоты с помощью стока или радиатора, расположенного непосредственно у охлаждаемого элемента может оказаться неудобным или нежелательным.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности, в качестве двигателя летательного аппарата (Л.А.)
Изобретение относится к теплотехнике, а именно к способу заправки тепловой трубы теплоносителем

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам, и может быть использовано в различных системах терморегулирования, в том числе в составе космических аппаратов для эффективного отведения тепловых потоков от твердых тепловыделяющих поверхностей, а также от жидких и газообразных сред

Изобретение относится к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам и может использоваться в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при создании регулируемых теплопередающих устройств и систем терморегулирования на их основе, в частности в космической технике, а также для обеспечения теплового режима оборудования, работающего в суровых климатических условиях

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться в теплообменных устройствах для отопления помещений

Изобретение относится к конструкции элементов системы отопления помещения, в частности к теплообменнику металлическому, и может быть использовано при изготовлении системы отопления помещения

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий, в частности к способу изготовления теплообменника металлического системы отопления

Изобретение относится к технологии изготовления элементов системы отопления жилых и других зданий и может быть использовано при изготовлении теплообменника металлического системы отопления помещения. Изготавливают трубопровод в виде стенки сквозной полости с внешней поверхностью, концевыми участками, а также изготавливают внешние элементы теплопередачи и закрепляют их к одному концевому участку. Стенку сквозной полости другого концевого участка изготавливают в виде обрамляющего элемента сквозного проема, который образуют в стене помещения, при этом внешние элементы теплопередачи изготавливают в виде облицовочных элементов стены помещения из стальных пластин, или труб, или швеллеров, или уголков, или прутков, а концевые участки закрепляют между собой металлическим фиксатором. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности теплопередачи от теплообменника к воздуху окружающей среды, а также расширение функциональных возможностей теплообменника и арсенала технических средств. 2 ил.
Наверх