ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК F28D15/02 F24H3/10 

Изобретение относится к теплообменным аппарата с промежуточным теплоносителем, а именно к тепловым трубам и может быть использовано в качестве устройства для отопления жилых и производственных помещений, утилизации тепла отходящих газов, а также в качестве дистилятора.

Известна коаксиальная тепловая труба, содержащая корпус, частично заполненный рабочим телом, тепловыделяющий источник, размещенный по оси корпуса /1/.

Недостатком такого теплообменного аппарата является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом, частично заполненный теплоносителем испаритель, расположенный над ним конденсатор, регулируемый запорный орган в трубопроводе и патрубок в днище конденсатора, соединенный с атмосферой /2/.

Недостатком известного теплообменного аппарата является неравномерность нагрева рабочих поверхностей конденсатора, ограниченность его функциональных возможностей.

Изобретение, излагаемое в настоящей заявке, предусматривает создание многофункционального теплообменного аппарата, который помимо функций устройства обогрева бытовых помещений и дистиллятора, может быть использован для утилизации тепла отходящих газов, отопления высоких производственных помещений и равномерного обогрева оборудования.

Указанный общественно-полезный результат достигается тем, что внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте установлены перегородки с каналами, а на одной из рабочих сторон конденсатора закреплен щелевой конвертор, в испарителе расположен патрубок для подвода горючих или отработанных газов.

Анализ информации показал, что заявленное техническое решение неизвестно из достигнутого уровня техники, в связи с чем оно соответствует критерию "новизна".

Предложенный теплообменный аппарат исключает недостатки известного устройства, а именно неравномерность нагрева поверхности, что повышает эффективность использования теплообменного аппарата и позволяет использовать его для утилизации тепла горючих и отходящих газов. Достигается это установкой перегородок с каналами внутри конденсатора и щелевого конвертора, снаружи конденсатора и установкой патрубка в испаритель для подвода газов.

Перегородки имеют окна у основания и потолка конденсатора, которые обеспечивают направленное движение пара, который по каналам поднимается вверх до потолка конденсатора и, конденсируясь в виде воды стекает в испаритель. Эта часть конденсатора прогревается на всю высоту до температуры, близкой к температуре конденсации теплоносителя. Оставшаяся часть пара распространяется через окна в нижней части перегородок, прогревает в начале работы аппарата нижнюю часть конденсатора и щелевого конвертора. За счет разности температур нагретый воздух будет подниматься внутри конвертора и прогревать верхнюю часть конденсатора. При этом скорость потока воздуха будет пропорциональна разности температур по высоте конденсатора. В установившемся режиме рабочая поверхность конденсатора будет иметь одинаковую температуру.

При работе в режиме утилизации тепла горючих или отработанных газов эти высокотемпературные газы подаются через патрубок непосредственно в испаритель, нагревают воду и вместе с образовавшимся паром поступают в конденсатор. Тепло утилизированных газов полностью расходуется на нагрев воды и образование пара при атмосферном давлении, что исключает его выброс в окружающую среду. Охлажденные до температуры окружающего воздуха газы выбрасываются через патрубок конденсатора в атмосферу. При работе в этом режиме должны обеспечиваться следующие соотношения:
1. Масса воды, внесенная в испаритель с газами, = Массе воды, унесенной с охлажденными газами,
2. Количество тепла, внесенное в испаритель газами < Мощности рассеивания тепла поверхностями теплообменного аппарата
Подобное техническое решение явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение создает положительный эффект, который выражается в том, что теплообменный аппарат, работая в режиме обогрева бытовых помещений и дистилляции может одновременно выполнять функции локальных обогревателей высоких промышленных помещений и прецизионного промышленного оборудования, а также в качестве утилизатора. Изложенное свидетельствует о том, что изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2, на которых схематично изображен предложенный теплообменный аппарат.

Теплообменный аппарат содержит испаритель 1, частично заполненный жидким теплоносителем 2 с патрубком 3, выступающим в его полость, конденсатор 4, размещенный выше испарителя 1 и соединенный с ним трубопроводом 5, в котором установлен регулируемый запорный орган 6, внутри по высоте конденсатора расположены перегородки 7 с каналами 8, патрубок 9, соединенный с атмосферой, снаружи конденсатора установлен щелевой конвектор 10.

Стрелками на чертеже показаны подвод тепла и газов к испарителю, движение пара и отвод тепла и газа от конденсатора.

Устройство работает следующим образом. При подаче тепла к испарителю 1 жидкий теплоноситель 2 переходит в газовую фазу и в виде пара поступает в конденсатор 4 через транспортную зону, образованную трубопроводом 5 и регулируемым запорным органом 6.

Пар, поступивший в конденсатор, разделяется: часть, поднимаясь вверх по каналам, образованными перегородками 7, доходит до потолка конденсатора 4, конденсируется и в виде капель стекает в испаритель 1, оставшаяся часть распространяется по каналу 8 у дна конденсатора 4 и нагревает основание щелевого конвектора 10, конденсируется и также в виде капель стекает в испаритель 1. При работе в режиме обогрева происходит равномерный нагрев рабочих поверхностей конденсатора 4 за счет принудительного распределения потоков пара и нагрева верхней части конденсатора 4 горячим воздухом щелевого конвертора. В режиме теплоутилизатора через патрубок 3 в испаритель 1 подаются продукты горения или высокотемпературные отходящие газы. При теплообмене происходит образование пара, которые вместе с отходящими газами поступает в конденсатор 4, газы охлаждаются до температуры окружающей среды и выбрасываются в атмосферу через патрубок 9 в днище конденсатора.

В сравнении с прототипом описываемое устройство многофункционально, обеспечивает нагрев бытовых, промышленных и прецизионного оборудования, дистилляцию жидкости, утилизации тепла нагретых тел и газов.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам на основе тепловых труб, используемых для отопления жилых и производственных помещений и в качестве дистиллятора. Устройство содержит частично заполненный теплоносителем испаритель с патрубком для подвода газов и расположенный над ним конденсатор, которые соединены трубопроводом с регулируемым запорным органом, в конденсаторе установлены перегородки с каналами, в днище конденсатора установлен патрубок, выступающий в его полость и соединяющий ее с атмосферой, а на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор. Технический результат: изобретение обеспечивает нагрев бытовых, промышленных помещений и прецизионного оборудования, дистилляцию жидкости, утилизацию тепла нагретых тел и газов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель, расположенный над ним конденсатор, регулируемый запорный орган в трубопроводе и патрубок в днище конденсатора, соединенный с атмосферой, отличающийся тем, что внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки с каналами, а на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в испарителе расположен патрубок для подвода газов.