ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2003 года по МПК F28F1/10 

Теплообменный аппарат принадлежит теплотехнике, а также к трубчатым элементам теплообменных аппаратов и может быть использован в сельском хозяйстве, энергетической и других отраслях народного хозяйства.

Для возврата теплоты с потоком воздуха, который направляется обратно в помещение, используют теплообменное устройство, в котором энергия теплого удаляемого воздуха передается холодному приточному, в результате чего температура его повышается, а полученная энергия возвращается в помещение.

Для интенсификации теплообмена используют теплообменные аппараты с гофрированными участками, которые соприкасаются с плоскими участками (см. авт. свид. N 868302, F 28 F 1/08, 1979), с конфузорными и диффузорными участками (см. авт. свид. N 1062500, F 28 F 1/24, 1982).

Прототипом является Теплообменный аппарат с турбулизаторами в виде плавно обтекаемых выступов на внутренней поверхности трубок и канавок на наружной поверхности (см. Калинин Э.К. и др. Интенсификация теплообмена в каналах. /Калинин Э. К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. - М.: Машиностроение, 1990, 206 с., с. 35-36).

Недостатком прототипа являются случаи обледенения трубок кожухотрубного теплообменного аппарата в зимних условиях эксплуатации, который используется для регенерации теплоты вентиляционного воздуха, удаляемого из животноводческого помещения. В зимний период года из удаляемого воздуха, который попадает в теплообменник, выделяется влага, которая потом конденсируется на поверхности трубок в виде ледяной пленки. Это уменьшает эффективность теплообменного аппарата.

Техническим решением задачи изобретения является интенсификация теплообменных аппаратов преимущественно в зимних условиях эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что теплообменный аппарат, содержащий трубки, на внутренних поверхностях которых расположены турбулизаторы в виде плавно обтекаемых выступов, содержит низкотемпературные пленочные электронагреватели на наружной поверхности трубок теплообменного аппарата.

Новизна заявленного предложения обусловлена тем, что использование низкотемпературных электронагревателей на наружной поверхности трубок теплообменного аппарата позволяет увеличить эффективность теплообмена при обмерзании трубок теплообменника и возникновения целостного слоя конденсата на наружной поверхности трубок. При необходимости за счет электронагрева можно увеличить поток теплоты, которая передается подогреваемому теплоносителю.

Экспериментальные исследования в помещении ферм крупного рогатого скота с теплообменным аппаратом, содержащим турбулизаторы потока и низкотемпературные пленочные электронагреватели, выявили увеличение теплоотдачи на 17% в сравнении с прототипом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема трубки аппарата с турбулизаторами и пленочным низкотемпературным электронагревателем, на фиг.2 - сечение А-А, на фиг.3 - схема теплообменного аппарата.

Теплообменный аппарат представляет собой пучок трубок 1, содержащие турбулизаторы потока в виде периодично размещенных поперечных плавно образованных выступов 2, в сечении расположенных на внутренней поверхности трубки 1, и низкотемпературные пленочные электронагреватели 3 на наружной поверхности трубки 1. Выступы 2 обеспечивают искусственную турбулизацию пристенных слоев потока, что интенсифицирует теплообмен. Пленочный низкотемпературный электронагреватель 3 состоит из тонкопленочной электроизоляции 4, резистивной пленки 5 и изолирующей стеклоэмали 6. Трубки 1 размещены в шахматном порядке, которые закреплены в трубной решетке 7 и соединены обводным каналом 8.

Теплообменный аппарат работает следующим образом.

Рабочая среда движется внутри трубок 1, размещенных в шахматном порядке, которые закреплены в трубной решетке 7 и соединены обводным каналом 8. Вихревые зоны, которые возникают за периодично размещенными поперечными выступами - турбулизаторами 2 на внутренней поверхности трубки 1, являются источником дополнительной турбулентности. Турбулентность, которая появляется на границе этих зон, переносится основным течением вдоль стенки, увеличивая коэффициент турбулентной температуропроводности, главным образом в тонком пристенном слое на большей длине за турбулизатором.

Удаляемый воздух, проходя через теплообменник, выделяет влагу, которая потом конденсируется на наружной поверхности трубок 1. Для предотвращения возникновения целостного слоя конденсата и обмерзания трубок 1 в зимний период года в виде ледяной пленки, для увеличения эффективности теплообмена в теплообменном аппарате используются низкотемпературные пленочные электронагреватели 3, в которых в качестве изоляции между трубкой 1 и резистивной пленкой 5 используется тонкопленочная электроизоляция 4. От воздействия внешней среды электронагреватель защищен изолирующей стеклоэмалью 6. При необходимости за счет низкотемпературного пленочного электронагревателя 3 можно увеличить поток теплоты, которая передается подогреваемому теплоносителю.

Изобретение предназначено для применения в области энергетической промышленности. Изобретение содержит трубки, на внутренних поверхностях которых размещены турбулизаторы в виде плавно образованных выступов, причем на наружной поверхности трубок теплообменного аппарат расположены пленочные низкотемпературные электронагреватели. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообменный аппарат преимущественно в зимних условиях эксплуатации. 3 ил.

Теплообменный аппарат, содержащий трубки на внутренних поверхностях которых размещены турбулизаторы в виде плавно образованных выступов, отличающийся тем, что имеет пленочные низкотемпературные электронагреватели, расположенные на наружной поверхности трубок теплообменного аппарата.