РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2005 года по МПК F28D19/04 

Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано в устройствах для регенерации тепла и холода, например в системах кондиционирования воздуха.

Известен регенеративный теплообменник (см. патент Англии №1511045, кл. F 4 К, 1978), содержащий корпус с ротором внутри в виде укрепленных на валу дисков и расположенные между ними уплотнительные перегородки.

Недостатком является перенос влаги, сконденсировавшейся на поверхности дисков в канале для прохода теплого воздуха, в приточный холодный воздух, где она испаряется и вносится обратно в помещение, что значительно повышает потребный воздухообмен и снижает экономичность устройства.

Известен регенеративный теплообменник (см. а.с.СССР №844972, М.кл. F 28 D 19/04; F 28 D 11/02, 1981, БИ №25), содержащий корпус с ротором внутри в виде укрепленных на валу дисков и расположенные между ними уплотнительные перегородки, образующие полости, заполненные пористым материалом.

Недостатком такого теплообменника является снижение теплоаккумулирующих свойств пористого материала, используемого в качестве насадки, в результате невозможности поддержания теплового равновесия по объему регенерирующего устройства, а также из-за образования застойных зон непосредственно на поверхности перегородок.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение теплоаккумулирующих свойств регенеративного теплообменника путем выполнения перегородок ячейкообразными из биметалла в виде диффузоров и конфузоров, а также очистка теплоносителя от каплеообразных загрязнений.

Технический результат по повышению теплоаккумулирующих свойств регенеративного теплообменника путем обеспечения теплового равновесия и снижения аэродинамического сопротивления достигается тем, что он содержит корпус с ротором внутри в виде укрепленных на валу дисков и расположенные между ними уплотнительные перегородки, образующие полости, которые заполнены пористым материалом, при этом перегородки выполнены ячейкообразными в виде диффузоров и конфузоров, расположенных относительно соседних ячеек в шахматном порядке, причем перегородки выполнены из биметалла, а пористый материал выполняет функции теплоаккумулирования и адсорбции.

На чертеже схематично изображен регенеративный теплообменник. Регенеративный теплообменник содержит корпус 1, диски 2, жестко закрепленные на валу 3, между которыми расположены перегородки 4, выполненные из биметалла; при этом перегородки образуют диффузоры 5 и конфузоры 6, пространство между которыми заполнено насадкой в виде пористого материала 7.

Регенеративный теплообменник работает следующим образом. Проходя последовательно пористую насадку 7, находящуюся в ячейкообразных перегородках 4, выполненных в виде диффузоров 5 и конфузоров 6, горячий теплоноситель отдает тепло аккумулирующей пористой насадке 7 и при прохождении диффузоров 5 и конфузоров 6 меняет свою скорость, что приводит к цикличному процессу тепломассообмена в ячейках устройств, а шахматное расположение диффузоров 5 и конфузоров 6 приводит к созданию равномерной эпюры скоростей (см., например, Джайлс Ч. и др. Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел. Перевод с англ. Тарасевич Б.П. - М., 1986, 488 с.). Известно, что непосредственно на внутренней поверхности канала произвольного сечения при движении по нему теплоносителя возникает пограничный динамический слой, где интенсивность теплообмена существенно отличается от теплообмена в центре канала (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика. М., 1980, 496 с.), при этом наличие любой насадки 7, тем более пористой (как в прототипе), приводит к увеличению аэродинамического сопротивления газа в пограничном слое. Для выравнивания аэродинамического сопротивления по высоте устройства перегородки 4 выполняются в виде диффузоров 5 и конфузоров 6. При расположении диффузоров 5 и конфузоров 6 таким образом, что биметаллическая перегородка 4 одной своей поверхностью служит стороной диффузора 5, а другой своей поверхностью служит стороной конфузора 6, наблюдаются различные скорости движения потоков. В результате в пограничных слоях, омывающих биметаллическую перегородку 4, возникают различные температуры, т.е. образуется температурный напор, приводящий к термовибрации биметаллической перегородки 4 (см., например, Биметаллы. Л.Н.Дмитров и др. Пермь, 1991, 414 с.), что способствует разрушению пограничного слоя и как следствие увеличению аккумулирующей способности насадки 7 по всему объему устройства. Кроме того, изготовление насадки 7 из пористого материала обеспечивает очистку холодного теплоносителя (например, наружного воздуха) от капельной влаги различного загрязнения. Регенерация осуществляется при прохождении через насадку 7 горячего теплоносителя, а загрязнения удаляются в грязесборник, который установлен на выходе из устройства и не показан.

Оригинальность предлагаемого изобретения состоит в том, что шахматное расположение диффузоров и конфузоров обеспечивает достижение теплового равновесия по объему регенерирующего устройства, т.к. расположение на одном уровне диффузора одной ячейки и конфузора другой ячейки компенсирует возрастание в одной ячейке и уменьшение в другой ячейке скорости очищаемого потока, что в конечном итоге приводит к созданию равномерной эпюры скоростей тепломассообмена и адсорбции с оптимальным тепловым равновесием.

Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано в устройствах для регенерации тепла и холода, например в системах кондиционирования воздуха. Технической задачей изобретения является повышение теплоаккумулирующих свойств регенеративного теплообменника путем выполнения перегородок ячейкообразными из биметалла в виде диффузоров и конфузоров, а также очистка теплоносителя от каплеообразных загрязнений. Технический результат по повышению теплоаккумулирующих свойств регенеративного теплообменника путем обеспечения теплового равновесия и снижения аэродинамического сопротивления достигается тем, что он содержит корпус с ротором внутри в виде укрепленных на валу дисков и расположенные между ними уплотнительные перегородки, образующие полости, которые заполнены пористым материалом, при этом перегородки выполнены ячейкообразными в виде диффузоров и конфузоров, расположенных относительно соседних ячеек в шахматном порядке, причем перегородки выполнены из биметалла, а пористый материал выполняет функции теплоаккумулирования и адсорбции. 1 ил.

Регенеративный теплообменник, содержащий корпус с ротором внутри в виде укрепленных на валу дисков и расположенные между ними уплотнительные перегородки, образующие полости, которые заполнены пористым материалом, отличающийся тем, что перегородки выполнены ячейкообразными в виде диффузоров и конфузоров, расположенные относительно соседних ячеек в шахматном порядке, при этом перегородки выполнены из биметалла, а пористый материал выполняет функции теплоаккумулирования и адсорбции.