ТЕПЛООБМЕННАЯ СИСТЕМА Российский патент 2009 года по МПК F28C3/00 

Область техники

Данное изобретение относится к теплообменникам, а конкретнее к теплообменникам, в которых в качестве основного рабочего тела используется вода (Н₂О) и которые работают в соответствии с путем циркуляции теплообмена и имеют внутреннее давление, удовлетворяющее интенсивности теплопередачи, и которые, несомненно, решают экологические проблемы.

Описание уровня техники

В общем случае теплообменники представляют собой промышленные устройства, поддерживающие постоянную температуру, типа термостатов, или электрические обогреватели ребристо-трубчатого типа, использующие циркуляцию и предназначенные для обогрева помещений, в которых в качестве внутреннего теплоносителя используется минеральное масло. Хотя минеральное масло имеет относительно низкую теплоемкость и легко поглощает тепло, оно, однако, имеет относительно высокую вязкость и, следовательно, низкую текучесть. Кроме того, минеральное масло нагревается до высокой температуры электронагревателя, что часто приводит к эффекту обугливания, и на поверхности нагревателя образуется слой нагара, который снижает теплопроизводительность, а масло легко портится и теряет свои свойства как теплоносителя. В общем случае масло необходимо заменять каждые три года, а промышленные пользователи должны заменять масло каждые шесть месяцев. После замены масла новым, отработавшее масло создает значительную проблему как загрязнитель окружающей среды, что в общем случае не признается, особенно в Японии, где оно перепродается.

Более того, превышение температуры при работе электрического обогревателя приводит к возникновению избыточного внутреннего давления, которое ухудшает конструкционную прочность, что приводит к образованию трещин в местах соединения труб и часто является причиной возгорания вследствие короткого замыкания в электрической цепи, вызванного вытеканием масла, что в свою очередь, приводит к возникновению пожара, причиняющего травмы людям и повреждающего имущество.

Размеры отмеченного выше загрязнения окружающей среды, вызываемого отработавшим маслом, можно определить, если принять, что объем теплопроводящего масла, необходимого для каждого электрического обогревателя, составляет приблизительно 5 литров, и при мировом ежегодном производстве более, чем тридцати миллионов электрических обогревателей, после умножения получается производство более, чем ста миллионов литров отработавшего масла, что представляет собой опасность загрязнения, которой нельзя пренебрегать. Кроме того, низкая экономическая эффективность и сложность создания автоматизированного процесса регенерации отработавшего масла создает явный источник загрязнения окружающей среды.

Краткое изложение сущности изобретения

Главной целью данного изобретения является создание теплообменника, в котором в качестве основного рабочего тела используется вода (H₂O), которая смешивается с добавкой, улучшающей ее свойства как теплоносителя. Физические свойства теплоносителя улучшают условия переноса тепла и температуру фазового перехода и реализуются внутри траектории теплообмена типа замкнутого контура, в котором поддерживается внутреннее давление, расширяющее диапазон температур фазового перехода воды, что соответствует функциональным требованиям теплообмена и обеспечивает удовлетворительную интенсивность теплообмена.

Следующей целью данного изобретения является введение в воду частиц с высокой теплопроводностью, способствующих теплопередаче, чем достигается высокая эффективность и скорость отдачи тепла.

Второй целью данного изобретения является создание возможности повышать давление в объеме замкнутого контура теплообмена, что позволяет создать относительно высокое внутреннее давление и увеличить температуру кипения воды.

Третьей целью данного изобретения является заполнение объема замкнутого контура теплообмена теплоносителем таким образом, чтобы объемное содержание теплоносителя составляло приблизительно от 70% до 85%, а остальной объем предназначался для расширения.

Четвертой целью данного изобретения является добавление к воде антифриза для того, чтобы устройство могло выдерживать низкие температуры благодаря понижению температуры коагуляции воды.

В соответствии с этим варианты выполнения данного изобретения имеют следующие преимущества.

1. Обладают свойствами не создавать загрязнений окружающей среды и не воспламеняться.

2. Не создают проблем восстановления окружающей среды при их списании.

3. Не создают проблем загрязнения окружающей среды при протечке устройства.

4. Вследствие невоспламеняемости предметы домашнего обихода такие, как ковры, не подвергаются загрязнению, поддерживающему горение, в случае протечки устройства.

С целью облегчить понимание указанных целей и технологических приемов данного изобретения, ниже приводится краткое описание чертежей с последующим подробным описанием предпочтительных вариантов выполнения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой общий вид теплообменника согласно данному изобретению.

Фиг.2 представляет собой чертеж, иллюстрирующий использование устройства, согласно данному изобретению в электрическом обогревателе.

Фиг.3 представляет собой вид сбоку Фиг.2.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение расположения нагревателя согласно данному изобретению.

Фиг.5 представляет собой вид спереди выполненных заранее слабых точек в ребристо-трубчатом электрическом обогревателе согласно данному изобретению.

Фиг.6 представляет собой вид сбоку выполненных заранее слабых точек в ребристо-трубчатом электрическом обогревателе согласно данному изобретению.

Фиг.7 представляет собой вид сбоку выполненных заранее слабых точек и предохранителей в ребристо-трубчатом электрическом обогревателе согласно данному изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Рассмотрим Фиг.1, на которой изображен теплообменник 100 согласно данному изобретению. Теплообменник 100 имеет поглощающую тепло сторону 1, которая связана с отводящей тепло стороной 2 посредством траектории 10 циркуляции. Траектория 10 циркуляции заполнена теплоносителем 3, который также связывает поглощающую тепло сторону 1 с отводящей тепло стороной 2. В варианте выполнения теплообменника 100, расположенного в системе охлаждения электронной машины, может использоваться вентилятор, размещенный снаружи от теплоотводящей стороны 2, чтобы рассеивать тепло, а поглощающая тепло сторона 1 может быть расположена в непосредственном контакте с выделяющими тепло электронными компонентами.

Если теплообменник 100 используется в качестве обогревателя помещений, предназначенного для повышения температуры окружающего воздуха, тогда для выработки тепла для нагревания теплоносителя 3 используется нагреватель 4. Электротермические характеристики нагревателя 4 определяются электротермическим устройством 40, которое вырабатывает тепло, и электротермическое устройство 40 помещено в теплопроводящий корпус 41.

Заполненная траектория теплоносителя 3 в теплообменнике 100 имеет дополнительный объем, который может противостоять внутреннему давлению, и эта устойчивость к внутреннему давлению используется, чтобы повысить температуру кипения воды. Когда вода (Н₂O), в общем случае, поглощает тепло, и температура воды поднимается до 100°С, вода превращается в пар, а парообразование вызывает повышение давления вследствие расширения, которое подвергает опасности конструкцию теплообменника. Помимо температуры важным условием перехода воды (Н₂О) из жидкого в газообразное состояние является соотношением между давлением и точкой кипения. Из уравнения Клапейрона

где λ - удельная теплота фазового перехода, Т - точка кипения, V₂ - объемная доля газовой фазы, V₁ - объемная доля жидкой фазы, следует, что когда давление увеличивается, температура кипения повышается, т.е. в сосуде высокого давления температура кипения воды находится в прямой пропорциональной зависимости от величины давления, и таким образом можно повысить температуру кипения воды.

Идея сосуда высокого давления в одном из вариантов выполнения данного изобретения позволяет повысить температуру кипения воды приблизительно до 125°С, условием для этого является то, что внутреннее давление в теплообменнике 100 составляет требуемое значение давления, равное 0,15 МПа. На основе экспериментов с использованием данного изобретения было установлено, что точка кипения водных растворов при атмосферном давлении (нормальном давлении) составляет около 100°С, и точка кипения повышается приблизительно до 125°С, когда используется герметично закрытый сосуд с давлением 0,1 МПа. Если внутреннее давление устанавливается на значение 0,15 МПа, то точка кипения повышается приблизительно до 125°С, что соответствует международным стандартам по безопасности для приборов с температурой ниже 130°С, принятым Лабораторией Underwriters (страховые компании) (UL); или для того, чтобы соответствовать стандартам Европейской электротехнической комиссии (European IEC) для приборов с температурой ниже 110°С, внутреннее давление можно, согласно этому, установить ниже, чтобы обеспечить температуру кипения ниже 110°С. Указанные выше температуры стандартов по безопасности применимы для характеристик повышения температуры работающих внутри помещения ребристо-трубчатых комнатных обогревателей, в которых используется безопасная температура, такая, чтобы электрический комнатный обогреватель мог испускать достаточное количество тепла для постепенного повышения температуры помещения.

Предпочтительная объемная доля теплоносителя 3, заполняющего внутренний объем траектории теплообменника 100, составляет приблизительно 70-85% от объема траектории и при этом остается приблизительно 15-30% статического состояния. Оставшийся объем способен поглотить увеличившийся при расширении объем теплоносителя 3 после аномального фазового перехода; например, увеличение объема вызываемое понижением температуры окружающей среды ниже точки замерзания вызывает замерзание теплоносителя 3; или ненормальная работа электрического нагревателя вызывает повышение давления вследствие расширения газовой фазы после того, как температура теплоносителя 3 превысит точку кипения; т.е. функция оставшегося объема состоит в создании усовершенствованного средства защиты.

Поверхность нагревателя обеспечивает однородный обмен тепловой энергией с водой и в том случае, когда тепловая энергия в точке или на очень малой площади сравнительно высока, а скорость потока воды является соответственно недостаточной, в воде, находящейся в контакте с этой очень малой площадью, начнет быстро повышаться температура и начнется процесс парообразования с появлением сферических пузырьков. Кроме того, касательная к пузырьку плоскость рассекается поперек на поверхности нагревателя и образует кипящий пузырек. Для того чтобы решить эту проблему, в данном изобретении предлагается следующее.

Теплоемкость воды выше, чем у минерального масла, и температура поднимается медленно, поэтому возможны следующие способы решения проблемы пузырьков, возникающих при кипении в случае перегрева поверхности нагревателя.

1. Добавление к воде теплопроводящих частиц, предназначенных для быстрого отведения высокой температуры от поверхности нагревателя и ускорения отделения от него пузырьков, что ускоряет удаление пузырьков.

2. Создание множества пор на поверхности нагревателя и рассеивание пузырьков благодаря менисковой структуре грубой пористой поверхности и разности температур в двух точках, препятствующих закреплению образовавшихся пузырьков.

3. Размещение на поверхности нагревателя сетчатой структуры и использование проволок сетчатой структуры для разрушения структуры воздушных пузырьков и разрушения воздушных пузырьков.

4. Соединение нагревателя с устройством, создающим ультразвуковые колебания, и использование колебательной энергии для отделения и вытеснения частей, соединяющих воздушные пузырьки с поверхностью нагревателя, при этом сила сцепления давления воды заставляет пузырьки отделяться от поверхности нагревателя.

5. Использование метода контроля для поддержания мощности, создаваемой на каждом мм² средней площади поверхности электрического нагревателя ниже 0,04 Вт, что эффективно препятствует возникновению пузырьков при кипении.

В общем случае назначением теплообменника, используемого для обогрева, является быстрая передача тепловой энергии от нагревателя в место назначения, где она выделяется, и чем выше скорость передачи, тем лучше. Проблема известных технических решений состоит в использовании минерального масла, которое имеет такую характеристику вязкости, что она создает обратный поток и медленную работу, а подобное запаздывание может привести к образованию зон в трубах, и тепло из центральной области не может подойти вплотную к поверхностям стенок труб или структурным элементам на теплоотводящей стороне, что приводит к утрате теплообменником его функций.

В данном изобретении используется вода, обладающая низкой вязкостью, поэтому скорость циркуляции воды увеличивается, и вследствие увеличения скорости потока течение приобретает турбулентный характер. Турбулентность потока можно использовать, чтобы заставить тепло, переносимое теплоносителем 3 по центральной части траектории 10, свободно перемешиваться с теплоносителем, находящимся на периферии, и входить в тесный контакт с поверхностью стенок труб, создавая тем самым турбулентный поток между центральной точкой внутри трубопровода и периферической областью воды, что позволяет находящейся на периферии воде входить в тесный контакт с поверхностью стенок трубопровода и эффективно осуществлять теплообмен с окружающей средой.

С целью улучшения физических свойств теплоносителя 3 согласно данному изобретению к воде (Н₂O) может быть добавлено от 15% до 50% добавки, улучшающей ее свойства. Улучшающая добавка представляет собой консервант или электроизолирующую композицию, или антифриз на основе этиленгликоля, при этом использование антифриза на основе этиленгликоля позволяет понизить температуру коагуляции приблизительно до -15°С - -40°С. Отсюда следует, что при использовании устройства в очень холодных помещениях теплоноситель 3 не подвержен замерзанию и потери текучести.

В данном изобретении также предлагается добавлять в теплоноситель 3 для переноса тепла частицы с низкой удельной теплоемкостью такие, как мелкие металлические частицы или мелкие частицы оксидов. Упомянутые выше мелкие частицы могут быть наночастицами, чтобы воде было легче переносить эти частицы, а свойство низкой удельной теплоемкости переносящих тепло частиц используется для обеспечения эффективного поглощения тепла на поглощающей тепло стороне 1, быстрого перемещения воды к теплоотводящей стороне 2 и быстрого выделения на ней тепловой энергии.

Мельчайшие наночастицы добавляются к растворимой в воде диспергирующей добавке, чем достигается однородное и стабильное распределение мельчайших наночастиц в жидком диспергаторе на водной основе.

В теплоносителе 3 может, кроме того, использоваться чистая вода в качестве основного рабочего тела, что препятствует возникновению загрязнений и способствует поддержанию стабильности физических свойств. Кроме того, в теплоносителе 3 можно использовать как жесткую воду, так и мягкую воду для поддержания различных физических характеристик.

Траектория потока теплоносителя 3 в теплообменнике 100 имеет свойство сжиматься, поэтому теплообменник 100 до его заполнения теплоносителем 3 может эксплуатироваться в условиях вакуума, или можно создать отрицательное давление путем заполнения в горячем состоянии, после чего теплообменник 100 заполняется теплоносителем 3 с использованием метода вакуумного заполнения или заполнения при помощи отрицательного давления, что предотвращает сохранение внутри устройства остаточного воздуха, который, в противном случае, вызывает ухудшение характеристик теплообменника 100.

В одном из вариантов выполнения, использующем описанный выше метод вакуумного заполнения, необходимо использовать расширитель 11, присоединенный недалеко от поглощающей тепло стороны 1. Расширитель 11 поглощает избыточное давление и препятствует возникновению высокого давления внутри нагревателя 4 в случае ненормального состояния, возникшего вследствие нестабильности электрического тока, он, таким образом, выполняет роль буфера давления и осуществляет защиту от аномальных состояний. Кроме того, на расширителе 11 расположен предохранительный клапан 110.

На Фиг.2 представлен один из вариантов выполнения данного изобретения, который используется в ребристо-трубчатом электрическом обогревателе 5, который включает ряд соединенных друг с другом звеньев 51, и сторона 511 разделения потока и сторона 512 объединения потока соединяют и связывают нижние и верхние концы звеньев 51 соответственно. Нагреватель 4 расположен внутри со стороны 511 разделения потока, а трубопровод 52 расположен в каждом из звеньев 51, находящихся между стороной 511 разделения потока и стороной 512 объединения потока, и имеет удлиненную форму поперечного сечения. Предпочтительное отношение длинной стороны 521 к короткой стороне 522 поперечного сечения составляет 6:1.

На Фиг.3 представлен ребристо-трубчатый электрический обогреватель 5, конструкция которого включает ряд звеньев 51, нижние и верхние концы которых соединены при помощи стороны 511 разделения потока и стороны 512 объединения потока, образуя таким образом контур циркуляции. Нагреватель 4, работающий как электротермический, расположен внутри со стороны 511 разделения потока и вызывает генерирование тепловой энергии в теплоносителе 3, находящемся внутри нагревателя 4. После повышения температуры теплоноситель 3 поднимается вверх по трубопроводу 52, выполненному в звеньях 51, и движущая сила потока теплоносителя 3, возникающая в результате нагревающего действия нагревателя 4, теплота которого вызывает состояние динамического потока, а явление возникновения потока используется для создания линий движения обратного потока, циркулирующего от холодной стороны к нагретой.

Вследствие низкой вязкости воды вода, таким образом, может быстро протекать внутри трубопровода 52, и скорость потока быстро текущей воды позволяет теплоносителю 3 внутри траектории создавать турбулентный поток, который легко входит в контакт с внутренними стенками трубопровода 52, вызывая тем самым теплообмен между теплоносителем 3 и внутренними стенками трубопровода 52.

Кроме того, конфигурация, в которой используется отношения длинной стороны 521 к короткой стороне 522 поперечного сечения трубопровода 52 (см. Фиг.2), равное 6:1, позволяет коротким сторонам 522 уменьшать относительное расстояние между внутренними стенками длинных сторон 521, после чего величина турбулентного потока может быть определена в соответствии с числом Рейнольдса, которое рассчитывается по формуле: плотность воды ρ × скорость воды V × расстояние до внутренней стороны D / коэффициент вязкости µ, в которой, если длина короткой стороны относительно небольшая, то значение D также является небольшим, что приводит к тому, что число Рейнольдса превосходит критическое значение, и, следовательно, течение внутри трубопровода 52 становится турбулентным. Согласно экспериментальным данным, полученным с использованием данного изобретения, после применения умножения коэффициентов вязкости воды, предпочтительное отношение (значение D) длиной стороны к короткой стороне поперечного сечения трубопровода 52 составит 6:1.

В рассмотренной выше конфигурации трубопровода согласно данному изобретению используются такие короткие стороны 522, которые уменьшают относительное расстояние до внутренних поверхностей стенок длинных сторон 521, и тогда расчет соответствующих чисел Рейнольдса позволяет уменьшить значения D.

Основное правило числа Рейнольдса определяется из формулы: плотность воды ρ × скорость воды V × расстояние до внутренней стороны D / коэффициент вязкости µ, из которой следует, что при уменьшении значения D критическое значение числа Рейнольдса относительно невелико, что легко приводит к возникновению турбулентного потока внутри трубопровода 52; несомненно, приведенная выше формула точно так же годится для расчета величины для турбулентного потока в случае круглого поперечного сечения трубы, в которой величина скорости уже определена, исходя из определенной площади и давления, а значение D представляет собой относительное расстояние до внутренних стенок трубы, и из формулы для числа Рейнольдса следует, что при увеличении плотности ρ вследствие нагревания происходит снижение критического числа Рейнольдса, однако, это изменение значения невелико и неочевидно. Коэффициент вязкости определяется, исходя из свойств воды.

В упомянутом выше методе контроля мощности для предотвращения образования на поверхности нагревателя пузырьков при кипении можно использовать регулирование площади поверхности нагревателя таким образом, чтобы на ней распределялись различные мощности, и этот метод может быть осуществлен в различных нагревателях любого размера путем обеспечения однородной теплопроводности на единицу площади в соответствии со значением величины мощности.

На Фиг.4 изображен вариант реализации теплообменника 100 согласно данному изобретению в электрическом обогревателе 5, в котором нагреватель 4 выполнен внутри электрического обогревателя 5, со стороны 511 разделению потока. Нагреватель 4 представляет собой тело в форме стержня с одинаковым периметром и заданной длинной. Внутренний объем каждого из звеньев 51 считается единичным объемом V, тогда ряд объемов V объединяется в виде сегментов в соответствии с количеством звеньев 51.

Когда температура становится низкой, и теплоноситель 3 замерзает, то вследствие расширения объема теплоносителя 3 при замерзании создается внутреннее давление, и объем расширяется в соответствии с размером объема пространства в геометрической прогрессии от разности размеров. Для того чтобы сделать однородным единичный внутренний объем каждого звена и обеспечить однородное объемное расширение после замерзания, используется специальная компоновка объема внутреннего пространства каждого звена 51. Основным техническим решением является равное увеличение в левую и правую стороны продольного размера выполненного в виде стержня нагревателя 4 таким образом, чтобы он доходил до нижних участков звеньев 51 с противоположных сторон обогревателя. Кроме того, внутренний объем каждого звена 51 является относительно однородным, и, следовательно, во время расширения при фазовом переходе замерзания коэффициент расширения во внутреннем объеме каждого звена 51 также является относительно однородным, что препятствует возникновению избыточной нагрузки на внутренние стенки какого-либо одного звена, что могло бы привести к появлению трещин, и тем самым достигаются приблизительно равные сроки службы каждого звена 51. Более того, вследствие наличия объемного контакта с источником тепла каждое из звеньев 51 получает при работе одинаковое количество тепла.

На Фиг.5 показана сторона 511 разделения потока и сторона 512 соединения потока, которые соединяют нижний и верхний концы звеньев 51 электрического обогревателя 5, соответственно, а на Фиг.6 показано формирование стороны 512 соединения потока, при этом на верхнем и нижнем концах каждого из звеньев 51 выполнены расширения 510, имеющие форму воронки. Наружное отверстие расширений 510 соединены с использованием пайки для обеспечения герметичности их соединения, что позволяет соединять параллельно ряд звеньев 51. Во время процесса пайки создается ряд предварительно ослабленных точек 6 пайки (слабых точек). Наличие предварительно ослабленных точек 6 позволяет создать конечную систему защиты на тот случай, если все предохранители выйдут из строя, например в случае выхода из строя предохранительного клапана. Если предохранительный клапан выходит из строя, внутреннее давление непрерывно увеличивается по мере работы нагревателя 4, и в какой-то момент времени заранее определенные предварительно ослабленные точки 6 пайки разойдутся первыми, обеспечив тем самым сброс давления и сохранность других структур всей системы. В общем случае, когда внутреннее давление увеличивается до 0,4-0,5 МПа, предварительно ослабленные точки 6 пайки разойдутся и обеспечат сброс избыточного давления. Поскольку предварительно ослабленные точки 6 пайки создаются при использовании тепла, то тепловую пайки можно, аналогичным образом, использовать снова при восстановлении предварительно ослабленных точек 6 пайки, что устраняет необходимость в других деталях данного изделия и обеспечивает безопасность готового изделия минимальными средствами.

Как показано на Фиг.7, в общем случае, точка пайки может выдерживать давление 10 МПа, а использование описанных выше предварительно ослабленных точек 6 пайки позволяет выдерживать механические условия, по крайней мере, превосходящие или равные температуре и давлению воды в нормальном рабочем режиме, или данное изобретение может быть дополнительно обеспечено другими предохранителями, такими, как предохранительный клапан 110 или температурный выключатель 7, способный обнаруживать слишком высокую температуру и автоматически отключать электропитание. Температурный выключатель 7 устанавливается на безопасную температуру, согласно физическим характеристикам температуры и давления используемого теплоносителя.

Например, когда давление достигнет 0,15 МПа, соответствующая температура составит приблизительно 120°С, а температура срабатывания температурного выключателя 7 установлена выше 120°С, что позволяет поддерживать рабочую температуру, равную 120°С, необходимую для электрического обогревателя 5, и поддерживать при этом безопасное давление. Описанные выше дополнительные условия таковы, что степень баростойкости точек 6 пайки должна, по крайней мере, превосходить 0,15 МПа.

Результаты экспериментов с данным изобретением показывают, что в том случае, когда давление составляет 0,12 МПа, температура кипения теплоносителя составляет 105°С, а когда давление повышается до 0,15 МПа, температура кипения теплоносителя составляет 120°С, и, используя систему координат для построения зависимости температуры от давления и предполагая, что график зависимости температуры от давления представляет собой прямую линию, из упомянутых выше двух совокупностей соответствующих значений по формуле у=ax+b можно рассчитать, что если баростойкость точек 6 пайки задается равной 0,3 МПа, то возможно поддерживать температуру кипения, доходящую до 195°С (в зависимости от физический свойств теплоносителя график может быть кривой). Отсюда следует, что в условиях, когда температура не может превысить температуру кипения, степень баростойкости точек 6 пайки устанавливается немного превосходящей критическую температуру кипения теплоносителя, в соответствии с необходимой рабочей температурой (восстановление и зависимость между давлением и температурой определяются по вышеупомянутым соответствующим значения и для определенного теплоносителя).

Меры безопасности, реализованные в конструкции предохранителей, согласно данному изобретению включают размещение механического предохранительного клапана 110, при этом электропитание моментально отключается, как только срабатывает предохранительный клапан 110, размещение температурного выключателя 7, который настроен на такую рабочую температуру отключения питания, чтобы она соответствовала требованиям баростойкости и состоянию соответствующего давления в предварительно ослабленных точках 6 пайки, которые определяются заранее и расходятся для предотвращения опасности.

Упомянутые выше предохранители служат дополнительными устройствами, которые срабатывают в определенной последовательности. Например, предохранительный клапан 110 или температурный выключатель 7 электропитания служат как приборы, обеспечивающие первичную безопасность, а предварительно ослабленные точки 6 пайки представляют собой конечное средство защиты. Например, когда температура превысит требуемое для работы значение, сопровождаемое соответствующим повышением внутреннего давления, температурный выключатель 7 электропитания срабатывает как предварительное устройство защиты и отключает электропитание, или, если давление превысит установленное значение, то предохранительный клапан 110 служит для сброса давления или отключения электропитания. Если два указанных выше предохранителя выходят из строя, то все еще имеются предварительно ослабленные точки 6 пайки, которые могут служить в качестве конечного устройства защиты, чем полностью и эффективно обеспечивается защита окружающей среды.

Несомненно, следует помнить, что описанные варианты выполнения изобретения являются лишь иллюстрациями основного принципа изобретения, и специалисты могут выполнить целое множество их модификаций, не выходя за пределы сущности изобретения, как она изложена в предлагаемых пунктах патентных притязаний.

Изобретение предназначено для теплообмена и может быть использовано в теплотехнике. Теплообменник включает поглощающую тепло сторону, которая соединяется посредством контура циркуляции с отводящей тепло стороной, и теплоноситель, заполняющий контур. Контур циркуляции теплообменника представляет собой контур циркуляции теплообменника, обладающий устойчивостью к внутреннему давлению. Соотношение сторон поперечного сечения трубопровода близко к 6:1, а в теплоносителе, заполняющем контур циркуляции на 70-85% объема, в качестве основного рабочего тела используется вода, которая смешивается с добавкой, улучшающей физические свойства теплоносителя. Теплоноситель содержит теплопроводящие частицы и диспергирующую добавку. Заявленное изобретение способно обеспечить удовлетворительную интенсивность теплопереноса и решать экологические проблемы. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Теплообменник, включающий поглощающую тепло сторону, которая соединяется посредством контура циркуляции с отводящей тепло стороной, и теплоноситель, заполняющий контур, причем контур циркуляции представляет собой контур циркуляции теплообменника, обладающий устойчивостью к внутреннему давлению, и соотношение сторон поперечного сечения трубопровода близко к 6:1, а в теплоносителе, заполняющем контур циркуляции на 70-85% объема, в качестве основного рабочего тела используется вода, которая смешивается с добавкой, улучшающей физические свойства теплоносителя, при этом теплоноситель содержит теплопроводящие частицы и диспергирующую добавку.

2. Теплообменник по п.1, в котором содержание добавки, улучшающей свойства, составляет от 15 до 50%.

3. Теплообменник по п.1, в котором добавка, улучшающая свойства, содержит антифриз на основе этиленгликоля.

4. Теплообменник по п.1, в котором добавка, улучшающая свойства, содержит изолирующую композицию.

5. Теплообменник по п.1, в котором добавка, улучшающая свойства, содержит консервант.

6. Теплообменник по п.1, в котором теплопроводящие частицы представляют собой мелкие металлические частицы.

7. Теплообменник по п.6, в котором мелкие металлические частицы представляют собой металлические наночастицы.

8. Теплообменник по п.1, в котором теплопроводящие частицы представляют собой смеси оксидов.

9. Теплообменник по п.8, в котором смеси оксидов представляют собой наночастицы смеси оксидов.

10. Теплообменник по п.1, в котором теплообменник представляет собой ребристо-трубчатый электрический обогреватель и внутренний объем каждого звена является относительно одинаковым.

11. Теплообменник по п.1, в котором теплообменник представляет собой ребристо-трубчатый электрический обогреватель и в местах соединений расширенных частей звена выполнены предварительно ослабленные точки пайки.