МУЛЬТИФИТИЛЬНАЯ ТЕПЛООБМЕННАЯ ПЕРЕГОРОДКА Российский патент 2012 года по МПК F28D15/02 

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

Известна тепловая труба, содержащая частично заполненные жидким теплоносителем корпус и расположенные в нем ребра, образующие каналы (капилляры), сообщающиеся между собой со стороны зон испарения и конденсации, ограниченные буртиками с обеих сторон [а.с. №1783268, Мкл. F28D 15/02, 1991].

Недостатком известного устройства является низкая удельная производительность, что снижает его эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является плоская тепловая труба, содержащая 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. №1673824, Мкл. F28D 15/02, 1989].

Основным недостатком известной плоской тепловой трубы является необходимость подвода механической энергии для вращения вала, что снижает ее эффективность и надежность.

Техническим результатом предлагаемой мультифитильной теплообменной перегородки является повышение эффективности и надежности.

Технический результат достигается в мультифитильной теплообменной перегородке, содержащей корпус, внутри которого расположены зоны испарения, транспорта (фитиля), конденсации, борта корпуса покрыты изнутри фитилем, составляющим зону транспорта, в свою очередь, покрытым кожухом с треугольными прорезями, выполненными на его верхней и нижней кромках и прикрепленными к крышке и днищу корпуса, покрытых изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки, составляющей зоны транспорта и конденсации, причем в полости корпуса вышеупомянутые решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, также входящими в зону транспорта, покрытыми цилиндрическим кожухами с треугольными прорезями, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса.

Устройство предлагаемой мультифитильной теплообменной перегородки (МФТОП) приведено на фиг.1-4 (фиг.1, 3 - разрезы, фиг.3, 4 - узел МФТОП).

МФТОП состоит из корпуса 1, борта 2 которого покрыты изнутри фитилем 3, в свою очередь, покрытым кожухом 4 с треугольными прорезями 5, выполненными на его верхней и нижней кромках и прикрепленным к крышке и днищу 6 и 7 корпуса 1, покрытых изнутри решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки 9, в полости 10 корпуса 1 решетки 8 крышки и днища 6 и 7 соединены между собой вертикальными фитилями 11, покрытыми цилиндрическим кожухами 12 с треугольными прорезями 13, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу 6 и 7 корпуса 1, причем внутренняя поверхность крышки 6 и днища 7, покрытые решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки 9, составляют зоны испарения и конденсации 14 и 15, соответственно, а фитили 3 и 11 образуют зону транспорта 16.

Предлагаемая МФТОП работает следующим образом.

Предварительно, перед началом работы из полости 10 удаляют воздух и в фитили 3, 11 и полосы капиллярного материала решеток 8 закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред до их полного насыщения (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1-4 не показаны), в количестве, достаточном для заполнения объема их пор и образования пара в паровом пространстве полости 10. Затем МФТОП (или устройство, в котором она помещена) устанавливают таким образом, чтобы крышка 6 контактировала с горячей средой (жидкость или газ), а днище 7 с холодной средой (жидкость или газ). При нагреве крышки 6 происходит испарение рабочей жидкости в ячейках 9, находящейся в фитилях 3, 11 и капиллярном материале решетки 8, которые транспортируют рабочую жидкость в зону испарения 14 (внутренняя поверхность крышки 6, находящаяся в ячейках 9), в результате чего образуется пар. При этом покрытие решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала и образующей ячейки 9 на внутренней поверхности крышки 6, предотвращает образование паровой пленки на ней и таким образом, интенсифицирует процесс испарения. Образовавшийся пар заполняет паровое пространство полости 10 и конденсируется в зоне конденсации 15, а именно, в ячейках 9 на внутренней поверхности днища 7, покрытой решеткой 8, что уменьшает толщину пленки конденсата на ней и, таким образом, интенсифицирует процесс конденсации. Образовавшийся конденсат поглощается капиллярным материалом полос решетки 8, соединенной с фитилями 3 и 11 зоны транспорта 16 через треугольные прорези 5 и 13 на нижних кромках цилиндрических кожухов 12, распределяется решеткой 8 по внутренней поверхности крышки 6, после чего цикл повторяется. При этом процесс теплообмена с горячей и холодной средами протекает со скоростью, многократно превышающей скорость аналогичного процесса в обычных теплообменниках, обусловленной высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации. [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]. В то же время, покрытие фитилей 3 и 11 кожухами 4 и 12, прикрепленными к крышке и днищу 6 и 7, придает конструкции МФТП механическую прочность, а выполнение на их кромках треугольных прорезей 5 и 13 обеспечивает непрерывное и равномерное поступление (или отвод) рабочей жидкости в решетки 8 (или из решеток 8), а возможность размещения неограниченного числа фитилей 11 в полости 10 позволяет также неограниченно увеличивать площадь теплообмена МФТОП.

Таким образом, предлагаемая МФТОП значительно упрощает конструкцию и повышает производительность теплообменного устройства за счет возможности многократного увеличения площади контакта с горячей и холодной средами без подвода дополнительной механической энергии путем размещения в паровой зоне множества отдельных фитилей, что позволяет использовать ее в промышленных масштабах и обеспечивает высокую эффективность и надежность, в том числе и при утилизации низкопотенциальной энергии.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для проведения процессов теплообмена, в частности для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии. В мультифитильной теплообменной перегородке, содержащей корпус, внутри которого расположены зоны испарения, транспорта (фитиля), конденсации, борта корпуса покрыты изнутри фитилем, в свою очередь, покрытым кожухом с треугольными прорезями, выполненными на его верхней и нижней кромках и прикрепленными к крышке и днищу корпуса, покрытых изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки, причем в полости корпуса вышеупомянутые решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, покрытыми цилиндрическим кожухами с треугольными прорезями, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса. Техническим результатом предлагаемого мультитеплотрубного теплообменника является повышение эффективности и надежности. 4 ил.

Мультифитильная теплообменная перегородка, включающая корпус с расположенными в нем зонами испарения, транспорта (фитиля) и конденсации, частично заполненными рабочей жидкостью, отличающаяся тем, что борта корпуса покрыты изнутри фитилем, в свою очередь покрытым кожухом с треугольными прорезями, выполненными на его верхней и нижней кромках, и прикрепленным к крышке и днищу корпуса, покрытых изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки, причем в полости корпуса вышеупомянутые решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, покрытыми цилиндрическими кожухами с треугольными прорезями, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса.