Отопительный радиатор с теплообменными элементами - тепловыми мостами Российский патент 2022 года по МПК F27B1/00 

Изобретение предназначено для применения в отопительной технике, а именно в отопительных радиаторах – конвекторах для систем водяного отопления.

Известна полезная модель теплообменная труба с профилированными рёбрами.  (RU патент № 188272).

Теплообменная труба оснащена профилированными ребрами, в которых выполнены желоба, при этом в желобах проделаны сквозные отверстия, причем расположение отверстий меняется поочередно по радиусу окружности от ребра к ребру. Каждое ребро имеет три желоба и восемь отверстий в желобе по окружности ребра, глубина желоба составляет не менее 1,5 толщины ребра, а диаметр отверстий в желобе равен ширине желоба.

Недостатком известного решения является сложность, низкий коэффициент теплопередачи через пластины и затруднение движения теплообменных сред.

Изобретение направлено на устранение этих недостатков и достижении более эффективной работы при движении сред.

Технический результат – конструкция позволяет значительно повысить кпд теплообменного аппарата за счет увеличения эффективной площади взаимодействия среды в теплообменных трубах и направления сред в противоток друг другу.

Технический результат достигается тем, что отопительный радиатор с теплообменными элементами – тепловыми мостами, включающий теплообменные трубы с ребрами, согласно изобретения, в качестве теплового моста используют пластины в количестве от 1 до n (где n бесконечное множество целых чисел), пересекающие теплообменные трубы по их длине под различным углом от 0° до 360° (в том числе и под углом 90°), выступающих гранями за пределы внешней поверхности труб, разделяя их на секции в количестве от 2 до n+1 (где n бесконечное множество целых чисел), внутри секций, образованных пластинами и фрагментом трубы, для движения среды на пластинах жестко закреплены спиралевидные каналы, которые могут принимать всевозможные конфигурации, образованные вращением любого известного двухмерного тела, в том числе и спирали, на пластинах расположены по одному сквозному отверстию таким образом, чтобы находились попеременно в начале и конце спиралевидных каналов, спирали расположены таким образом, что дают возможность движения среды в одной секции по спиралевидному каналу в одном направлении, а при переходе в другую секцию через отверстие в пластинах, спиралевидный канал направляет среду в другом направлении.

Изобретение поясняется рисунками.

На рис. 1 изображен общий вид теплообменной трубы в сборке;

На рис. 2 - тепловая труба, содержащая тепловые мосты,

На рис. 3 - тепловая труба в разложенном виде,

На рис. 4 - тепловая труба в составе секции отопительного радиатора;

На рис. 5 - тепловая труба в составе отопительного радиатора,

На рис. 6 – соединение двух секций отопительного радиатора содержащих четыре тепловых трубы, 

На рис. 7 - разрез одной из двух секций отопительного радиатора, включающий тепловые трубы;

На рис. 8 - две секции отопительного радиатора, включающих заглушки торцевых отверстий.

Отопительный радиатор содержит теплообменные трубы 1, расположенных в ребре 2 отопительного радиатора (рис.5), трубы 1 пересекают пластины 3 (тепловые мосты), выступающих гранями за пределы внешней поверхности труб 1 в количестве от 1 до n (где n бесконечное множество целых чисел) по их длине, пластины 3 расположены под различным углом от 0° до 360° (в том числе и под углом 90°). Теплообменные трубы 1 закреплены в трубчатых коллекторах 4 (Рис. 4). Трубчатые коллекторы 4, расположенные на противоположных концах тепловой трубы, имеют сквозное отверстие 5, через эти отверстия коллекторы соединяются между собой с помощью соединительной муфты 6 (рис.7), образую при этом отопительный радиатор 7 (рис.6). Ребра 2 (рис. 5) отопительного радиатора 7 (рис.6) располагаются под любым углом в пространстве от 0 до 360 град, в том числе и таким образом, чтобы нагревающая среда поступала через трубчатые коллекторы снизу, а отводилась сверху с противоположной стороны.

Среда подводится через два отверстия 5, а два других соответственно заглушены пластинами 8 (рис 8), двумя пластинами 3 (тепловыми мостами) образована секция 9, на каждой пластине 3 имеется по одному отверстию 10 или 11. Для движения среды на пластинах 3 жестко закреплены спиралевидные каналы 12, которые могут принимать всевозможные конфигурации, образованные вращением любого известного двухмерного тела, в том числе и спирали 13 (рис.3), секция 9 в количестве от 2 до n+1 образованная двумя пластинами 3 (тепловыми мостами) и фрагментом трубы 14 (ограничительный кожух) (рис.2). Сквозные отверстия 10 и 11 расположены на пластинах 3 таким образом, чтобы находились попеременно в начале и конце спиралевидных каналов 12, отверстия 10 (рис.2) и 11 (рис.3) в пластинах 3 могут принимать любой вид.

Среда движется по спиралевидному каналу 12, затем через отверстие 10 на одной пластине 3 к отверстию 11 на другой пластине 3.

Спирали 13 (рис.3) расположены таким образом, что движение среды в одной секции 9 происходит по спиралевидному каналу 12 в одном направлении, а при переходе в другую секцию 9 спиралевидный канал 12 направляет среду в другом направлении через отверстия 10 и 11. Таким образом, среда соприкасается с пластинами 3 с двух сторон соответственно.

Поэтому создается противоток сред на пластинах 3 (тепловой мост), а за счет спиралевидных каналов 12 увеличивается интенсификация теплообменных процессов через тепловой мост во внешнюю среду.

Поверхность тепловых мостов и труб в свою очередь взаимодействуют с охлаждаемой средой в пространстве. Пластины 3 (тепловые мосты) выходящие за пределы внешней поверхности трубы 1, могут касаться друг друга своими гранями полностью или частично.

Сущность изобретения заключается в том, что увеличивается эффективная площадь взаимодействия нагревающей среды с охлаждаемой через увеличенную поверхностью теплообменного аппарата, за счет использования тепловых мостов с каналами в виде спирали. Каналы в свою очередь сообщаются посредством чередующихся отверстий 10 и 11 в пластинах, выполняющих роль теплового моста. Этим повышается интенсивность теплового потока во внешнюю среду.

Кроме того, пластины 3 выходящие из труб, могут располагаться независимо друг от друга, то есть, двигаясь в секции 9 по спирали среда, отдавая тепло в первой секции, доотдает тепло в следующей секции этому же тепловому мосту.

Такая конструкция позволяет значительно повысить кпд теплообменного аппарата за счет увеличения эффективной площади взаимодействия сред и направления сред в противоток друг другу.

Изобретение относится к отопительным радиаторам – конвекторам для систем водяного отопления. Отопительный радиатор с теплообменными элементами – тепловыми мостами, содержит теплообменные трубы с ребрами, при этом теплообменные элементы выполнены в виде пластин в количестве от 1 до 5, пересекающих теплообменные трубы по их длине под углом 90°, выступающих гранями за пределы внешней поверхности труб с разделением их на секции и образованием от 2 до 4 секций, при этом внутри секций, образованных пластинами и фрагментом трубы, для движения среды на пластинах жестко закреплены спиралевидные каналы и выполнено по одному сквозному отверстию, расположенному с обеспечением их размещения попеременно в начале и конце спиралевидных каналов, спирали расположены с обеспечением возможности движения среды в одной секции по спиралевидному каналу в одном направлении, а при переходе в другую секцию через отверстие в пластинах - для направления среды в другом направлении. Обеспечивается интенсификация теплообменных процессов за счет создания противотока сред через тепловой мост во внешнюю среду. 8 ил.

Отопительный радиатор с теплообменными элементами – тепловыми мостами, содержащий теплообменные трубы с ребрами, отличающийся тем, что теплообменные элементы выполнены в виде пластин в количестве от 1 до 5, пересекающих теплообменные трубы по их длине под углом 90°, выступающих гранями за пределы внешней поверхности труб с разделением их на секции и образованием от 2 до 4 секций, при этом внутри секций, образованных пластинами и фрагментом трубы, для движения среды на пластинах жестко закреплены спиралевидные каналы и выполнено по одному сквозному отверстию, расположенному с обеспечением их размещения попеременно в начале и конце спиралевидных каналов, спирали расположены с обеспечением возможности движения среды в одной секции по спиралевидному каналу в одном направлении, а при переходе в другую секцию через отверстие в пластинах - для направления среды в другом направлении.