Составной элемент теплообменного аппарата Российский патент 2022 года по МПК F28D19/00 F28F13/14 F28F1/40 

Описание патента на изобретение RU2773425C1

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение при теплообмене в двух средах и более: в газообразных, жидких и твердо-текучих состояниях, а также с различными их сочетаниями относительно друг друга.

Известен теплообменник (заявка 94038777/06, 28.09.1994), содержащий корпус, трубу для подачи охлаждающего теплоносителя с наружным оребрением, расположенную в корпусе соосно ему, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной трубой, установленной соосно корпусу между ним и основной трубой для подачи охлаждающего теплоносителя с образованием полости между корпусом и дополнительной трубой для подачи охлаждающего теплоносителя, при этом внутренний диаметр дополнительной трубы равен наружному диаметру оребрения.

Недостатком известного решения является низкий коэффициент теплопередачи в виду малой площади взаимодействия по отношению к объему взаимодействующих теплообменных сред. Отсутствие математических закономерностей в проектировании теплообменника.

Предлагаемое 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 теплообмена между теплообменными средами за счет того, что нагревающая среда создает два тепловых поля.

Технический результат достигается тем, что составной элемент теплообменного аппарата, выполненный в виде полой трубы, согласно изобретению, в полостях трубы составного элемента, по всей ее длине герметично установлены теплообменные элементы - тепловые мосты, к полой трубе перепендикулярно присоединен дополнительный корпус, содержащий дополнительный тепловой мост, стенки дополнительного корпуса и дополнительного теплового моста образуют полое пространство, сообщающееся с полым пространством трубы, сечение каналов теплообменного аппарата, по которым происходит движение соответствующей среды, рассчитывается из соотношения поверхностей взаимодействующих сред по следующей формуле:

- соотношения поверхностей взаимодействующих сред;

α - коэффициент теплопроводности среды;

ρ - плотность теплоносителя;

υ - скорость теплоносителя;

ƒ - сечение канала теплообменного аппарата, по которому происходит движение соответствующей среды;

ср - теплоемкость среды;

- среднее значение температуры среды;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на входе соответственно;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на выходе соответственно;

для придания необходимой жесткости конструкции теплообменного аппарата, составной элемент имеет чередующиеся выступы и пазы, для соединения с соответствующими пазами и выступами другого составного элемента, через данные выступы и пазы проходят дополнительные сквозные каналы.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - составной элемент теплообменного аппарата.

На фиг. 2 - Изометрия вида сверху составного элемента теплообменного аппарата.

На фиг. 3 - вид сверху составного элемента теплообменного аппарата.

На фиг. 4 - вид А составного элемента теплообменного аппарата.

На фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 3 составного элемента теплообменного аппарата.

Теплообменный аппарат (рекуператор) состоит из соединенных между собой составных элементов 1, которые выполнены в виде полой трубы, количество составных элементов 1, определяется получением необходимой производительности, в полостях трубы (каналах) теплообменного аппарата, по всей ее длине герметично установлены теплообменные элементы - тепловые мосты 2. Тепловые мосты 2 имеют любую трехмерную форму, причем форма теплового моста 2 может изменяться на всем его протяжении.

Для придания необходимой жесткости конструкции теплообменного аппарата, составные элементы 1 для соединения между собой имеют чередующиеся выступы 3 и пазы 4, стыкующиеся с соответствующими пазами 4 и выступами 3 другого составного элемента 1. Через данные выступы 3 и пазы 4 проходят дополнительные сквозные каналы 5. Нагревающая среда, поступающая в отверстие 6, проходя по каналу начинает взаимодействовать с тепловым мостом 2, Сквозные каналы 5 одного составного элемента 1 соединяются с отверстиями каналов 7 следующего составного элемента 1, тем самым пропуская нагревающую среду дальше к частям 8 составного элемента 1. Часть 8 одного составного элемента 1 в свою очередь присоединяется к части 6 следующего составного элемента 1 и весь цикл повторяется.

Нагревающая среда, поступающая через отверстие 6, доходит до середины полости трубы (канала) составного элемента 1, далее тепловой поток нагревающей среды разделяется и часть его через отверстия 5 направляется в дополнительный тепловой мост 9, расположенный перепендикулярно полой трубе 10 в составном элементе 1. Стенки дополнительного корпуса и дополнительного теплового моста 9 образуют полое пространство, сообщающееся с полым пространством труб. Это полое пространство одного составного элемента 1, соединяясь с другим составным элементом 1, формирует систему нагревающих элементов, и образует единое двухмерное поле нагрева.

Сущность изобретения заключается в полном использовании трехмерного пространства, два из которых занимает нагревающая среда, а одно - нагреваемая. Интенсификация теплопередачи достигается за счет того, что на границе раздела двух сред рекуператора, герметично установлен теплообменный элемент - тепловой мост 2, который соединяет охлаждаемую и охлаждающую среду и используется с целью приведения площади взаимодействия теплообмена между теплообменными средами к оптимальному значению на основе физико-математических расчетов. Оптимальное соотношение поверхностей взаимодействующих сред рассчитывается по следующей формуле:

- соотношения поверхностей взаимодействующих сред;

α - коэффициент теплопроводности среды;

ρ - плотность теплоносителя;

υ - скорость теплоносителя;

ƒ - сечение канала теплообменного аппарата, по которому происходит движение соответствующей среды;

ср - теплоемкость среды;

- среднее значение температуры среды;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на входе соответственно;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на выходе соответственно.

Технический результат достигается за счет того, что теплообменные элементы рекуператора содержат в своей конструкции такие элементы как тепловые мосты, позволяющие регулировать и приводить к оптимальному соотношению площади нагреваемой и нагревающей поверхностей между собой. Кроме того конструкция самого рекуператора выполнена таким образом что расположение плоскостей взаимодействующих сред в пространстве происходит в двух тепловых полях вместо одного. Таким образом, это приводит к компактности теплообменного аппарата с увеличением энергоэффективности.

Похожие патенты RU2773425C1

название год авторы номер документа
СЕКЦИОННЫЙ РАДИАТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ВИНТОВОЙ ТЕПЛОВОЙ МОСТ 2022
  • Захаров Алексей Юрьевич
  • Максудов Рашид Наильевич
RU2795639C1
РЕКУПЕРАТОР ПЛАСТИНЧАТЫЙ ВИЗ 2006
  • Виноградов Евгений Дмитриевич
  • Захаров Юрий Иванович
RU2328683C2
ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО 2022
  • Вепрев Виталий Николаевич
RU2790537C1
ТРУБЧАТАЯ СПИРАЛЬ И ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО С ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕМ 2017
  • Крайнев Владимир Александрович
RU2667244C1
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2008
  • Феофанов Вячеслав Григорьевич
RU2412365C2
Отопительный радиатор с теплообменными элементами - тепловыми мостами 2020
  • Захаров Алексей Юрьевич
RU2764226C1
Трубчатая печь 1976
  • Гамаюнов Глеб Константинович
  • Седелкин Валентин Михайлович
  • Панкратов Владимир Кузьмич
SU711326A1
ТЕПЛОВАЯ МАШИНА. СПОСОБ РАБОТЫ И ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ 1996
  • Владимиров П.С.
RU2146014C1
ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫЙ РЕКУПЕРАТОР 2022
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Мирошникова Ангелина Викторовна
  • Галкин Игорь Александрович
  • Калинич Илья Викторович
  • Жуков Кирилл Юрьевич
RU2788016C1
РЕКУПЕРАТОР ВИНЗ 2006
  • Виноградов Евгений Дмитриевич
  • Захаров Юрий Иванович
RU2328684C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 773 425 C1

Реферат патента 2022 года Составной элемент теплообменного аппарата

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуперативных теплообменных аппаратах. В теплообменном аппарате, выполненном из составных элементов в пространстве таким образом, что нагревающая среда создает два тепловых поля, при этом оптимальное соотношение поверхностей взаимодействия теплообменных элементов рекуператора - тепловых мостов определяют из физико-математической зависимости: =. Технический результат – повышение КПД рекуператора. 5 ил.

Формула изобретения RU 2 773 425 C1

Составной элемент теплообменного аппарата, выполненный в виде полой трубы, отличающийся тем, что в полостях трубы составного элемента, по всей ее длине герметично установлены теплообменные элементы – тепловые мосты, к полой трубе перепендикулярно присоединен дополнительный корпус, содержащий дополнительный тепловой мост, стенки дополнительного корпуса и дополнительного теплового моста образуют полое пространство, сообщающееся с полым пространством трубы, сечение каналов теплообменного аппарата, по которым происходит движение соответствующей среды рассчитывается из соотношения поверхностей взаимодействующих сред по следующей формуле:

=

- соотношения поверхностей взаимодействующих сред;

- коэффициент теплопроводности среды;

- плотность теплоносителя;

- скорость теплоносителя;

f - сечение канала теплообменного аппарата, по которому происходит движение соответствующей среды;

ср – теплоёмкость среды;

=0,5(+) – среднее значение температуры среды;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на входе соответственно;

- температура нагревающей и нагреваемой среды на выходе соответственно;

для придания необходимой жесткости конструкции теплообменного аппарата, составной элемент имеет чередующиеся выступы и пазы, для соединения с соответствующими пазами и выступами другого составного элемента, через данные выступы и пазы проходят дополнительные сквозные каналы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2773425C1

ТЕПЛООБМЕННИК 1994
  • Галышкин Н.В.
  • Николаев А.М.
RU2075716C1
0
SU178529A1
0
SU158397A1
Теплообменник 1977
  • Кудрявцев Виктор Васильевич
  • Скотников Петр Алексеевич
  • Тарасов Владимир Сергеевич
  • Хоменко Юрий Григорьевич
SU659876A1
Способ измерения теплопроводности твердых материалов 2017
  • Муриков Сергей Анатольевич
  • Краснов Максим Львович
  • Урцев Владимир Николаевич
  • Корнилов Владимир Леонидович
  • Самохвалов Геннадий Васильевич
  • Шмаков Антон Владимирович
  • Муриков Егор Сергеевич
  • Артемьев Игорь Анатольевич
  • Урцев Николай Владимирович
RU2654823C1
Фазометр 1982
  • Вышняков Владимир Михайлович
  • Гирнык Анатолий Владимирович
  • Огороднийчук Леонид Дмитриевич
  • Чепорнюк Олег Николаевич
SU1056075A1

RU 2 773 425 C1

Авторы

Захаров Алексей Юрьевич

Довыденков Владислав Андреевич

Алибеков Сергей Якубович

Сютов Николай Павлович

Стародубцева Ольга Николаевна

Кайдаков Олег Александрович

Захаров Булат Алексеевич

Даты

2022-06-03Публикация

2021-10-08Подача