Регенеративный теплообменник Советский патент 1984 года по МПК F23L15/00 F28D19/04 F28D15/02 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, используемым в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. По основному авт. св. № 491016 известен регенеративный теплообменник, содержащий кожух с разделительными стенками, образующими каналы для нагреваемой и греющей -сред, и вращающийся в кожухе барабан, снабженный радиально расположенными тепловыми трубами и перегородкой, причем барабан расположен перпендикулярно направлению движения сред в каналах, суммарная щирина которых составляет 1,02-1,10 длины барабана, а перегородка выполнена в виде диска, по периферии примыкающего через сальник к разделительным стенкам, а трубы выполнены профильными, например, в форме лопаток. Рабочая поверхность теплообменника не обмерзает 1к -1сдствие удаления конденсата под действием центробежных сил 1. Однако при вран1ении рабочего колеса на теплоноситель внутри каждой тепловой трубы действуют значительные центробеж ыс силы, нрепятствующие равномерному смачиванию стенок трубы в зоне испарения, вызывая частичное осушение стенок, вследствие чего увеличивается термическое сопротивление каждой тенловой трубы и тем самым понижается теплопередающая способность регенеративного тенлообменника. Кроме того, из-за дискретности профильной лопатки не обеспечивается необходимое давление на выходе из регенеративного теплообменника, что снижает КПД. Цель изобретения - повыщение эффективности теплообмена и увеличение экономичности. Поставленная цель достигается тем, что в регенеративном теплообменнике, содержащем кожух с разделительными стенками, образующими каналы для нагреваемой и греющей сред, и вран1.ающийся в кожухе барабан, снабженный радиально расположенными тепловыми трубами и перегородкой, причем барабан расположен перпендикулярно нагфавлению движения сред в каналах, суммарная щирина которых составляет 1,02-1,10 длины барабана, а перегородка выполнена в виде диска, по периферии примыкающего через сальник к разделительным стенкам, а трубы выполнены профильными например, в форме лопаток, на внутренней поверхности тепловой трубы каждой лопатки выполнены резьбовая нарезка и артерия, первая из которых снабжена в зоне испарения проницаемым экраном, а вторая расположена в зоне наибольшего удаления от оси вращения барабана, причем лопатки имеют серповидный профил На фиг. 1 изображен регенеративный теплообменник, обгций вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - поперечный 10 0 разрез А-А разрез лопатки; на фиг. 3. Регенеративный теплообменник содержит кожух 1, выполненный по логарифмической спирали, описываемой уравнением Р С с углом оС 77-78°, где Р - текущий радиус спирали, м; начальный радиус спирали, мм; угол разворота спирали, рад; угол, составленный касательной в произвольной точке логарифмической спирали с радиусом-вектором точки касания, град. В кожухе 1 установлены разделительные стенки 2 и 3, образующие каналы 4 и 5 соответственно для нагреваемой и греющей сред, и барабан 6, который включает диски 7 и 8, тепловые трубы 9 в виде профильных лонаток и перегородку 10. Профильные тепловые трубы 9 имеют в сечении серповидный профиль с длиной хорды в (0,20-0,22). DZ. (Dj, - наружный диаметр колеса, м), нричем соотношение радиусов Ri и .Ri описывающих дуг лопаток составляет 1,15-1,25. Тепловые трубы 9 образованы герметичными частично заполненными теплоносителем каналами, на внутренней поверхности которых выполнена резьбовая нарезка 11, снабженная в зоне испарения проницаемым экраном 12. На внутренней поверхности каждого канала выполнена также артерия 13, расположенная в зоне наибольшего удаления от оси вращения барабана 6 в плоскости действия центробежных сил. Лопатки тепловых труб 9 снабжены наружным оребрением 14. Между разделительными стенками 2 и 3 и перегородкой 10 установлено уплотнение 15. Привод барабана б осуществляется от двигателя 6 через ременную передачу 17. Регенеративный теплообменник работает следующим образом. При вращении дисков 7 и 8 барабана 6 нагреваемая и греющая среды захватываются профильными лопатками тепловых труб 9 и перемещаются по каналам 4 и 5 по принципу действия диаметрального вентилятора. Раздельное транспортирование потоков обеспечивается наличием разделительных стенок 2 и 3, перегородки 10 и уплотнения 15. Благодаря разности температур между греющей и нагреваемой средами происходит испарение теплоносителя в зоне испарения тепловых труб 9, расположенной в канале 5. Затраченное на испарение теплоносителя тепло переносится парами в зону конденсации тепловых труб 9, расположенную в канале 4, где передается нагреваемой среде. Резьбовая нарезка 11 в зоне конденсации увеличивает коэффициент теплопередачи. Сконденсировавщийся теплоноситель под действием центробежных и каппилярных сил перемещается по резьбовой нарезке 11 в артерию 13, находящуюся в плоскости действия центробежных сил

в зоне наибольшего удаления от оси вращения барабана 6. Под действием каппилярных сил конденсат по артерии 13 перемещается в зону испарения. При вращении рабочего колеса с частотой, определяемой по формуле

Ж-Г4

б-1 т-С-Г-Рэ о

J/T-RjtfRo- )

где б - поверхностное натяжение, н/м; f,f - плотность теплоносителя, кг/м; л ускорение свободного падения, м/с г - внутренний радиус теттловой трубы, м;

Rj i-эффективный радиус пор, м;

RO - расстояние между осью вращения

рабочего колеса и изолированным

каналом, м.

давление, возникающее в капиллярных каналах, образованных резьбовой нарезкой 11 и проницаемым экраном 12, превышает давление, образованное действием центробежных и гравитационных сил, поэтому осушение капиллярных каналов не происходит и конденсат из артерии 13 равномерно распределяется в зоне испарения по стенке канала тепловой трубы 9. Оребрение- 14 увеличивает теплообменную поверхность тепловых труб 9 и интенсифицирует процесс теплопередачи. Конденсат, образовавшийся на поверхности лопаток тепловых труб 9 в зоне канала 5, под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам кожуха 1 и не успевает примерзнуть.

Использование теплообменника позволит повысить его тепловую эффективность и экономичность.

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК по авт. св. № 491016, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена и увеличения экономичности, на внутренней поверхности тепловой трубы каждой лопатки выполнены резьбовая нарезка и артерия, первая из которых снабжена в зоне испарения проницаемым экраном, а вторая расположена в зоне наибольшего удаления от оси вращения барабана, причем лопатки имеют серповидный профиль. (Л 00 NJ

Фиг.

Фиг.