Теплообменный элемент Советский патент 1984 года по МПК F28D5/00 F28F21/00 

Изобретение относится к теплообменным элементам и может быть использовано в криогенном пробоотборном устройстве, а также в конденсаторахиспарителях криогенной техники ив теплообменных аппаратах, где в качестве хладагента используются жидкости в режиме изменения агрегатного состояния жидкость - пар.

Известен трубчатый теплообменный элемент криогенного пробоотборного устройства, омываемый жидким хладагентом - азотом. Трубки теплообменНого элемента с межтрубным кипением жидкого хладагента имеют со стороны кипения гладкую структуру поверхности l.

Известен также теплообменный элемент, содержащий по крайней мере два слоя, один из которых со стороны жидкого хладагента вьтолнен пористым Технология изготовления пористого слоя такова, что его теплопроводност примерно равна теплопроводности покрываемого материала, и термическое сопротивление на границе материал - пористый слой практически недопустимо 2j .

Недостатком указанных теплообменных элементов является низкая интенсивность теплообмена.

Целью изобретения является интенсификация теплосъема.

Доставленная цель-достигается тем, что в теплообменном элементе, содержащем по крайней мере два слоя один из которых со стороны жидкого, хладагента выполнен пористым,порис1тый слой вьтолнен из лиофильного материала со сквозными порами и коэффициентом теплопроводности 0,00005-0,0005 кал/градСМС, а остальные слои выполнены из материала с коэффициентом теплопроводности 0,1-17 кал/град-см-с.

На чертеже изображен предлагаемый теплообменный элемент.

Теплообменный элемент содержит два,слоя, один из которых со стороны жидкого хладагента 1 выполнен порис тым из лиофильного материала 2 со сквозными порами и коэффициентом теплопроводности 0,00005- . 0,0005 кал/град-см-с, а остальные слои выполнены из материала с коэффициентом теплопроводности 0,117 кал/град-см.с. Пористый слой отдляет теппопередающую поверхность 3

от жидкого хладагента 1 и на нем сформирована область 4 локализованного перегрева. Теплопередающая поверхность может быть любой формы.

Теплообменный элемент работает следующим образом.

К теплопередающей поверхности 3 элемента через сквозные поры (не обязательно сквозные) лиофильного материала 2 поступает жидкий хладагент 1. За счет теплообмена с поверхностью 3 жидкий хладагент 1 перегревается-в области 4 локализованного перегрева. Наличие лиофильНого материала 2 препятствует конвективному переносу.тепла по всему объему жидкого хладагента, в результате чего перегревв области 4 снимается пузьфьковым кипением хладагента 1 в этой области, тем самым интенсифицируется процесс теплосъема, особенно при низких температурных напорах . Выход газовых пузырьков обеспечивается через поры в лиофильном материале 2, через которые посту- пает к поверхности 3 жидкий хладагент 1. Поэтому размер пор, плотност материала, его толщина и плотность прилегания к поверхности 3 подбирается опытным путем по максимальному пузьфьковому кипению или же, например, по максимальной скорости йонденсации воздуха. Выход газовых пузырьков из области 4 может происходить также и вдоль теплоотделяющей поверхности 3 благодаря неплотному прилеганию к ней лиофильного материала 2. В качестве лиофильного материала 2 может служить большой круг различных материалов, как, например, асбестовая нить с коэффициентом теплопроводности 0,0004 кал/град.см-с, которая наматывается на трубку трубчатого теплообменника, или асбестовая ткань с коэффициентом теплопроводности 0,0003 кал/град-см-с, а также хлопковая ткань с коэффициентом теплопроводности 0,00004 кал/град-см 1C. Частично заменяет такой лиофильный материал спой инея с коэффициентом теплопроводности 0,0005 кал/град-см-с, который можно накопить на теплообменной поверхности. При этом слой, контактирующий с сжижаемым газом, а также возможные промежуточные слои имеют теплопроводность от 0,1 кал/град-смч: (в случае использования сплавов, например, типа 13Н2ХА; 15ХА; 20Х) до

3 11122164

17 кал/градCM.с (в случае использо-иней и некоторые платяные ткани;

вания серебра).Эти значения даны дли гладкой неразНаиболыпую интенсификацию тепло-витой теплообменной поверхности, съема (не менее чем в 3 раза) даетЭкономический эффект, получаемый угольноволокнистый материал УМВ, что,5 в результате использования предлагаевероятно, не является пределом. При-мого теплообменного элемента, вознимерно в 2,5 раза повьяпает интенсифи-кает за счет интенсификации теплокадию теплосъема асбест и в 2 разасъема.

ТЕППООВМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий по крайней мере два слоя. один из которых со стороны жидкого хладагента выполнен пористым, о т личающийся тем, что, с целью интенсификации теплосъема, пористый слой выполнен из лиофильного материала со сквозными порами и коэффициентом теплопроводности 0,00005-0,0005 кал/град,см/с, а остальные слои вьтолнены из материала с коэффициентом теплопроводности 0,1-17- кал/град-см-с. (Л С о