Теплообменник Советский патент 1993 года по МПК F28F13/00 

Изобретение относится к области теплообмена и может быть использовано в тепло- и ядерной энергетике и химической промышленности для интен сификации теплообмена при движении двухфазной смеси.

Целью изобретения является интен сификация теплообмена и снижение гидравлического сопротивления,

На фиг. 1 показан теплообменник, o6iwft вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - крепление теп- лообменных элементов с помощью хомутов; на фиг. А - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг. 5 - крепление теплообменных элементов с помощью электромагнита; на фиг. 6 - разрез В-В на г, 5.

Теплообменник содержит трубу 1 для прохода двухфазной среды и теплооб- менные элементы 2, установленные на .части наружного периметра трубы Г с возможностью окружного перемещения, .а также с-возможностью дополнительного взаимного перемещения вдоль оси грубы I.

Теплообменные элементы 2 могут .быть вьтолнены з виде нагревателей либо в виде холодильников.

В варианте выполнения, изображен- ном на фиг. 3, Теплообменные элементы 2 закреплены на трубе 1 с помощью хомутов 3 с затяжными вйнтаN« 4. .

в варианте, приведенном на4иг,5, Теплообменные элементы 2 закреплены на трубе 1 с помощью электромагнитов 5, выполненных в виде сердечников из ферроматнитного сплава с обмоткой. В этом барианте теплообмеИные эле- менты 2 должны быть вьтолнены из м,аг нитных материалов.

, Теплообменник работает следуюта1М образом.

Через трубу 1 прокачивают охлажда ющую двухфазную среду. При этом расположенные на внешней поверхности трубы 1 теплообмениые элементы 2 создают в стенке трубы 1 чередующиеся по ее длине и периметру обогреваемые и необогреваемьш зоны. На поверяност обогреваемых зон происходит выделение тепла, идущего на нагрев двухфазной среды. Необогреваемые зоны, в частности холодильники, разделяют обогреваемые зоны, т.е. зоша, где установлены нагреватели о

Путем перемещения теппообменных элементов 2 по длине и пе15иметру тру

5

fO

15

20

30 ,з5 40

45 JQ

9I792

бы 1 добиваются такого их расположе- ния, при котором при заданных режимных параметрах количество жидкости, вьтадающей из ядра потока на обогреваемую поверхность, максимально. Выполнение этого условия позволяет повысить интенсивность теплообмена , в частности повысить критическую плотность теплового потока.

Оптимальная протяженность зон и их расположение выбирается на основании предварительно проведенных опытов. Количество жидкости, выпадающей из ядра потока на необогреваемую зону, зависит от длины релаксации потока и от взаимного расположения зон. Дополнительного выпадания капель на необогреваемуго зону не происходит на расстоянии от начала иеобогреваемой зоны, больщем длины релаксации потока. Таким образом, длина необогреваемых зон должна быть не более длины, релаксации потока.

Неравномерность тепловыделения по периметру вызывает перераспределение жидкости между ядром потока и при- л стенной пленкой, в результате чего появляется дополнительньй поток массы из jyipa потока на стенку. В поперечном направлении протяженность зон не должна превышать половины периметра канала.

При работе устройства пристенная пленка жидкости, попадая на ваемую зону, активно истощается. За счет тепловыделения возникает паровой поток, направленный к противопо-. ложной по периметру трубы необогре- . ваемой зоне. Капли жидкости попадают на необогреваемую поверхность, увеличивая расход жидкости в пристенной пленке, набегакяцей на следующую по длине обогреваемую зону. Далее процесс повторяется, I

Как показали опыты, критическая мощность трубы может быть увеличена, например на }5%, при сохранении гидравлического сопротивления. Таким образом, данное техническое рещение может быть использовано также и для снижения гидравлического сопротивления .

Формулаизобретения

I, Теплообменник, содержащий трубу для прохода двухфазной среды и теплообмениые элементы, установлен31289179

ныв на части наружного периметра этой трубы с возможностью окружного перемещения отличаю.щийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения гидравлического сопротивления трубы, теплообменные элементы установлены с возможностью

л

дополнительного взаньпюгоперемещения вдоль оси трубы,

2, Теплообменник по п.1, о т л й- чающийся тем, чтотеплообменные элементы выполненыв виде холодильников .

Изобретение относится к области теплообмена и можеу быть использовано в тепло- и ядерной энергетике и химической прогфппленности дпя интенсификации теплообмена при движении двухфазной смеси. Через трубу (т) I прокачивают охлаждающую двухфазную среду.-При этом размещенные на Т 1 теппообменные элементы 2 создают в стенке Т I чередующиеся по ее длине и периметру обогреваемые зоны (ОЗ) и необогрбваемые зоны (НЗ). Путем перемещения элементов 2 по длине и периметру Т добиваются такого их рас- положения, при котором при заданных режимных параметрах количество жид- . -кости, выпадающей из ядра потока на обогреваемую поверхность, максимально. Выполнение этого условия позволяет повысить критическую плотность теплового потока. Длина НЗ должна быть не более длины релаксации потока, В поперечном направлении протяженность зон не должна превышать половины периметра канала. При работе устройства пристенная пленка жидкости, попадая на 03, активно истощается. За счет тепловыделения возникает паровой поток, направленный к противоположной по периметру трубы НЗ. Капли 5КИДКОСТИ попадают на необогреваемую поверхность, увеличивая расход жидкости в пристенной пленке, набегающей на следующую по длине 03. Далее процесс повторяется. Критическая мощность трубы йожет быть увеличена на 15% при сохранении гидравлического сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. о t 00 tutl

сриг.2.

Г

1

фиг.З

ф1/г.4

в

6-В

7Уу7УЯ

Ub i4 JUtad

( (С . , . „ . X Л. Ч V V. X

, X

ш -;

и

фиг. 5

Составитель Г, Савватимский Редактор С. Кулакова Техред Л.ОлейникКорректор Н. Коро/Гь

Заказ 1958 . Тираж

BHHliriH Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий И 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полигра ческОе предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, j

J (puf.S

Подписное