Канал для перемещения теплоносителя Советский патент 1988 года по МПК F28D17/02 

ее

0 05

сх

11

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть ис- пользовйно в теплообменных установка с интенсифицирующими вставками в каналах, выполненными из пористого проницаемого материала.

Цель изобретения - уменьшение гидравлического сопротивления канала.

На фиг.1 изображен газожидкостный теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - канал для конденсации пара.

Теплообменник типа труба в трубе содержит внутреннюю 1 и наружную 2 трубы с центральным 3 и кольцевым 4 каналами. Кольцевой канал закрыт с торцов крьшками 5.В каналах 3 и 4 установлены с перекрытием сечени пористые вставки с переменной по длине канала удельной поверхностью. Вставка в центральном канале 3 выполнена в виде пакета пластин 6-11, а в кольцевом канале 4 - в виде пакета пластин 12-17. С целью снижения гидравлического сопротивления канала удельная поверхность пластин 6-11 либо монотонно возрастает, либо убывает. Аналогично изменяется удельная поверхность пластин 12-17 в канале 4 Канал 18 для теплоносителя, изме- няюр;его в процессе перемещения агрегатное состояние (конденсация пара), состоит из трубы 19, в которой установлена пористая проницаемая вставка с переменной по длине канала удельной поверхностью. Вставка выполнена в виде пакета пластин 20-25, С целью снижения гидравлического сопротивления канала удельная поверхность пластин по длине канала вначале возрастает (например, пластин 20-22), а затем удельная поверхность пластин убьгоает (например, пластин 23-25). Таким образом, удельная поверхность вставки в канале 18 имеет максимальное значение в сечении, расположенном на участке между входным 26 и выходным 27 сечениями.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемьм газ с массовой скоростью (pv) дви-лется по каналу 4. Жидкость с массовой скоростью (pv) движется по каналу 3. Тепло предается от жидкости к пластинам 6-11, далее через стенку - пластинам 12-17, а от 1П1Х - газовому потоку (fv)j . Гид

0

равлическое сопротивление вставки в канале 3 равно

4Рз -У(г+ /i(pv),J (pv),,R ЬТ/р, (1 где d

b R

Т,Р

,

постоянные для данного материала величины; толщина вставки;

газовая постоянная; температура и давление; вязкость газа.

Вязкость газа увеличивается с ростом температуры. Из формулы (1) f видно, что это приводит к возрастанию гидравлического сопротивления ЛР вставки. С другой стороны величина о/ пропорциональна S , а величина /5 - S k, п - константы, не меньше единицы). Изменение пористости пластин 12-17 компенсирует это увеличение, т.е. суммарное гидравлическое сопротивление канала 3 снижается.

Для жидкости вязкость растет с уменьшением ее температуры, т.е. гидравлическое сопротивление вставки в канале 4 увеличивается с падением температуры. Это видно из следующей 0 модификации формулы (1):

5

ЛР, Го М + p(pv). v.jb.

(2)

Изменение удельной поверхности компенсирует возрастание dp.

Предлагаемый теплообменник можно также использовать дпя охлаждения потока (р v) газа и нагрева потока (р v),, для чего достаточно поменять направления движения указанных теплоносителей.

Канал 18 для конденсации пара работает следующим образом.

Со стороны стенки отбирается тепловой поток Q.-Пар, подаваемый в канал 18 со стороны входного сечения 26 с массовой скоростью (pv), охлаждается в пластинах 20-25, конденсиру- ется в пластине 22, далее жидкость охлаждается в пластинах 23-25. Изменение удельной поверхности пластин в канале 18 компенсирует изменение вязкости пара (газа) и жидкости, ко- торые в случае S const могут согласно формулам (1) и (2) привести к росту гидравлического сопротивления канала. Предлагаемый канал без изменений можно использовать для испарения жидкости. При этом тепловой поток q подается к стенке трубы 19.

Формула изобретения

Канал для перемещения теплоносителя, содержащий установленную в нем с перекрытием сечения пористую вставку, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления, вставка выполнена с переменной по ее длине удельной поверхностью, причем при перемещении нагреваемого газа и охлаждаемой жидкости вставка выполнена с возрастающей от входного сечения к выходному удельной поверхностью, при перемещении охлаждаемого газа и нагреваемой жидкости вставка выполнена с уменьшающейся в том же направлении удельной поверхностью, а при перемещении теплоносителя, изменяющего свое агрегатное состояние, вставка имеет максимальное значение удельной поверхности на участке между ее входным и выходным сечениями.

Изобретение м.б. использовано в теплообменных установках с интенсифицирующими вставками в каналах, выполненными из пористого проницаемого материала. Цель изобретения - уменьшение гидравлического сопротивления канала. Пористая вставка, установленная в канале с перекрытием сечения, выполнена с переменной по ее длине удельной поверхностью (УП). УП вставки возрастает от входного сенения к выходному в случае перемещения нагреваемого газа и охлаждаемой жидкости и уменьшается в том же направлении при перемещении охлаждаемого газа и нагреваемой жидкости. При перемещении теплоносителя, изменяющего свое агрегатное состояние, вставка имеет максимальное значение УП между ее входным и выходным сечениями. Изменение УП компенсирует изменение вязкости газа и жидкости, которые могут привести к росту гидравлического сопротивления. 2 ил. (Л

/т

/

,)75)«))Л

фиг.

.

Vxfi 1 :t 1

-щ

I

I

фиг. 2