Теплоаккумулирующий элемент теплообменника Советский патент 1988 года по МПК F28D19/00 F28D15/00 

со

4 О Ю

1Ч

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано .в теплообменниках с жидким теплоносителем и является, усовершенствованием технического решения по авт.св. № 1285305

Целью изобретения является интенсификация теплоносителя.

На фиг.I изображен теплоаккуму- лирующий элемент теплообменника при отрицательной плавучести, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при положительной плавучести.

Теплоаккумулирующий элемент теплообменника содержит полый корпус 1 из сплава с термомеханической памятью, частично заполненный теплоемким веществом 2 и выполненный в виде эластичной оболочки 3 и охваченной последней системы 4 стержней, образующих однополостный гиперболоид вращения и закрепленных противоположными концами 5 в кольцах 6, снабженных лопастями 7. Кроме того, теплообменник дополнительно содержит вал 8 и дополнительные стержни 9 из сплава с термомеханической памятью, закрепленные в одном из колец 6 с внешней стороны элемента, причем на

4 до этой температуры, и п в соответствии с заложенной

35

валу 8 установлен с возможностью вра-30 слоях вещество 2 нагревает щения и поочередного контакта с упомянутыми дополнительными стержнями 9 зубчатый диск 10, снабженный по периферии дополнительными лопастями 1 I .

В качестве сплава с термомеханической памятью для изготовления стержней 4 и 9 можно использовать никелид титана (например, состава, мас.%: никель 54, остальное - титан), имеющий интервал температур мартен- 40 ситного превращения от -196 до , в котором осуществим обрат- . ньй эффект запоминания формы при термоциклировании.

При изготовлении стержни 4 подвергают известной в металловедении термомеханической обработке для заложения памяти формы, в результате которой при температуре +10°С стержни 4 образуют цилиндрическую форму, а при температуре - гиперболо- .ид вращения,при этом температуры формоизменения соответствуют температу- :рам верхнего и нижнего слоев теплоносителя в теплообменнике. Дополнительные стержни 9 при изготовлении также подвергают термомеханической обработке для заложения памяти фор45

50

55

изменяют форму с цилиндрич гиперболоидную, что обеспе явление у элемента отрицат плавучести и погружение ег ные нижние слои. Изменение сопровождается резким пово стержней 4, колец 6, и лопа перемешивающих окружающий ситель. По мере погружения дополнительные стержни 9 п ют температуру теплоносител за другим изменяют угол нак кольцу.6, зацеплялясь при э зубчатый диck 10 и резко по вая диск 10 с лопастями 11 рот диска 10 сопровождается ным перемешиванием теплонос лопастями 11. В результате погружение теплоаккумулирую мента сопровождается непрер перемешиванием теплоносител 10 и лопастями 11, что инте ет теплообмен между нагреты них слоях веществом 2 и хол слоями теплоносителя. В ниж теплоносителя вещество 2 ох ся, стержни 4 вследствие эт

мы, причем каждый стержень 9, обра0

5

0

5

батьшаемый в интервале температур мартенситного превращения , имеет свои температуры прямого и обратного мартенситного превращения, отличающиеся у соседних стержней на несколько градусов (например, на 5°С) . Это обеспечивает последовательное по мере изменения температуры формоизменение стержней 9. Для точного соответствия температуры формоизменения в стержнях предложенному шагу срабатьшания в качестве материала стержней 9 можно использовать разные сплавы с термомеханической памятью, имеющие разнь1е температуры мартенситного превращения, например никелид титана с разным соотношением компонентов. Формоизменение стержней 9 заключается в том, что стержни 9 изменяют угол наклона к торцу элемента и при этом в течение малого времени входят в зацепление с зубчатым диском 10.

При работе Теплоаккумулирующий элемент погружают в жидкий теплоноситель, теплоемкое вещество 2 приобретает температуру окружающего слоя этого теплоносителя. В верхних

стержни

4 до этой температуры, и последние в соответствии с заложенной

0 слоях вещество 2 нагревает

памятью

35

30 слоях вещество 2 нагревает 40

45

0

5

изменяют форму с цилиндрической на гиперболоидную, что обеспечивает появление у элемента отрицательной . плавучести и погружение его в холодные нижние слои. Изменение формы сопровождается резким поворотом стержней 4, колец 6, и лопастей 7, перемешивающих окружающий теплоноситель. По мере погружения элемента дополнительные стержни 9 приобретают температуру теплоносителя и один за другим изменяют угол наклона к кольцу.6, зацеплялясь при этом за зубчатый диck 10 и резко поворачивая диск 10 с лопастями 11. Поворот диска 10 сопровождается интенсивным перемешиванием теплоносителя лопастями 11. В результате этого погружение теплоаккумулирующего элемента сопровождается непрерьшным перемешиванием теплоносителя диском 10 и лопастями 11, что интенсифицирует теплообмен между нагретым в верхних слоях веществом 2 и холодными слоями теплоносителя. В нижних слоях теплоносителя вещество 2 охлаждается, стержни 4 вследствие этого меняют форму с гиперболовдной на цилиндрическую, и элемент начинает всплывать, получив при изменении формы положительную плавучесть. В момент изменения формы лопасти 7 снова перемешивают теплоиоситель. Подъем элемента сопровождается формоизменением от нагрева стержней 9, и диск 10 лопастями 1 снова перемешивает жид- кость. Далее цикл повторяется.

Свойства сплавов с термомеханической памятью обеспечивают 10 циклов 100%-ного возврата формь, что обеспечивает длительную и надежную работу теплоаккунулирующего элемента.

Формула изобретения

Теплоаккумулирующий элемент теплообменника по авт.св. № 1285305, о т- личающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем обеспечения постоянногб перемешивания теплоносителя, он дополнительно содержит вал и дополнительные стержни из сплава с термомеханической памятью, закрепленные в одном из колец с внешней стороны элемента, причем на валу установлен с возможностью вращения и поочередного контакта с дополнительными стержнями зубчатый диск, снабженный по периферии дополнительными лопастями.

Изобретение может быть использовано в теплообменниках .с жидким теплоносителем и позволяет интенсифицировать теплообмег путем обеспечения постоянного перемешивания теплоносителя (ТН). Дополнительные стержни 9 из сплава с термомеханической памятью закреплены в одном из колец 6 с внешней стороны элемента. На валу 8 установлен с возможностью вращения и поочередного контакта со стержнями 9 зубчатый диск 10. Кольца 6 снабжены по периферии лопастями 7, а диск 10 - лопастями 11. По мере |погружения элемента стержни 9 приобретают температуру ТН и один за другим изменяют угол наклона к кольцу 6, зацепляясь при этом за диск и резко поворачивая диск с лопастями. В результате этого погружение тепло- аккумулирующего элемента сопровождается непрерывные перемешиванием ТН, что интенс1 ицирует теплообмен между нагретым в верхних слоях веществом 2 и холодными слоями ТН. 2 ил. с 9 (Л

f 4