Микрохолодильник Советский патент 1989 года по МПК F25B9/02 

7

(Л

ел

о

СХ)

о

СП

о

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к дроссельным микрохолодильникам, и может найти применение в дроссельных микрокриогенных установках, работающих на смесях.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности при произвольной ориентации микрохолодильника в пространстве.

На чертеже представлен микрохолодильник, общий вид..

Микрохолодильник содержит корпус 1, в котором размещен теплообменник в виде змеевика 2 прямого потока, навитого на сердечник 3. Последний имеет винтовую нарезку во впадинах 4 которой размещен змеевик 2. На сердечнике 3 в местах контакта его со змеевиком 2 может быть выполнен дополнительный винтовой дистанционный выступ 5. На конце змеевика 2 имеется дроссельное отверстие 6. Микрохолодильник содержит штуцер 7, обеспечивающий ввод хладагента, и штуцер 8 для вывода хладагента.

На части сердечника 3, расположенной в холодной зоне микрохолодильника, вершины выступов 9 нарезки контактируют со стенками корпуса 1, образуя винтовой канал 10. На части сердечника 3, расположенной в теплой зоне микрохолодильника, между выступами 9 нарезки и стенками корпуса 1 имеется зазор 11, образованный благодаря меньшей высоте выступов 9 нарезки. Высота выступов 9 нарезки в теплой зоне микрохоло- дильника равномерно уменьшается в направлении к штуцерам 7 и 8.

Мнкрохолодильник работает следующим - образом.

Газовая смесь высокого давления через штуцер 7 подается в змеевик 2 и затем рас- ширяется в дроссельном отверстии 6. После снятия тепловой нагрузки в испарителе обратный поток в виде смеси жидкости и пара поступает в винтовой канал 10. Малое, проходное . сечение канала 10 исключает рас- слоение парожидкостного потока и способствует контакту жидкой фазы со всей поверхностью змеевика 2, т. е. обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи, свойственные процессу кипения.

Отсутствие расслоения потока способ- ствует стабильному теплообмену в аппарате и препятствует перемешению границы жидкой фазы к теплому концу при изменении пространственного положения микрохолодильника.

После полного испарения жидкой фазы обратный поток в виде смеси газа движется по кольцевому зазору 11 между стенками корпуса 1 и выступами 9 нарезки сердечника а также по впадинам 4 нарезки. Благодаря этому обеспечивается большее проходное сечение, а следовательно, снижается гидравлическое сопротивление обратному пото

0

5 0

5 Q

5

0

5

ку. Таким образом, данная конструкция сочетает преимущества теплообменников типа труба в трубе и витых теплообменников Хемп- сона, что значительно повыщает термодинамическую эффективность микрохолодильника..

Постепенное увеличение зазора между сердечником 3 и стенками корпуса 1 в направлении к штуцерам 7 и 8 за счет соответствующего уменьшения высоты выступов 9 нарезки обеспечивает оптимальную линейную скорость обратного потока при наилучшем соотношении коэффициента теплоотдачи и сопротивления в линии обратного потока.

Высота части сердечника 3, на которой выступы 9 нарезки имеют контакт со стенками корпуса 1, должна быть такой, чтобы жидкая фаза обратного потока, пройдя по каналу 10, практически полностью испарилась. Высота выступов 9 на остальной части сердечника 3 выбирается такой, чтобы зазор 11, образующийся между ее вершинами и стенками корпуса 1, обеспечивал малое гидравлическое сопротивление обратному потоку. Оба параметра зависят от состава рабочей смеси, от требуемых тепловых И гидравлических режимов.

Применение теплоизоляционного материала для сердечника уменьшает осевые и радиальные теплопритоки, а дополнительный винтовой дистанционный выступ 5 позволяет равномерно распределить обратный поток и обеспечивает более полное обтекание поверхности змеевика 2, обращенной, к стенке сердечника 3.

Формула изобретения

1.Микрохолодильник, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода хладагента и размещенный в корпусе сердечник, имеющий холодную и теплую части и винтовую нарезку с выступами и впадинами, при этом в последних размещен змеевик с дроссельным отверстием на конце, отличающийся тем что, с целью повыщения термодинамической эффективности при произвольной ориентации микрохолодильника в пространстве, сердечник выполнен из теплоизоляционного материала, а выступы нарезки на холодной части сердечника, равной 0,7-0,8 его общей длины, имеют контакт с корпусом, образуя герметичный винтовой канал.

2.Микрохолодильник по п. 1, отличающийся тем, что выступы нарезки на теплой части сердечника выполнены равномерно у меньщающимися по высоте по направлению к штуцерам.

3.Микрохолодильник по п. 1, отличающийся тем, что во впадинах винтовой нарезки сердечника выполнен дополнительный винтовой выступ.

Изобретение относится к холодильной технике и может найти применение в дроссельных микрокриогенных установках, работающих на смесях. Хладагент, поданный под высоким давлением в змеевик 2, расширяется в дроссельном отверстии 6. Обратный поток в виде смеси жидкости и пара поступает в винтовой канал 10, образованный винтовой нарезкой с выступами 9 на сердечнике 3. Выступы 9 на холодной части сердечника 3 контактируют с корпусом 1 и на теплой части выполнены равномерно уменьшающимися по высоте по направлению к штуцерам 7, 8. Во впадинах винтовой нарезки сердечника 3 выполнен винтовой выступ 5. Отсутствие расслоения обратного потока способствует стабильному теплообмену в аппарате и препятствует перемещению границы жидкой фазы к теплому концу при любой ориентации микрохолодильника в пространстве. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.