Теплообменник Советский патент 1991 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам и может быть использовано в различных отраслях промышленности для утилизации тепловой энергии.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена.

На фиг.1 представлен теплообменник, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.З, на фиг,5 - сечение Г-Г на фиг.З.

Теплообменник содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на каналы 3 и 4 соответственно для нагреваемой и охпажда- емой сред. В перегородке 2 установлены тепловые трубы 5, испарители которых расположены в канале 4 охлаждаемой среды, а

конденсаторы - в канале 3 нагреваемой среды. При этом испарители и конденсаторы тепловых труб 5 введены в соответствующие каналы 4 и 3 на различную величину, увеличивающуюся по ходу движения среды. В каналах 3 и 4 установлены шиберы 6 и 7, оси 8 которых расположены в зоне концов тепловых труб 5, имеющих наибольшую длину. Плоскости шиберов б, 7 в одном из крайних положений примыкают к концам тепловых труб 5, а в другом - к стенке соответствующего канала 3 и 4. На оси 8 каждого шибера 6 и 7 установлена втулка 9, а шиберы 6 и 7 выполнены по крайней мере из двух пластин 10 и 11, од на из которых 10 прикреплена к оси 8, а другая 11 - к втупке 9. Оси 8 и втулки 9 шиберов 6 и 7 снабжены

О

о

ON О

ю

автономными приводами 12 и 13. В канале 3 нагреваемой среды установлены датчики 14 температуры, функционально связанные с приводами 12 и 13 шиберов 6 и 7.

Теплообменник работает следующим образом.

Горячие газы подаются в канал 4 охлаждаемой среды, а холодный воздух - в канал 3 нагреваемой среды. Если шиберы 6 и 7 в обоих каналах 3 и 4 закрыты, то концы тепловых труб в зонах за шиберами 6 и 7 будут обдуваться средами с меньшей скоростью, следствием чего является некоторое снижение интенсивности теплообмена в указанных зонах. Поскольку перепад давлений в каналах 3 и 4 при этом максимальный, то данный режим работы соответствует меньшим расходам теплообменивающихся сред. В режиме работы теплообменника с закрытыми шиберами 6 и 7 обеспечивается достаточно высокая эффективность его работы за счет установки испарителей и конденсаторов тепловых труб на разной высоте от перегородки 2 и прилегания плоскостей шиберов 6 и 7 к концам тепловых труб 5.При этом организуются плавно расширяющиеся по ходу движения сред каналы 3 и 4.

Шиберы 6 и 7 открывают, поворачивая ось 8 и втулку 9 или то и другое одновременно. При этом пластины 10, прикрепленные к оси 8, и пластины 11, прикрепленные к втулке 9, поворачиваются, открывая доступ сред к концам тепловых труб 5, расположенных за шиберами 6 и 7.

Если поворачивают пластины 10 и 11 шибера 7, расположенные в канале 4 охлаждаемой среды, то происходит снижение давления, перераспределение скоростей движения среды по зонам канала 4 и повышение температуры стенки тепловых труб 5, расположенных в крайних по ходу среды рядах,

Так как при открытии шиберов 6 и 7 уменьшается гидравлическое сопротивление соответственно в каналах 3 и 4, то может быть увеличен расход сред. Поскольку часть среды с начальной температурой, минуя первые ряды тепловых труб, проходит по наклонным зазорам вдоль шиберов 6 и 7 непосредственно к тепловым трубам 5 за осями 8, то температура тепловых труб 5 в последних рядах повышается. Следствием этого является предотвращение обмерзания, либо прекращение выделения влаги из сред (прекращение сернокислотной коррозии). В описанных экстремальных режимах работы не произойдет резкого уменьшения передаваемой тепловой мощности, а также снижения эффективности теплообменника, если полностью открывать одну или несколько пластин 10 и 11 вместо частичного открытия шиберов 6 и 7. В этом случае за открытыми пластинами 10 или 11 образуются несколько потоков теплоносителей, увеличивающих по своим направлениям температуры тепловых труб 5 и предотвращающих обледенение или сернокислотную коррозию в этих зонах. Закрывая открытые ранее пластины 10, 11 и открывая соседние

0 с ними пластины, можно поочередно устранять обмерзание труб 5 при достаточно высокой мощности и эффективности работы теплообменника.

Когда в канале 4 пластины 10 открыты,

5 пластины 11 закрыты, а в канале 3, наоборот, пластины 10 закрыты, а 11 - открыты, что предотвращает обмерзание или сернокислотную коррозию при достаточно высокой эффективности работы теплообменника

0 и повышенных расходах сред. При этом гидравлические сопротивления обоих каналов 3 и 4 не превысят оптимальных значений.

В зависимости от температуры поступающей в теплообменник среды подбирают

5 наиболее оптимальный режим работы теплообменника. Оптимизация режима может происходить автоматически, если на ось в и втулку 9 установить автономные приводы 12 и 13, которые связаны с датчиками 14

0 температуры, установленными в канале 3 нагреваемой среды.

Использование изобретения позволяет обеспечить регулирование скорости среды в каналах 3 и 4 теплообменника и за счет

5 этого интенсифицировать процесс теплообмена при изменяющихся условиях эксплуатации.

Кроме того, появляется возможность за счет повышения температуры крайних по

0 ходу среды рядов тепловых труб 5 предотвращать сернокислотную коррозию тепловых труб 5 в канале 4 охлаждаемой среды или обмерзание тепловых труб в зимний период в канале 3 нагреваемой среды, при

5 сохранении достаточно высокой интенсивности теплообмена.

Формула изобретения 1. Теплообменник, содержащий каналы для нагреваемой и охлаждаемой сред, раз0 деленные перегородкой с установленными в ней тепловыми трубами, испарители которых расположены в канале охлаждаемой среды, а конденсаторы - в канале нагреваемой среды, в последней из которых установлен шибер, при этом конденсаторы введены

5 в указанный канал на различную величину по ходу движения среды, отличающий- с я тем. что. с целью интенсификации теплообмена, испарители тепловые труб введе- ны в канал охлаждаемой среды на

различную величину, при этом длина испарителей и конденсаторов тепловых труб в каналах увеличивается по ходу движения соответствующей среды, кроме того в канале охлаждаемой среды дополнительно установлен шибер, причем оси шиберов в обоих каналах расположены в зоне концов тепловых труб, имеющих наибольшую длину, а плоскости шиберов в одном из крайних положений примыкают к концам тепловых труб, а в другом - к стенке канале.

0

2.Теплообменник по п. 1,отличающий с я тем. что на оси каждого шибера установлена втулка, а шиберы выполнены по крайней мере из двух пластин, одна из которых прикреплена к оси, а другая - к втулке, причем оси и втулки шиберов снабжены автономными приводами.

3.Теплообменник по пп. 1 и 2,о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что в канале нагреваемой среды установлены датчики температуры, функционально связанные с приводами шиберов.

Изобретение может быть использовано для утилизации тепловой энергии. Цель изобретения - интенситфикация теплообмена между средами. Каналы 3 и 4 для нагреваемой и охлаждаемой сред разделены перегородкой 2, в которой установлены тепловые трубы 5. Испарители и конденсаторы тепловых труб 5 введены соответственно в каналы 4 и 3 на различную величину, увеличивающуюся по ходу движения сред. В каналах 3 и 4 установлены шиберы 6, 7, оси 8 которых расположены в зоне концов тепловых труб 5, имеющих наибольшую длину. Плоскости шиберов 6, 7 в одном из крайних положений примыкают к концам тепловых труб 5, а в другом - к стенке соответствующего канала 3 и 4. На оси 8 каждого шибера 6, 7 установлена втулка, а шиберы 6, 7 выполнены по крайней мере из двух пластин, одна из которых прикреплена к оси 8, а другая - к втулке. Оси 8 и втулки могут быть снабжены автономными приводами. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

ч

Г

А

п

В

-j

ъ

Фм.1

8-8

W

//

Фиг.4Фм.5

Составитель М.Косоротое

Техред М.Моргентал

Фиг. 5

Г-Г

Корректор О.Кравцова