Парогенератор и способ работы парогенератора Советский патент 1991 года по МПК F28F13/14 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в парогенераторах, использующих вибровоздействие на испаряемую жидкость.

Цель изобретения - повышение экономичности путем интенсификации теплообмена.

На чертеже приведен предложенный парогенератор, осуществляющий предложенный способ.

Парогенератор содержит теплообмен- ную поверхность в виде чередующихся горизонтальных низкотеплопроводных и высокотеплопроводных участков 1 и 2 соответственно и установленные над последними паросборники 3, соединенные между собой узлом 4 крепления, механически связанными с вибровозбудителем 5. По крайней мере один из высокотеплопроводных участков 2 выполнен из верхнего и нижнего слоев 6 и 7 материалов с различной термо- ЭДС, электрически подключенных каждый к вибровозбудителю 5, причем толщина верхнего слоя 6 удовлетворяет соотношению.

У#СР d-U J (А С р)м

где (Я Ср )ж - соответственно коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность испаряемой жидкости;

( Я Ср)м соответственно коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность материала верхнего слоя.

Объем V каждого паросборника 3 удовлетворяет соотношению

V i;7rd3

О

где d - эквивалентный диаметр высоко- теплопроводного участка 2.

Вибровозбудитель 5 имеет управляющую обмотку 7, к которой через преобразователь 8 подключены верхний и нижний слои 6 и 7.

При конкретном выполнении парогенератора в качестве материалов с высокой и низкой теплопроводностью могут быть выбраны медь и текстолит. Из соотношения la VPT/Bo 36 (la, Рг, Во - соответственно числа Якоба, Прандтля и Бонда) выбирают диаметр высокотеплопроводных участков 2. Например, в режиме изолированных паровых пузырей при атмосферном давлении перегрев теплообменной поверхности составляет величину до 10К. Тогда для воды d 2,5 мм. Верхний слой 6 может быть выполнен из пермаллоя (термоЭДС пары медь-пермаллой составляет около 0,05

оддерживаюг при Г 4 т.е. 525 м/с , а

тВ/К). Паросборники 3 могут быть выполнены из органического стекла с объемом 16 мм3.

Способ работы парогенератора следующий.

Воду испаряют при атмосферном давлении на высокотеплопроводных медных участках 2 в режиме изолированных паровых пузырей(эквиеалентный диаметр d участков

0 2 составляет 2,5 мм) при перегреве теплообменной поверхности10К(относительнотем- перагуры насыщения). Частота f и амплитуда А образования паровых пузырей составляют при этом 40 и 4К. Благодаря

5 электрической связи вибровозбудителя 5 с верхним и нижним слоями узел 4 крепления паросборников 3 подвергают вибрации с той же частотой f 40 с и амплитудой, пропорциональной величине А, если по0 следняя меняется со временем Ускорение а вибровоздействия по; этом равным величине 3 параметры испаряемой жидкости поддерживают согласно соотношению

5la VPr/Bo 36.

Интенсификация теплоотдачи по сравнению с прототипом составляет 20 %. По мере увеличения перегрева поверхности (плотности теплового потока) частота пуль0 саций температуры теплообменной поверхности возрастает, а амплитуда пульсаций уменьшается, при этом энергозатраты пропорциональны интенсивности колебаний, т.е. произведению A f , которое уменьшает5 ся вдвое при увеличении перегрева поверхности до20 К. Состветственноуменьшаются и затраты энергии на вибровоздействие. При перегревах поверхности порядка 20 К амплитуда пульсаций температуры поверх0 ности снижается до порога чувствительности преобразователя 5 и вибровоздействие на теплоноситель практически прекращается. Дальнейшее увеличение перегрева (до 28/30 К) приводит к образованию на повер5 хности нестабильных паровых пленок и росту амплитуды пульсаций температуры до величины, обеспечивающих включение вибровозбудителя, что обеспечивает при А 1,5 К интенсификацию теплоотдачи по сравне0 нию с прототипом на 20 - 25 %.

Формула изобретения 1. Парогенератор, содержащий тепло- обменную поверхность в виде чередующихся горизонтальных низкотеплопроводных и

5 высокотеплопроводных участков и установленные над последними паросборники, соединенные между собой узлом крепления, механически связанным с вибровозбудителем, отличающийся тем, что, с целью

повышения экономичности путем интенсификации теплообмена, по крайней мере один из высокотеплопроводных участков выполнен из верхнего и нижнего слоев материалов с различной термоЭДС, электрически подключенных каждый к вибровозбудителю, причем толщина д верхнего слоя удовлетворяет соотношению

СР °-U J Јсйм

где (АС/э)ж - соответственно коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность испаряямой жидкости;

(Я Ср)м -соответственно коэффициен теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность материала верхнего слоя, а объем V каждого сборника парг -лля- летворяет соотношению

V Sjjrd3

где d - эквивалентный диаметр высокотеплопроводного участка,

2, Способ работы парогенератора путем испарения жидкости на высокотеплопроводных участках в режиме пузырькового кипения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем интенсификации теплообмена, узел крепления па- росборников подвергают вибрации посредством вибровозбудителя с частотой f, равной частоте генерации паровых пузырей, и амплитудой вибрации, пропорциональной этой частоте, причем ускорение а вибровозбудителя поддерживают согласно соотношению

a 3-fM.

а параметры испаряемой жидкости поддерживают согласно соотношению la /Рг7Во-36.

где la, Рг и Во - соответственно числа Якоба, Прандтля и Бонда.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при вибровоздействии на испаряемую жидкость (Ж). Цель - повышение экономичности путем интенсификации теплообмена. Парогенератор содержит теплообменную поверхность в виде чередующихся горизонтальных низкотеплопроводных и высокотеплопроводных участков (У) 1 и 2 и установленные над ними паросборники 3, соединенные узлом 4 крепления, механически связанным с вибровозбудителем (В) 5. Один из У 2 выполнен из верхнего и нижнего слоев (С) 6 и 7 материалов с различной термоЭДС, электрически подключенный каждый к В 5, а толщина δ C 6 удовлетворяет соотношению δ ≤ 0,3 √ λ C ρ)_ж/ (λ C ρ)_м, где (λ Cρ)_ж и (λ C ρ)_м - соответственно коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность Ж и материала С 6. Объем V паросборника 3 удовлетворяет соотношению V ≥ 1/3 φ D³, где D - эквивалентный диаметр У 2. На У 2 испаряют Ж в режиме пузырькового кипения. Узел 4 подвергают вибрации посредством В 5 с частотой F, равной частоте генерации пузырей, и амплитудой, пропорциональной F, причем ускорение A вибровоздействия поддерживают согласно соотношению A = 3^. F^1,4, а параметры Ж поддерживают согласно соотношению IA √ PR/BO = 36, где IA, PR, BO - соответственно числа Якоба, Прандтля и Бонда. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.