Испаритель Советский патент 1992 года по МПК F25B39/02 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к испарителям бытовых, торговых холодильников, мо- розольников с принудительной циркуляцией воздуха.

Известны конструкции бытовых холодильников с принудительной циркуляцией воздуха, имеющие ребристые испарители, изготовленные из тонкостей

1

ных трубок и насаженных на них больших ребер различного профиля.

Недостатками этих ребристых испарителей являются большая трудоемкость изготовления, так как требуется изготовить большое количество болших теплообменных ребер и каждое ребро необходимо плотно соединить с трубкой и незначительный коэффициент теплоотдачи испарителя к воздуху, поскольку отсутствует турбулизация воздуха.

Известен испаритель холодильного агрегата, представляющий собой SHI загообразные изогнутые трубки с теп- лообменными пластинами малого размера, установленные с разным шагом п длине и высоте трубок, что немного улучшает коэффициент теплоотдачи от ребра к воздуху.

Недостатками испарителя являются большая трудоемкость изготовления большого количества теплообменных пластин с втулками и вырезами и необходимость плотного соединения их с трубками.

Известен сребренный теплообменник где пластинчатые теплообменные ребра установлены с определенным интервалом, а теплообменные зигзагообразные трубы пропущены перпендикулярно через ребра и расположены на различных уровнях. На ребрах по периферии выполнены жалюзи, расположенные зи загообразно сверху и снизу труб по дуге окружности и расставленные вдол направления воздушного потока в два ряда, что увеличивает коэффициент телоотдачи от ребра к воздуху. .

Недостатком теплообменника является большая трудоемкость его изготовления, так как требуется изготовлени большого количества ребер с жалюзи и соединение каждого ребра с трубкам

Наиболее близким к предлагаемому является испаритель, содержащий два противолежащих друг другу трубчатых ряда (змеевика), изготовленные сребренной трубки, имеющей цилиндрические трубки и заодно изготовленные с ними игольчатые ребра, выступающие в пространство между трубчатыми рядами Однако известный испаритель характеризуется недостаточной интенсивностью теплообмена испарителя, из-за слабой интенсивности теплообмена между хладоном и стенкой охлаждающей трубки, так как имеется незначитель

5

0

5

«

0

5

S

0

5

ная поверхность стенки, находящейся в контакте с жидкой фазой хладона, за счет повышенного гидравлического сопротивления потока хладагента, так как испаритель изготовлен из двух , . . рядов трубок, которые соединены последовательно и за счет слабой турбу лизации потока воздуха при прохож- дении через трубные ряды испарителя, так как игольчатые ребра повернуты «а определенный Угол в одном направлении.

Цель изобретения - повышение интенсивности теплообмена испарителя.

На фиг. 1 изображен испаритель в аксонометрии, общий вид; на Фиг. 2 - часть сечения верхних рядов испарителя , на фиг о 3 - вид А на фиг.1/ на Фиг. - змеевик испарителя, общий вид; на фиг.5 - узел I на Фиг. на фиг. 6 - заготовка змеевика испарителя.

Испаритель в сборе (фиг.1) содержит левый охлаждающий змеевик 1, правый 2, . входной коллектор 3, выходной

.

Испаритель собирается из двух змеевиков 1 и 2, при этом ребра змеевиков расположены навстречу друг другу (фиг.2).

Левый (правый) охлаждающий змеевики 1 , 2 (фиг.k) содержат несколько сребренных трубок 5, имеющих угол наклона &., равный 2-5 , относительно горизонтали, и изогнутые участки этих трубок б ,

Змеевики изготовлены из сребренной,трубки (фиг.6), профиль которой имеет цилиндрическую часть 7 где циркулирует хладон и ребра 8 по всей длине охлаждающего змеевика.

На одной горизонтальной трубке ребра 8 повернуты по часовой стрелке (фиг„5а), а на другом - против часовой стрелки (фиг.56) на угол - равный 45-90°.

Верхняя подача хладона в -испаритель через входной коллектор 3 и движение воздуха снизу позволяют организовать теплообмен в противотоке.

Расположение ребер 8 на охлаждающих трубках 5 может выполняться 3ди- наковым (фиг.За) и в шахматном порядке (фиг.36).

На фиг. 2 приведен пример расположения змеевика в шкафу холодильника между стенками 9 и 10Испаритель работает следующим образом.

Через входной коллектор 3 жидкий хладон поступает одновременно в цилиндрические части 7 оребренных трубок 5 левого 1 и правого 2 охлаждаю- . щих змеевиков, где кипит, используя для этого тепло проходящего через испаритель воздуха, который охлаждается, а газообразный хладон, получаемый при кипении через выходной коллектор t, отсасывается компрессоро холодильника.

Процесс теплообмена в охлаждающих трубках 5 испарителя происходит при расслоенном режиме течения хладона, , при этом теплопередача от стенки трубки испарителя к хладону складывается из двухчастен: теплопередачи от стенки трубки к парообразной фазе хладона и теплопередачи от стенки трубки к каждой жидкой фазе хладона.

Процесс теплопередачи характеризуется коэффициентом теплопередачи oiotm.D имеющей зависимость

-ObUi

Ч1)

где .„

оГ

па

Р

коэффициент теплопередачи

от стенки трубки к жидкой

фазе хлздоьи

коэффициент теплоотдачи от

стенки трубки к парообраз-

ной Фазе хладона; Ц - доля поверхности трубки

омываемой жидкой фазой

хладона.

Известно, что , поэтому увеличение доли поверхности омываемой жидкой фазой существенно влияет на общую эффективность испарителя.

Установлено, что при угле наклона охлаждающей трубки на угол (х1 равный 2-5°, доля поверхности омываемой жидкой фазой хладона ((J) увеличивается по сравнению с горизонтально расположенной охлаждающей трубкой примерно на 10%.

При угле ъЈ меньше 2° площадь по- вехности охлаллаюшей труЬки, омываемой жидкой фазой хладона, уменьшается и приближается к значению, почти равному, как при горизонтальном расположении охлаждающей трубки, что снижает общий коэффициент теплопередачи „

При угле tx больше 5° резко возрастает гидравлическое сопротивление цилиндрической части охлаждающей труки .и уменьшается доля поверхности охлаждавдей трубки, омываемой жидкой

Q

, 0

5

0

5

0

фазой хладона, что также ведет к снижению общего коэффициента теплопередачи „

При переменном расположении охлаждающих трубок по вертикали (фиг. О, когда ребра 8 одной охлаждающей труб- ки 5 повернуты по часовой стрелке, а расположенная над ней по вертикали другая охлаждающая трубка имеет ребра 8, повернутые против часовой, стрелки на угол Б, равный , происходит волнообразное движение 4воздуха по всему воздушному тракту испарителя, причем при прохождении воздуха через ребра каждой охлаждающей трубки происходит разрыв плавного движения воздуха, вследствие разного поворота ребер трубок, и около каждого ребра образуются небольшие завихрения, что значительно увеличивает турбулентность движения воздуха и, следовательно, повышает,коэффициент теплоотдачи от испарителя к воздуху. В этом случае практически отсутствуют застойные зоны.

При угле fb меньше 5° резко возрастает гидравлическое сопротивление испарителя прохождению воздуха, что ведет к снижению коэффициента теплоотдачи.

При угле р больше 30 коэффициент теплоотдачи не увеличивается;так как угол поворота ребра находится в условиях аналогичных углу , а кроме того, возможно механическое разрушение основания ребра.

Предлагаемая конструкция испарителя за счет змеевика из оребренных трубок, имеющих наклон 2-5° относительно горизонтали и ребер этих трубок повернутых по часовой (против часовой) стрелки на угол 5-90° попеременно на каждой трубке значительно повышает интенсивность тепло- эЪбмена и, кроме того, имеет малое гидравлическое сопротивление, достаточную поверхность теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи предлагаемого испарителя в два раза выше, чем у испарителя, имеющего горизон- тарные трубки и ребра, изготрвлен- ные из отдельных пластин.

0

Формула изобретения

Испаритель холодильного агрегата, содержащий вертикально установленный змеевик из оребренных трубок,

образующих каналы для воздуха, о т- личающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, сребренные трубки змеевика установлены с уклоном 2-5° относительно горизонтали, причем ребра одной трубки повернуты по часовой стрелке на

17

8

угол 5-90°, а ребра ЛРУГОЙ трубки повернуты против часовой стрелки на аналогичный угол, при этом трубки с противоположным направлением поворота ребер установлены в чередующемся порядке по вертикали.

Использование: изобретение ловыг шает интенсивность теплообмена испарителя, применяемого в бытовых, торговых холодильниках, морозильниках, с принудительной циркуляцией воздуха. Сущность изобретения: испаритель в сборе содержит левый охлаждающий змеевик 1, первый 2, входной коллектор 3 выходной 4. Левый (правый) охлаждающий змеевики 1(2) содержит несколько сребренных трубок 5 / имеющих угол наклона ot. равный 2-5 относительно горизонтали. Профиль сребренной трубки 5 имеет цилиндрическую часть 7 в которой циркулирует хладом, и ребра 8 по всей длине охлаждающего змеевика. На одной горизонтальной трубке 5 ребра 8 повернуты по часовой стрелке, на другой трубке 5 ребра 8 повернуты против часовой стрелки на угол /Ј , равный 45-90°. Испаритель собирают таким образом, чтобы ребра левого змеевика 1 были направлены навстречу ребрам правого змеевика 2, что позволяет осуществить противоток воздуха в межзмееви- ковом пространстве и хладона, циркулирующего в цилиндрической части 7 трубок 5. Шаг расположения ребер 8 на охлаждающих трубках 5 может выполняться одинаковым или в шахматном порядке. При угле наклона сребренных трубок 5 на угол , равный 2-5° доля поверхности омываемой жидкости фазой хла- дона увеличивается по сравнению с горизонтально расположенной сребренной трубкой, что увеличивает коэффициент теплопередачи. Поворот ребер Я охлаждающих трубок 5 на угол 45-90° на одной трубке по часовой стрелке, а на другой трубке против часовой стрелки позволяет организовать волнообразное движение воздуха по всему воздушному тракту испарителя, что значительно увеличивает турбулентность движения и, следовательно, повышает коэффициент теплоотдачи испарителя. 6 ил. 1 4ь О со с&

Фиг.2

Фиг.Х

. :FtP-4 о /

виг.5.

Редактор Ю.Петрушко

k

Фиг.е

Составитель С.Ордын.кин

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Фиг.З