Теплообменник и способ его изготовления Советский патент 1992 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении теплообменников с аккумулированием тепла.

Известен теплообменник, содержащий кольцевые корпуса, каждый из которых выполнен с внутренней и наружной обечайками, соединенными теплопроводными ребрами, и заполнен теплоаккумулирую- щим веществом с фазовым переходом в ра бочем диапазоне температур 1.

Недостатком этого теплообменника является высокая материалоемкость.

Известен теплообменник, содержащий кольцевой корпус, образованный коаксиальным внутренней и наружной обечайками и частично заполненный теплоносителем.

претерпевающим в зоне рабочих температур фазовый перэход, и установленную в корпусе с примыканием к обечайкам капиллярно-пористую насадку 2.

Известен способ изготовления теплообменника, включающего внутреннюю и нарухную обечайки корпуса, путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствору и последующего-спекания металлического порошка 3.

Данные способ л устройство 2,3 являются наиболее близкими к изобретению

VJ Јь Os

ю о

Недостатки их заключаются в невысокой экономичности и повышенной материалоемкости.

Цель изобретения - повышение экономичности и снижение материалоемкости.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - эластичная полимерная лента, продольный разрез; на фиг. 4 - элементы теплообменника перед операцией пропитывания, поперечный разрез.

Теплообменник содержит кольцевой корпус 1, образованный коаксиальными внутренней 2 и наружной 3 обечайками и частично заполненный теплоносителем, претерпевающим в зоне рабочих температур фазовый переход, и установленную в корпусе 1 с примыканием к обечайкам 2 и 3 капиллярно-пористую насадку 4, выполненную в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увзличиваются от оси к периферии. Насадка 4 выполнена из ячеистой полимерной ленты 5, края 6 и 7 которой образуют в теплообменнике стык 8, Внутрь обечайки 2 заведен трубопровод 9. Корпус 1 снабжен заправочным штуцером 10 и покрыт снаружи теплоизоляцией (на фиг. не показана).

Способ изготовления теплообменника осуществляют следующим образом.

Вырезают сетчато-ячеистую эластичную полимерную ленту 5 в форме прямоугольника так, чтобы направления осей пор было перпендикулярно ее поверхности, контактирующей после сборки теплообменника с обечайками 2 и 3. Ленту 5 размещают (обворачивают) вокруг внутренней обечайки 2 до совмещения встык ее краев 8 и 7, которые скрепляют любым известным способом (сшиванием, склеиванием ит.п.) с образованием стыка 8. При сгибании ленты 5 происходит сжатие внутренних и растяжение наружных ее слоев, в результате чего поры после изготовления теплообменника имеют форму, близкую к конической, т.е. их эффективный диаметр увеличивается от центра теплообменника к периферии.

Приготавливают суспензию металлического, например медого, порошка в растворе органического вещества - высокомолекулярных стабилизирующих добавок, и пропитывают этой суспензией ленту, размещенную вокруг обечайки 2. Подвергают ленту 5 конвективной сушке, удаляя растворитель, после чего, нагревая, удаляют полимерный материал. Затем, повышая температуру, оплавляют поверхность частиц металлического порошка, спекая последний,

При использовании ленты 5 из пенополиуретана целесообразно вырезать ее так, чтобы направление вспенивания пенополиуретана совпадало с направлением радиуса

обе чаек 2 и 3 после размещения ленты 5 в теплообменнике. Обработку при выполнении ленты 5 из пенополиуретана производят при режимных параметрах: сушку при температуре 25...40°С и скорости обдува

0,5...2 м/с; удаление пенополиуретана при скорости нагрева 100°С/ч и нагреве от 200 до 600°С; изотермическая выдержка 1 ч, после чего спекание при температуре, зависящей от материала металлического порошка.

Если последний выполнен из немагнитного материала, сушку можно производить ускоренно токами высокой частоты при объемном нагреве. При использовании ферромагнитных материалов хорошие результаты получены при нагреве токами промышленной частоты.

При работе теплообменника греющий теплоноситель прокачивают через трубопровод 9. Находящийся в корпусе 1 фазоизменяемый теплоноситель, например моногексан, плавится и аккумулирует тепло. Процесс плавления происходит с повышенной интенсивностью, поскольку за счет увеличения радиуса пор от оси к периферии

транспортирование расплава фазоизменяе- мого материала будет усиливаться за счет разной Кривизны менисков жидкости в конических капиллярах. В конце процесса аккумулирования весь фазоизменяемый

жидкий теплоноситель за счет капиллярных сил переместится к внутренней обечайке 2. При частичном испарении моногексана пар будет вытесняться в направлении наружной обечайки 3 и конденсироваться.

Разрядка теплообменника при прокачивании холодного теплоносителя по трубопроводу 9 также будет происходить достаточно интенсивно, так как фазоизменяемый жидкий теплоноситель в корпусе 1

соприкасается с внутренней обечайкой 2.

Формула изобретения 1. Теплообменник, содержащий кольцевой корпус, образованный коаксиальными внутренней и наружной обечайками и частично заполненный теплоносителем, претерпевающим в зоse рабочих температур фазовый переход, и установленную в корпусе с примыканием к обечайками капилляр- 5 но-пористую насадку, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения материалоемкости путем интенсификации теплообменных процессов, ка- пиллррно-пористая насадка выполнена в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии,

2. Способ изготовления теплообменника, включающего внутреннюю и наружную обечайки корпуса, путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствора и последующего спекания металлического порошка, отличающий- с я тем, что, с целью повышения экономичности и снижения материалоемкости теплообменника путем интенсификации теплообменных процессов, перед пропитыванием суспензией ленту размещают вокруг внутренней обечайки корпуса до совмещения ее краев для последующего скрепления

их между собой.

Использование: при разработке тепловых аккумуляторов. Сущность изобретения: теплообменник содержит кольцевой корпус 1 с коаксиальными внутренней 2 и наружной 3 обечайками, частично заполненный фазо- изменяемым теплоносителем, и установленную в корпусе с примыканием к обечайкам 2 и 3 капиллярно-пористую насадку 4, выполненную в виде единой металлической втулки, пористость и эффективный диаметр пор которой увеличиваются от оси к периферии. Теплообменник изготовляют путем пропитывания эластичной ячеистой полимерной ленты суспензией из металлического порошка в водном растворе высокомолекулярных стабилизирующих добавок, удаления указанного раствора и спекания порошка, причем перед пропитыванием ленту размещают вокруг обечайки 2 до совмещения ее краев для последующего скрепления их между собой. Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить материалоемкость. 4 ил. Ё

4

шшш

ыш Mbwlmmw

.

V.VЛ х

J

Фаг.1

Фиг.З

А-А

4

Фиг. 1