Теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике и является усовершенствованием технического решения по авт.св. СССР № 1185045, МКИ F 28 D 15/02.

Известный теплообменник по основному авторскому свидетельству содержит: пучок тепловых труб с зонами испарения, транспорта и конденсации,закрепленные в трубной доске, разделяющей каналы для теплообменивающих сред, и расположенные в каналах под пучком распределительные решетки для размещения дисперсной насадки, причем зоны транспорта изогнуты относительно зон испарения и конденсации, расположенных параллельно трубной доске, а распределительные решетки выполнены ступенчатыми. На распределительных решетках находятся шарики псевдоожиженного слоя.

Недостатком теплообменника по основному авторскому свидетельству является низкая термодинамическая эффективность из-за потерь энергии при нагреве теплоносителя за счет неравномерности его нагрева по сечению канала теплообменивающих сред (в центре температура и скорость теплоносителя будет выше, чем у стенок). При

смешении потоков теплоносителя с различными температурами возникают потери, приводящие к снижению общей температуры теплоносителя (см. Семенюк Л.Г, Потери энергии рабочих тел при смешении теплоносителей, ИФЖ, т. 44, N 6, 83г. с. 913-923), Неравномерность температур теплоносителя возникает из-за различной степени интенсификации теплообмена у стенок канала и в его центре. Как известно (см. Идельчик И.Е, Справочник по гидравлическим сопротивлениям М-Л Госэнергоиз- дат), в центре канала 1/3 сечения скорость потока при турбулентном режиме, который в большинстве наблюдается в промышленных теплообменных аппаратах, на 25-30% выше чем у стенок, Такое распределение скоростей приводит к тому, что в теплообменнике по основному изобретению интен- сификация теплообмена за счет слоя псевдоожиженного дисперсного материала происходит неравномерно, в результате чего верхней части зон испарения и конденсации тепловых труб, расположенных у стенок каналов и трубной доски, не соприкасаются с дисперсным теплоинтенсифицирующим материалом, при этом интенсивность теплосл

С

VI

О

СА 00 СЛ СО

ю

обмена снижается, а температура нагреваемого теплоносителя понижается.

Целью дополнительного изобретения - повышение эффективности путем интенсификации теплообмена в зонах каналов теп- лообменивающих сред.

Поставленная цель достигается тем, что на ступенях решеток, расположенных у стенок каналов теплообменивающих сред и трубной доски, размещен дополнительный слой дисперсной насадки, плотность элементов которого ниже плотности элементов основного слоя.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый теплообменник; на фиг.2 - его сечение.

Теплообменник содержит: пучок тепловых труб с зонами испарения 1, транспорта 2 и конденсации 3, закрепленных в трубной доске 4, разделяющей каналы для теплообменивающих сред и расположенные в каналах под пучком распределительные решетки, содержащие центральные 5 и 6 и боковые 7 и 8 секции, размещенные у стенок теплообменных каналов и трубной доски 4. Зоны испарения 1 и конденсации 3 расположены параллельно трубной доске 4, а зоны 2 транспорта изогнуты относительно зон испарения 1 и конденсации 3. Распределительные решетки выполнены ступенчатыми, а на ступенях расположены элементы псевдоожиженного слоя 9. Причем по секциям решеток, расположенныхустеноктеп- лообменных каналов и трубной доски, размещены дополнительные элементы 10 псевдоожиженного слоя, плотность которого на 25-30% ниже основного.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагретый воздух проходит через ступенчатую распределительную решетку. Псевдоожиженный слой 9 по центральной 5 и боковых секциях 7 (основной 9 и дополнительной 10) под действием скорости воздуха в центральной части порядка 10 м/с и боковых порядка 7 м/с приходит в движение и равномерно псевдоожижаются по всей поверхности нагрева испарительной 1 части тепловых труб, турбулизируя воздух и равномерно интенсифицируя теплоотдачу. Теплота передается промежуточному теплоносителю. Последний кипит, его пары,

поднимаясь конденсируются в зонах конденсации 3. Теплота, выделяемая при конденсации передается холодному воздуху, который подается через распределительную решетку. Под действием скоростей воздуха в центре канала и в боковых зонах и благодаря наличию в боковых секциях решетки 8 шариков меньшей плотности, чем в центральной, слой равномерно псевдоожи- жается, турбулизируя поток нагреваемого

воздуха и интенсифицируя теплоотдачу.

Соприкасаясь со стенами труб и проникая в межтрубное пространство, шарики очищают также всю поверхность нагрева от пыли.

Такая конструкция теплообменника позволяет за счет применения в боковых и центральной зоне элементов псевдоожижа- емого слоя, соответственно, меньшей и большей плотности равномерно по всей поверхности нагрева зон испарения и конденсации интенсифицировать теплообмен и снизить теплодинамические потери тепла. Формула изобретения Теплообменник по авт.св. № 1185045,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем интенсификации теплообмена в пристенных зонах, на ступенях распределительных решеток, расположенных у стенок каналов

и трубной доски, размещен дополнительный слой дисперсной насадки, плотность элементов которого ниже плотности элементов основного слоя.

&

О

о о о о о

о ооо о ооо о ооо

О 000 О 000 О 000

Фиг. 2

Использование: для утилизации тепла воздушных и газовых потоков для систем вентиляции и кондиционирования судов, зданий и сооружений. Сущность изобретения: на ступенях распределительных решеток возле стенок каналов и трубной доски расположен дополнительный слой дисперсной насадки. Плотность элементов этого слоя ниже плотности элементов основного слоя. 2 ил.

Фиг1