Испаритель Советский патент 1992 года по МПК F25B39/02 F25D3/00 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к теплообменным аппаратам систем охлаждения с аккумулятором холода, работающим при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса. i

Известен испаритель, содержащий кожух, в котором находится аккумулирующее вещество, аккумулятор холода и ряды горизонтально расположенных в шахматном порядке труб хладагента и теплоносителя, концы которых соответственно перекрестно соединены калачами и снабжены поперечными пластинчатыми ребрами, каждое из которых объединяет не менее двух рядов труб. В качестве аккумулирующего вещества используют, например, эвтектическую смесь или кристаллогидраты. Недостатком данного испарителя является то, что он имеет сравнительно невысокую эффективность при работе как в цикле а ккумуляции холода (при заморозке аккумулирующего вещества в интервалах между импульсами подачи нагрузки), так и в цикле оттайки (при пиковом импульсе тепловой нагрузки). Отмеченный недостаток объясняется особенностями конструкции испарителя и спецификой его эксплуатации. Так, в цикле аккумуляции холода тепло замораживаемой жидкой фазы передается хладагенту как через аккумулирующее вещество, так и через торцевые сечения ребер, предварительно поступив к последним через боковые поверхности. В цикле оттайки тепло хладагенту передается от теплоносителя через трубы, в которых он циркулирует, через торцевые сечения ребер и смежные трубы, в которых кипит хладагент, через боковые поверхности ребер, а также твердой фазе аккумулирующего вещества, вызывая его плавление и превращая его в жидкую фазу. Однако в связи с очень низкими значениями коэффициентов теплопроводности, как воды ( Я 0,560 Вт/(м-К)), так и льда ( Я 2,21 Вт/(м-К)), тепловой поток через аккумулирующее вещество крайне незначителен. В то же время тепловой поток через ребра значительно выше в связи с более высокими их коэффициентами теплопроводности. Так, например, при выполнении ребер из меди - Я м 398 Вт/(м-К), из алюминия - Яал 218 Вт/(м-К), так как ребра в описываемом испарителе расположены с определенным шагом (например, 0,003 м), а толщина их на порядок меньше (например, 0,0003 м), то в связи с незначительной площадью их поперечного сечения, передаваемое через них суммарное количество тепла недостаточно велико и для его повышения необходимо

либо увеличивать количество ребер, уменьшая их шаг, либо увеличивать дайну аппарата. При этом повышается масса во всех случаях, уменьшается количество аккумулирующего вещества в первом и увеличиваются габаритные размеры во втором случае.

Цель изобретения - повышение эффективности и уменьшение массогабаритных характеристик.

0 Указанная цель достигается тем, что в трубчато-ребристом испарителе пространство между ребрами и трубами по высоте ребер заполнено эластичным капиллярно- пористым теплопроводным материалом со

5 сквозными порами, например композитным, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер и труб.

Наличие между ребрами и трубами по высоте ребра эластичного капиллярно-по0 ристого теплопроводного материала со сквозными порами, позволяющее проникнуть аккумулирующему веществу, повышает эффективность теплопередачи как в процессе аккумуляции, так и оттайки за счет увели5 чения суммарного теплового потока во всех процессах фазового перехода.

На фиг. 1 представлен испаритель с капиллярно-пористым материалом; на фиг. 2 трубчато-ребристый элемент этого испари0 теля.

Испаритель содержит кожух 1, в котором расположен аккумулятор холода 2 и ряды 3 горизонтально установленных труб для хладагента 4 и теплоносителя 5 с попереч5 ными пластинчатыми ребрами 6. Концы труб 4 и 5 снабжены калачами 7 для перекрестного их соединения. Трубы 4 и 5 расположены в шахматном порядке, а каждое ребро 6 объединяет не менее двух рядов 3 труб 4 и

0 5, Ребра 6 размещены на трубах 4 и 5 с шагом 8. Аккумулятор холода 2 - это вода, эвтектическая смесь или кристаллогидраты. Пространство между трубами 4, 5 и ребрами 6 заполнено эластичным , капиллярно-по5 ристым материалом 9 со сквозными порами, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер б и труб 4 и 5, Подача теплоносителя от потребителя осуществляется в подающий коллектор 10, а выход - через

0 выходной коллектор 11. Вход хладона от холодильной машины осуществляется через коллектор 12, а выход - через коллектор 13, уровень жидкой фазы аккумулирующего вещества контролируется поплавковым указа5 телем уровня 14,

Испаритель работает следующим образом.

Теплоноситель, например воду, рассол, или водоспиртовый раствор подают через подающий коллектор 10 снизу в трубы 5, а

отбирают к потребителю - через выходной коллектор 11. Хладон от холодильной машины подают через коллектор 12 в трубы 4, а выход паров осуществляют через коллектор 13. Теплообмен между теплоносителем и хладоном осуществляется через ребра 6, а также с помощью теплоаккумулирующего вещества аккумулятора холода 2, которое изменяет свое фазовое состояние в зависимости от направления теплового потока. Кроме того, часть теплового потока проходит через поры эластичного теплопроводного капиллярно-пористого материала 9, имеющего плотное соединение с поверхностью ребер 6 и труб 4 и 5. В интервале между импульсами при подаче нагрузки, при работающей холодильной машине, парожидко- стную смесь хладона подают в трубы аппарата, где хладон испаряется, охлаждая трубы 4, ребра 6 и аккумулирующее вещество, находящееся в порах теплопроводного капиллярно-пористого материала 9. Тепло- аккумулирующее вещество охлаждается от боковой поверхности ребер 6 от контакта со всеми порами капиллярно-пористого материала, переходит в твердую фазу в объеме, определяемом шагом 8 между ребрами 6. При изменении фазового состояния в процессе перехода аккумулирующего вещества из жидкого состояния в твердое разрыв пор капиллярно-пористого теплопроводного материала 9 не произойдет, т. к. материал - эластичный, а поры - сквозные. При подаче импульсной нагрузки холодильная маши- на продолжает работать, охлаждая теплоноситель, протекающий по смежным трубам 5. В связи с тем, что величина нагрузки в пик превосходит холодопроизводи- тельность холодильной машины, разница компенсируется за счет интенсивного перехода в жидкую фазу теплоаккумулирующего

вещества аккумулятора холода 2 из объема, определяемого шагом 8 между ребрами 6. Эффективность процесса увеличивается за счет теплового потока от труб 5 к трубам 4,

от ребер б к теплоэккумулпрующему веществу, а также за счет теплового потока при таянии теплоаккумулирующего вещества в сквозных порах эластичного капиллярно- пористого материала 9. В процессах фазового перехода уровень жидкой фазы теплоаккумулирующего вещества контролируется в кожухе 1 с помощью поплавкового указателя уровня 14, импульсы которого используют для автоматизации системы охлаждения.

Таким образом, предлагаемое изобретение, используя специфику регламентированных параметров импульсной нагрузки позволяет повысить эффективность теплопередачи за счетувеличения эффективности суммарного теплового потока во всех процессах фазового перехода,

Формула изобретения

Испаритель, содержащий кожух, аккумулятор холода, ряды горизонтально расположенных в шахматном порядке труб для хладагента и теплоносителя, концы которых соответственно перекрестно соединены каламами и снабжены поперечными пластинчатыми ребрами, каждое из которых объединяет не менее двух рядов труб, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности и уменьшения его массогабзритных характеристик, пространство между ребрами и трубами по высоте ребер заполнено эластичным капиллярно-пористым теплопроводным материалом со сквозными порами,.например композитным, имеющим

плотное соединение с поверхностью ребер и труб.

Изобретение относится к холодильной технике и может использоваться в системах охлаждения с аккумулятором холода, работающих при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса. Сущность изобретения заключается в том, что испаритель содержит кожух 1, в котором 7 К П I i Ј находится аккумулирующее вещество-аккумулятор холода 2 и ряды 3 горизонтально установленных труб для хладона 4 и теплоносителя с поперечно-пластинчатыми ребрами, размещенными с шагом 8. Концы труб снабжены калачами 7 для перекрестного их соединения. Трубы расположены в шахматном порядке, а каждое ребро объединяет не менее двух рядов труб. Пространство между трубами по высоте ребер заполнено эластичным теплопроводным капиллярно-пористым материалом 9 с разомкнутыми порами, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер и труб. Поры капиллярно-пористого материала и пространство между-ними заполнено аккумулирующим веществом 2. Возможно выполнение испарителя с замещенными ребрами по высоте капиллярно-пористым материалом, находящимся в контакте с трубами. 2 ил. СО С # 7 ;j vi vi о ю 4 со |