Теплопередающее устройство Советский патент 1977 года по МПК F28D15/04 F28D11/02 

трубы, установленные один относительно другого с зазором.

На фнг. 1 изображено предлагаемое теплопередающее устройство в разрезе; на фиг. 2- сечение А-А, фиг. 1; на фиг. 3 - узел I, фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, в центральной части которого в подшипниках 2 укреплен вал 3, центробежную тепловую трубу 4, на торцовых поверхностях которой установлены газоуплотняющие цилиндрические перегородки 5, разделяющие корпус на камеры 6-9, рабочие лопатки 10, установленные концентрично относительно оси вала 3, и чередующиеся с нанравляющими лопатками 11, закрепленными на внутренней поверхности корпуса 1, и размещенные между перегородкой 5 и корпусом 1 лабиринтовые уплотнения 12.

Во внутренней полости центробежной тепловой трубы 4 между занами испарения и конденсации прикреплены с зазором 13 к торцовым внутренним стенкам концентрические обечайки-каплеуловители 14. Внутренняя поверхность тепловой трубы 4 в зоне испарения покрыта распределительным фитилем 15, концы которого пропущены в концентрические камеры обечаек - каплеуловителей, снабженных буртиками 16.

На торцовых стенках корнуса 1 установлены входные патрубки 17 и выходные патрубки 18 холодной зоны и входные патрубки 19 горячей зоны. Выходные патрубки 20 горячей зоны закреплены на периферийной поверхности корпуса 1. В корпусе 1 установлены лабиринтовые уплотнения 21.

Тенлообменное устройство работает следующим образом.

При подводе горячих газов, отработавщих, например, в газовой турбине, к входным патрубкам 17 на первом ряде трубинных рабочих лопаток 10 по ходу газа в направлении к периферии происходит срабатывание давлений и теплосодержаний. Газ расширяется в межлопаточном пространстве первого ряда турбинных рабочих лопаток 10. Возникающая при этом реактивная сила приводит во вращение вал 3 теплообменника и установленную на нем тепловую трубу 4. Внутренняя полость тепловой трубы частично заполнена рабочим теплом, в качестве которого в зависимости от режима работы могут быть использованы высокотемпературные теплоносители, вода, низкотемпературные теплоносители. Далее газ изменяет направление своего движения в направляющих лопатках 11 и входит во второй ряд турбинных рабочих лопаток 10, в которых рабочий процесс протекает аналогично первому ряду.

При прохождении горячего газа через турбинные рабочие лопатки 10 происходит интенсивная турбулизация потока, что увеличивает коэффициент теплопередачи от газа к поверхности периферийной зоны тепловой трубы. Отработавшие газы отводятся через выходные патрубки 20.

Отвод тепла от периферпйной зоны тепловой трубы производится за счет испарения рабочего тела, равномерно распределяемого ио внутренней поверхности тепловой трубы за счет распределительного фитиля 15. Поток пара, пройдя зазор 13, поступает в центральную зону тепловой трубы, где происходит конденсация пара и передача тепла от стенки тепловой трубы и рабочих лопаток 10 холодному газу, поступающему через входной патрубок 17 и отводимому через выходной патрубок 18.

Рабочие лоиатки 10 и направляющие И конструктивно выполняются аналогично лопаточному аппарату радиального турбокомпрессора и служат для организации перемещения нагреваемого газа через теплообменное устройство. Коэффициент теплообмена от стенки тепловой трубы к холодному газу значительно интенсифицируется за счет турбулизации потока в рабочих 10 и направляющих 11 лопатках. При вращении теиловой трубы 4 происходит передача энергии, например, от первого ряда рабочих лопаток 10 потоку подогреваемого газа. При этом скорость газа увеличивается.

1 происходит

В направляющих лопатках преобразование кинетической энергии в потенциальную- давление газа возрастает. На следующих рядах рабочих и направляющих лопаток турбокомпрессора процессы происходят аналогично. Количество рядов рабочих и направляющих лопаток радиального турбокомпрессора выбирается в зависимости от требуемого давления в выходном патрубке 18.

Скоиденсировавшееся в центральной (холодной) зоне тепловой трубы рабочее тело отбрасывается центробежной силой, собирается в концентрических обечайках-каплеуловителях 14, выполненных с буртиками 16 и при помощи распределительного фитиля 15 равномерно распределяется по внутренней поверхности периферийной зоны тепловой трубы 4. Распределительный фитиль 15 пропущен через зазор 13 внутрь обечаек-каплеуловителей 14.

Работа теплопередающего устройства осуществляется в условиях, когда подвод мощности к валу отсутствует, горячая периферийная зона тепловой трубы работает в качестве радиальной реактивной турбины, а холодная - центральная в качестве радиальнсто турбокомпрессора.

Работа предложенного теплопередающего устройства может осуществляться и при иных рабочих схемах, например:

холодная центральная зона работает в качестве турбины, а горячая периферийная зона- в качестве турбокомпрессора, при отсутствии подвода мощности к валу 3;

к валу 3 подводится мощность, например от электродвигателя, при этом горячая периферийная и холодная центральная зоны работают в качестве радиального

туроокомпрессора.

Формула изобретения

1. Теплопередающее устройство, содержащее размеи е1П ую внутри центробежную теилогзую трубу, снабженную рабочими лопатками па каружной новерхности, чередующимися с неиодвижными лопатками, закрепленным : на внутренних стенках корнуса, внутри кото)ого размещена газоуплотняющая перегородка, разделяющая его на камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения компактности, труба выполнена в внде нлоского диска, рабочие лопатки расположены на С1Ч) торцовых поверхностях, а перегиродка выполнена в виде цилиндрической обечайки.

2. Устройство по н. 1, о т л и ч а ю щееся тем, что на внутренних стенках диска установлены каплеуловители с буртиками, соединенные с капиллярно-пористой структурой, размеи1;енной в зоне испарения трубы, и установленные один относительно другого с зазором.

Источники информации, нринятые во внимание нрн экспертизе:

1. Патент Англии N° 1361047, кл. F 4S, 1974 г.

ю

77

ю

/7

W

S

13