close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 9216

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9216
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) F 28D 15/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ТЕПЛООБМЕННИК
(21) Номер заявки: a 20040683
(22) 2004.07.19
(43) 2006.02.28
(71) Заявитель: Научно-производственное
общество с ограниченной ответственностью "ТАСПО" (BY)
(72) Авторы: Дьяков Алексей Игоревич;
Киселев Владимир Григорьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное общество с ограниченной
ответственностью "ТАСПО" (BY)
(56) US 5921315 A, 1999.
SU 909547, 1982.
BY 2622 C1, 1999.
BY 2567 C1, 1998.
RU 2150061 C1, 2000.
RU 2061945 C1, 1996.
DE 19729496 A1, 1999.
GB 2049147 A, 1980.
BY 9216 C1 2007.04.30
(57)
Теплообменник, включающий испаритель и расположенный над ним конденсатор,
выполненные в виде двух секций из змеевиковых оребренных труб, соединенных с паровым и жидкостным коллекторами для циркуляции рабочей жидкости, отличающийся
тем, что змеевиковые оребренные трубы выполнены в виде плоских многоканальных труб с
нечетным количеством прямых участков и индивидуальным лепестковым оребрением с
противоположных сторон плоской трубы, а паровой и жидкостный коллекторы размещены в одной плоскости и включают по два участка, расположенных перпендикулярно друг
Фиг. 1
BY 9216 C1 2007.04.30
к другу, участок соединения с змеевиковыми трубами испарителя и участок соединения с
змеевиковыми трубами конденсатора, при этом каждый участок жидкостного коллектора
установлен параллельно одному из участков парового коллекторов, а змеевиковые трубы
испарителя и конденсатора одним концом соединены с жидкостным коллектором, а другим - с паровым, причем место соединения каждой змеевиковой трубы с паровым коллектором расположено выше места соединения ее с жидкостным коллектором.
Изобретение относится к теплотехнике, в частности - к теплообменным устройствам
для утилизации тепла в сушильных установках, системах вентиляции и кондиционирования и направлено на усовершенствование конструкции таких теплообменных устройств.
Известен теплообменник (патент SU 909547, 1982), состоящий из набора отдельных тепловых труб с оребренной внешней поверхностью, в котором зона испарения рабочей
жидкости расположена в потоке нагретого воздуха, а зона конденсации - в потоке холодного воздуха. Большую долю в затратах на изготовление такого теплообменника занимают операции вакуумирования, заполнения рабочей жидкостью и герметизации каждой
отдельной тепловой трубы, что приводит к увеличению как трудоемкости изготовления
устройства так и его себестоимости.
На снижение трудоемкости и себестоимости изготовления теплообменника направлено
техническое решение, предложенное в патенте US 5924479 А, 1999. Данная цель достигается тем, что теплообменник выполнен в виде набора оребренных змеевиковых тепловых
труб, одни участки которых расположены в потоке нагретого воздуха, а другие участки - в
потоке холодного воздуха. При этом на внутренней поверхности трубы участков в нагретом
потоке воздуха происходит испарение рабочей жидкости, а на внутренней поверхности
трубы участков в холодном потоке воздуха происходит конденсация ее паров. В паровом
канале каждого прямого участка змеевиковой трубы имеет место встречное движение потоков пара и конденсата. Взаимодействие этих потоков снижает скорость возврата рабочей
жидкости в зону испарения и ограничивает теплопередающие характеристики устройства.
Кроме этого, в данной конструкции змеевиковой тепловой трубы, имеющей одну общую
полость, из-за неравномерности условий теплообмена при длительной эксплуатации происходит перераспределение рабочей жидкости между прямыми участками змеевиковой
трубы, что снижает эффективность устройства.
Наиболее близким к заявляемому объекту по техническому существу и достигаемому
эффекту является техническое решение, предложенное в патенте US 5921315 А, 1999. В
соответствии с этим изобретением теплообменник включает испаритель и расположенный
над ним конденсатор, выполненные в виде секций из змеевиковых оребренных труб, которые
соединены между собой паровым и жидкостным коллекторами для циркуляции рабочей
жидкости. Такая конструкция теплообменника позволяет обеспечить однонаправленное
движение теплоносителя в полости тепловой трубы, что обеспечивает высокие теплопередающие характеристики теплообменника. Однако в данной конструкции не до конца решена проблема снижения трудоемкости и себестоимости изготовления теплообменника.
Это связано с тем, что для обеспечения больших значений тепловых потоков и высокой
эффективности теплообменника необходимо в каналах для нагретого и холодного воздуха
как по фронту, так и по глубине, размещать набор тепловых труб, для каждой из которых
необходимо выполнить операции вакуумирования, заполнения рабочей жидкостью и герметизации. Это увеличивает трудоемкость изготовления и себестоимость конструкции, а
также усложняет обслуживание теплообменника в период эксплуатации.
Данное изобретение решает техническую задачу усовершенствования конструкции теплообменника включающего испаритель и расположенный над ним конденсатор, выполненные в виде секций из змеевиковых оребренных труб, которые соединены между собой
паровым и жидкостным коллекторами. Оно обеспечивает снижение трудозатрат на изготовление теплообменника и простоту обслуживания в период его эксплуатации.
2
BY 9216 C1 2007.04.30
Решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что змеевиковые оребренные трубы выполнены в виде плоских многоканальных труб с нечетным количеством
прямых участков и индивидуальным лепестковым оребрением с противоположных сторон
плоской трубы, а паровой и жидкостный коллекторы, размещены в одной плоскости,
включают по два участка, расположенных перпендикулярно друг к другу участка, участок
соединения с змеевиковыми трубами испарителя и участок соединения с змеевиковыми
трубами конденсатора, при этом каждый участок жидкостного коллектора установлен параллельно одному из участков парового коллектора, а змеевиковые трубы испарителя и
конденсатора одним концом соединены с жидкостным коллектором, а другим - с паровым, причем место соединения каждой змеевиковой трубы с паровым коллектором расположено выше место соединения ее с жидкостным коллектором.
Сущность изобретения поясняется на рисунках, на которых представлены:
на фиг. 1 - вид теплообменника со стороны потоков нагретого и холодного воздуха,
на фиг. 2 - элемент многоканальной плоской трубы с лепестковым оребрением.
Заявляемый теплообменник содержит испаритель 1 и расположенный над ним конденсатор 2, которые сообщаются между собой паровым коллектором 3 и жидкостным коллектором 4. Испаритель 1 и конденсатор 2 выполнены из параллельно подсоединенных к
паровому коллектору 3 и жидкостному коллектору 4 плоских змеевиковых многоканальных труб 5, которые на внешней поверхности имеют лепестковое оребрение 6. Использование в конструкции теплообменника плоской многоканальной трубы 5 позволяет без
дополнительных трудозатрат изготовить теплообменник любой глубины по направлению
движения потока воздуха. Это увеличивает площадь теплообмена до требуемой величины
и повышает эффективность теплообменника. Лепестковое оребрение 6 необходимо для
того, чтобы обеспечить высокую эффективность теплообмена в испарителе теплообменника при конденсации паров влаги из потока нагретого воздуха, что имеет место при его
использовании в системах вентиляции, кондиционирования и в сушильных установках.
Паровой коллектор 3 и жидкостный коллектор 4 расположены в одной плоскости. Паровой коллектор 3 состоит из двух участков: участок 7, к которому подсоединены змеевиковые трубы 5 конденсатора 2, и участок 8, к которому подсоединены змеевиковые трубы 5
испарителя 1. Жидкостный коллектор 4 также состоит из двух участков: участок 9, к которому подсоединены змеевиковые трубы 5 конденсатора 2, и участок 10, к которому подсоединены змеевиковые трубы 5 испарителя 1. Участок 7 расположен перпендикулярно
участку 8 и параллельно участку 9, а участок 10 расположен перпендикулярно участку 9 и
параллельно участку 8. При этом змеевиковые трубы 5 имеют нечетное количество прямых
участков, что дает возможность подключить трубы к коллекторам 3 и 4 с противоположных
сторон прямых участков и обеспечивает расположение коллекторов 3, 4 и змеевиковых
труб 5 в одной плоскости. Расположение коллекторов 3 и 4 в одной плоскости обеспечивает максимальный гидравлический напор для возврата рабочей жидкости из конденсатора в
испаритель и, следовательно, максимальную величину передаваемого теплообменником
теплового потока.
В испарителе 1 и конденсаторе 2 места соединения 11 змеевиковых труб 5 с жидкостным коллектором 4 расположены выше мест соединения 12 змеевиковых труб 5 с паровым коллектором 3. Такое подсоединение змеевиковых труб 5 обеспечивает равномерную
подачу рабочей жидкости в испаритель 1 и эффективный отвод конденсата влаги с внешней поверхности его труб 5, а также минимальные потери давления при движении двухфазного потока в конденсаторе 2. Все это обеспечивает эффективную передачу теплового
потока.
Как видно из описания конструкции и фиг. 1, в предлагаемом техническом решении теплообменник, предназначенный для передачи больших тепловых потоков, имеет развитую
теплообменную поверхность и одну полость для осуществления испарительноконденсационного цикла тепловой трубы. Это обеспечивает минимально возможные за3
BY 9216 C1 2007.04.30
траты на операции вакуумирования, заполнения рабочей жидкостью и герметизации. Это
упрощает также процесс обслуживания и ремонта теплообменника в процессе эксплуатации, так как контролируется функционирование только одного элемента с испарительноконденсационным циклом.
Работа заявляемого теплообменника отличается от работы известного теплообменника
только условиями протекания теплообменных процессов, своей эффективностью и заключается в следующем: при циркуляции теплого воздуха через испаритель 1 рабочая жидкость поступает из участка 10 жидкостного коллектора 4 в его змеевиковые трубы 5 и,
двигаясь в каналах труб, испаряется, при этом за счет испарения от стенок внутренних каналов труб отнимается тепло, которое поступает к стенкам от потока нагретого воздуха;
образовавшийся в каналах змеевиковых труб 5 испарителя 1 пар рабочей жидкости поступают в полость участка 8, затем участка 7 парового коллектора 3 и подаются в каналы
змеевиковых труб 5 конденсатора 2; в каналах змеевиковых труб 5 конденсатора 2 при
конденсации паров рабочей жидкости происходит отдача тепла сначала стенкам труб, а
затем потоку холодного воздуха; образовавшийся конденсат поступает в участок 9 и под
действием сил гравитации затем направляется в участок 10 жидкостного коллектора 4, что
обеспечивает непрерывность работы устройства.
При движении парожидкостного потока через змеевиковые трубы 5 испарителя 1 и
конденсатора 2, а также через коллекторы 3, 4 имеют место потери давления. Эти потери
давления компенсируются превышением уровня рабочей жидкости в участке 9 коллектора
4 над местами соединений 12 змеевиковых труб 5 испарителя 1.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
379 Кб
Теги
9216, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа