ТЕПЛООБМЕННИК

ТЕПЛООБМЕННИК
Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к конструкции теплообменников, работающих на нагретой жидкой среде.
Известен теплообменник [Свидетельство на полезную модель №27691 RU. Теплообменник / В.В. Стулов, Ю.Г. Кабалдин, Б.Н. Марьин и др. Опубл. 10.02. 2003 г.], содержащий корпус с поперечной перегородкой в виде пластины, установленной в нем с образованием каналов для теплообменивающихся сред, оребренные термосифоны, закрепленные в перегородке, термопары в каналах испарительной и конденсационной частей термосифонов, система автоматического регулирования работой теплообменника, опорные элементы в верхней части теплообменника, включающие винты, закрепленные на крышке.
Недостатки известного теплообменника заключаются в следующем:
1. Отсутствие сведений о расположении в перегородке оребренных термосифонов, а также о соотношении их параметров не позволяет организовать высокоэффективную передачу тепла в теплообменнике.
2. Отсутствии сведений о оребрении термосифонов.
3. Отсутствии достаточного количества термопар и мест их расположения.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого теплообменника, заключается в повышении эффективности передачи им тепла.
Заявляемый теплообменник характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: корпус с поперечной перегородкой и установленной в нем с образованием каналов для теплообменивающихся сред; оребренные термосифоны в перегородке; патрубки; термопары в каналах; 2
система автоматического управления работой теплообменника; опорные элементы в верхней части теплообменника, включающие винты, закрепленные на крышке.
1
2
1
2
к
и
к
и
Отличительные признаки: оребрение термосифонов выполнено только в их конденсационной части; термосифоны в теплообменнике расположены в шахматном порядке по ходу греющей и холодной среды; диаметр оребрения «d» и диаметр труб термосифонов «d» связаны соотношением d/d=l,5-1,75; высота термосифона в конденсационной «ℓ» и в испарительной части «ℓ» связаны соотношением ℓ/ℓ=1,05-1,25; термопары на поверхности термосифона в его испарительной и конденсациионной части; термопары на входе и выходе холодной и греющей среды из каналов теплообменника.
Причинно - следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого теплообменника и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Оребрение термосифонов только в их конденсационной части позволяет отвести количество тепла, подводимого к их испарительной части.
Расположение в теплообменнике термосифонов в шахматном порядке по ходу греющей и холодной среды обеспечивает компактное расположение термосифонов и высокую эффективность их разогрева греющей средой по сравнению, например, с их коридорным расположением.
1
2
1
2
Уменьшение соотношения d/d<1,5 (где d - диаметр оребрения, d - диаметр труб термосифонов) приводит к нецелесообразному увеличению скорости холодной среды для организации нужного теплообмена, увеличению расхода электроэнергии и мощности привода электродвигателя вентилятора.
1
2
Увеличение соотношения d/d>1,75 приводит к нецелесообразному увеличению габаритов теплообменника и его массы.
к
и
к
и
Уменьшение соотношения ℓ/ℓ<1,05 (где ℓ и ℓ - соответственно высота 3
конденсационной и испарительной частей термосифона) приводит к уменьшению количества тепла, передаваемого в холодную среду, то есть к уменьшению эффективности работы теплообменника.
к
и
Увеличение соотношения ℓ/ℓ>1,25 приводит к нерациональному увеличению высоты теплообменника и его массы.
Расположение термопар на поверхности термосифона в его испарительной и конденсационной части позволяет получать сигнал о температуре поверхности термосифона, поступающий в систему автоматического управления его работой. В результате обеспечивается возможность автоматической подачи холодной среды в канал в верхней части теплообменника после его разогрева до необходимой температуры.
Расположение термопар на входе и выходе холодной и греющей сред из каналов теплообменника позволяет получать сигналы о температурах сред, необходимых для установления эффективности передачи тепла в теплообменнике на разных режимах его работы.
На фиг. 1 приведен внешний вид заявляемого теплообменника, на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1.
Заявляемый теплообменник на фиг. 1 и 2 состоит из корпуса 1 с поперечной перегородкой в виде пластины 2, канала 3 для греющей среды и канала 4 для холодной среды, термосифонов 5 с оребрениями 6 с испарительной 7 и конденсационной 8 частями, опорных элементов 9, содержащих винты 10, закрепленные в крышке 11, патрубков 12 и 13, термопар 14-19, раструбов 20 и 21.
При сборке теплообменника в поперечной перегородке 2 закрепляются трубы термосифонов 5, которые устанавливаются в корпус 1 и закрываются крышкой 11 с закрепленными на ней опорными элементами 9, содержащими винты 10.
4
Работа теплообменника осуществляется следующим образом. Через патрубок 12 в канал 3 теплообменника подается греющая среда, которая приводит к нагреву испарительной части 7 труб термосифонов 5, а одновременно и находящегося в них теплоносителя. Образующийся пар теплоносителя поступает в конденсационную часть 8 термосифонов 5 и конденсируется на холодной поверхности труб с их последующим разогревом. Образующийся конденсат стекает по стенкам труб термосифонов 5 в испарительную часть 7. Охлажденная греющая среда удаляется из канала 3 через патрубок 13. При достижении необходимой температуры поверхности труб термосифонов 5 в конденсационной части 8 и в испарительной части 7, фиксируемой соответственно по показанию термопар 18 и 19, подключенных в систему автоматического управления работой теплообменника, производится подача холодной среды через раструб 20 в канал 4 и в межтрубное пространство термосифонов 5 с отводом тепла с поверхности оребрения 6 труб термосифонов 5, которое удаляется из теплообменника через раструб 21. Температура холодной среды на входе и выходе из канала 4 фиксируется по показаниям термопар 14 и 15, а температура греющей среды на входе и выходе из канала 3 фиксируется по показаниям термопар 16 и 17. При известных расходах греющей и холодной сред, а также по показанию температур сред на входе и выходе из каналов 3 и 4 определяется количество подведенного и отведенного тепла в теплообменнике и эффективность передачи в нем тепла.
2
1
к
и
В качестве примера использования теплообменника может быть конструкция, состоящая из 20 термосифонов, оребренных только в конденсационной части и расположенных в 3 ряда в шахматном порядке с диаметром термосифонов d=27 мм, диаметром оребрения d=41 мм и высотой термосифона в конденсационной части ℓ=0,35 м и в испарительной части ℓ=0,3 м. Теплообменник оснащается термопарами, расположенными на поверхности термосифонов, 5
а также на входе и выходе холодной и греющей сред из каналов теплообменника.