ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ С РЕГУЛИРОВКОЙ ПЕРЕДАВАЕМОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Область техники, к которой относится полезная модель, представляет собой теплообменный аппарат с дополнительной подвижной оребренной стенкой. Областью применения полезной модели является оптимизация процесса теплообмена в теплоиспользующих энергетических установках.
Уровень техники. Известны теплообменные аппараты, содержащие общий корпус, снабженный патрубками для подвода и отвода теплоносителей, размещенную в нем поверхность теплообмена, разделяющую потоки греющего и кипящего, нагреваемого теплоносителя, снабженную системой ребер со стороны кипящего теплоносителя [Ройзен Л.И., Дулькин И.Н. Тепловой расчет оребренных поверхностей. М., Энергия, 1977. - 256 с. - С.117-120].
Однако, при постоянных параметрах теплоносителей на входе в теплообменный аппарат, такая конструкция не позволяет регулировать величину теплового потока, передаваемого от греющего к нагреваемому теплоносителю.
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели заключается в том, что на теплообменный аппарат установлена дополнительная подвижная стенка, снабженная ребрами и закрепленная на штоке, при перемещении которой, ее ребра входят в зазоры межу ребрами поверхности теплообмена, уменьшая таким образом расстояние между соседними ребрами до величины, не превышающей капиллярной постоянной кипящей жидкости.
Технический результат выражается в обеспечении высокой точности регулировки передачи величины теплового потока, передаваемого от греющего к нагреваемому теплоносителю.
Краткое описание чертежа. На фигуре 1 схематично изображен теплообменный аппарат с регулировкой передаваемого теплового потока.
0
Аппарат содержит общий корпус 1, снабженный патрубками 2, 4, соответственно, для подвода нагреваемого и греющего теплоносителей, а также патрубками 5, 3 для их отвода. В корпусе 1 размещена поверхность теплообмена 6, снабженная ребрами 7, расстояние (b) между которыми
0
*
b>l,
*
где l - капиллярная постоянная.
В свою очередь, величина
,
ж
п
3
2
где σ - коэффициент поверхностного натяжения нагреваемого теплоносителя, Н/м; ρ, ρ - его плотность, соответственно в жидком и газообразном состоянии, кг/м; g - ускорение силы тяжести, м/с.
В корпусе 1 также располагается подвижная стенка 8, снабженная ребрами 9 и закрепленная на штоке 10, который может поступательно перемешаться в отверстии корпуса 1.
Осуществление полезной модели. Теплообменный аппарат работает следующим образом. Греющий теплоноситель поступает через патрубок 4 в полость 11 и выходит через патрубок 3. Нагреваемый теплоноситель через патрубок 2 поступает в полость 12, герметически отделенную от полости 11 поверхностью теплообмена 6, на которой происходит его кипение. Образующийся пар выходит из аппарата через патрубок 5.
Если шток 10 находится в крайнем верхнем положении, то ребра 9 подвижной стенки 8 находятся за пределами зазоров между ребрами 7. Поскольку расстояние между ребрами 7 превышает величину капиллярной постоянной кипящего теплоносителя, условия теплообмена при кипении на поверхности ребер 7 близки к условиям кипения «в большом объеме» [2, 3]. Это соответствует сравнительно низким значениям коэффициента теплоотдачи к кипящему теплоносителю. Соответственно будет сравнительно низкой и величина коэффициента теплопередачи через поверхность теплообмена 6.
1
Если шток 10 находится в нижнем положении, то ребра 9 подвижной стенки 8 находятся в зазорах между ребрами 7. Соответственно, кипение на поверхности ребер 7 будет происходить в щелевых зазорах толщиной b, причем
1
*
b<l.
В этом случае, в зависимости от геометрии щелевого зазора между стенками, образующими канал, коэффициент теплоотдачи при кипении будет в 3-5 раз выше, чем при кипении в большом объеме. В свою очередь, будет выше и коэффициент теплопередачи через поверхность теплообмена 6.
1
Возможны и промежуточные положения штока 10, в которых площадь поверхности каналов шириной b, образованных ребрами 7 и 9 будет принимать промежуточные значения. Соответственно, будет принимать промежуточные значения и величина коэффициента теплопередачи.
Действие устройства основано на том, что, перемещая шток 10 вниз можно увеличивать тепловой поток, передаваемый в теплообменном аппарате, и уменьшать его, перемещая шток вверх.