ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к атомной энергетике, а более конкретно, к теплообменникам систем пассивного отвода тепла.
Известен теплообменник, содержащий теплообменные трубы, расположенные в канале, в который снизу поступает охлаждающая среда, и присоединенные к верхней и нижней камерам теплоносителя (Патент Российской Федерации №2179289, зарегистрирован 10 февраля 2002 г., 7 F 28 В 1/06) - принят за прототип.
Недостатком известного теплообменника, охлаждаемого средой, например, воздухом, является относительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, что требует большой теплообменной поверхности и связанными с ней большим габаритом и массой теплообменника.
Задача полезной модели - увеличение мощности теплообменника при тех же габаритных размерах и уменьшение массы теплообменника, приходящуюся на единицу мощности теплообменника.
Технический результат - интенсификация процесса теплообмена.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном теплообменнике, содержащем теплообменные трубы, расположенные в канале, в который снизу поступает охлаждающая среда, и присоединенные к верхней и нижней камерам теплоносителя, согласно предлагаемой полезной модели теплообменные трубы на прямолинейных участках имеют оребрение, повышающее коэффициент теплоотдачи. Теплообменные трубы снабжены, по крайней мере, двумя перегородками для направления охлаждающей среды на оребренную часть теплообменных труб. Перегородки отделяют оребренные участки теплообменных труб от участков, на которых из-за гибов, выполненных на названых трубах, отсутствует
оребрение. Перегородки направляют охлаждающую среду только на оребренные участки теплообменных труб. Это позволяет эффективно использовать охлаждающую среду для отвода тепла от теплообменника, не пропуская охлаждающую среду на неоребренные участки теплообменных труб, где отвод тепла неэффективен, а сопротивление для прохода охлаждающей среды значительно меньше, чем через оребренные участки теплообменных труб. Перегородки выполнены из соприкасающихся друг с другом планок, охватывающих теплообменные трубы, и расположены вертикально.
Перегородки могут быть выполнены как прямолинейными так и изогнутыми. Применение изогнутых перегородок при одинаковых габаритах теплообменника позволяет более эффективно использовать теплообменные трубы, увеличить относительные длины оребренных участков теплообменных труб и тем самым увеличить мощность теплообменника.
Для более эффективного использования камер теплоносителя предлагается теплообменные трубы расположить симметрично с двух сторон относительно вертикальной плоскости, проходящей через центры поперечных сечений верхней и нижней камер теплоносителя. Двустороннее присоединение теплообменных труб к камерам теплоносителя дает возможность более эффективно использовать камеры теплоносителя - вдвое уменьшить массу названных камер относительно теплообменных труб.
Предлагается для увеличения относительных длин оребренных участков теплообменных труб расстояние от перегородок до оребренной части вышеназванных труб выполнить, по крайней мере, не менее одного шага между ребрами оребренного участка теплообменных труб.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображен вид спереди на теплообменник с теплообменными трубами, расположенными симметрично с двух сторон относительно вертикальной плоскости, проходящей через центры поперечных сечений верхней и нижней камер теплоносителя и вертикальными перегородками;
На фиг.2 изображен вид спереди на теплообменник с теплообменными трубами,
расположенными симметрично с двух сторон относительно вертикальной плоскости, проходящей через центры поперечных сечений верхней и нижней камер теплоносителя и изогнутыми перегородками;
На фиг.3 изображены элементы теплообменных труб с вертикальными перегородками;
На фиг.4 изображены элементы теплообменных труб с изогнутыми перегородками;
На фиг.5 изображены элементы перегородок, выполненных из соприкасающихся друг с другом планок, охватывающих теплообменные трубы.
Теплообменник включает в себя в себя теплообменные трубы 1, расположенные в канале 2, в который снизу поступает охлаждающая среда, например, воздух, и присоединенные к верхней 3 и нижней 4 камерам теплоносителя. На прямолинейных участках теплообменных труб 1 выполнено оребрение 5. Теплообменные трубы 1 снабжены, по крайней мере, двумя перегородками 6, которые могут быть выполнены прямолинейными или изогнутыми. Перегородки 6 выполнены из соприкасающихся друг с другом планок 7, которые охватывают теплообменные трубы 1. Для эффективного использования верхней 3 и нижней 4 камер теплоносителя теплообменные трубы 1 расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центры поперечных сечений вышеназванных камер 3 и 4 теплоносителя.
Расстояние от перегородок 6 до оребренной части 5 теплообменных труб выполнено, по крайней мере, не менее одного шага, например 1-5 шагов между ребрами оребренного участка 5.
Теплообменник работает следующим образом.
Теплоноситель (водяной пар) поступает в верхнюю камеру 3 теплоносителя, далее распределяется по теплообменным трубам 1. При прохождении по теплообменным трубам 1 теплоноситель конденсируется, отдавая тепло охлаждающей среде. Конденсат собирается в нижней камере 4 теплоносителя и выводится из теплообменника.
Охлаждающая среда поступает в теплообменник снизу, проходит по каналу 2 и направляется перегородками 6 на оребренные участки 5 теплообменных труб 1. Пройдя по каналу 2
внизу вверх и отобрав тепло от теплообменных труб 1, охлаждающая среда выходит из теплообменника.
Таким образом предлагаемый теплообменник по сравнению с прототипом при тех же габаритных размерах позволяет увеличить мощность и, соответственно, уменьшить массу теплообменника приходящуюся на единицу его мощности.
Наиболее целесообразно предложенную полезную модель использовать в системах безопасности ядерных энергетических установок и в первую очередь в системе пассивного отвода тепла от реактора при обесточивании атомной электрической станции.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает преимуществом по сравнению с прототипом. Применение предлагаемого технического решения позволяет интенсифицировать процесс теплообмена.