РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к регенеративным газожидкостным тепломассообменным аппаратам и может быть использована для тепловлажностной обработки воздуха, подаваемого в пассажирский вагон зимой.
Известен регенеративный тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода газа, размещенный в корпусе горизонтальный вал и укрепленные на валу диски, частично погруженные в жидкий теплоноситель [Авт.свид. СССР №909556, F 28 D 19/04, по заявке №2832105/24-06 от 11.10.79, опубл. 28.02.82, бюл. №8. - Регенеративный тепломассообменный аппарат / З.Ш.Дабрундашвили, Г.И.Свимонишвили, Л.Х.Нателашвили и др.].
Недостатками данной конструкции регенеративного тепломассообменного аппарата являются малая интенсивность тепломассообмена и высокое энергопотребления на привод вращения вала.
Известен также регенеративный теплообменник, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками для жидкого теплоносителя и горизонтальный вал с установленными на нем термосифонами дисковой формы, внутри которых находятся загнутые лопасти и легкоиспаряющаяся жидкость. Жидкий теплоноситель разогревает нижнюю часть термосифонов, легкоиспаряющаяся жидкость в них испаряется, поднимается в верхнюю часть термосифонов, конденсируется, накапливаясь на вогнутых лопастях, и приводит ротор во вращение за счет веса конденсата. [Авт.свид. СССР №1575061, F 28 D 19/00, по заявке
№4407279/24-06 от 11.04.88, опубл. 30.06.90, бюл. №24. - Регенеративный теплообменник / И.Э.Цитук, А.А.Лакомкин, В.В.Очковский].
Недостатком данной конструкции регенеративного теплообменника является малая площадь теплопередающей поверхности термосифонов от жидкого теплоносителя к воздуху.
Данное устройство может быть принято за прототип.
Технический результат достигается тем, что в регенеративном теплообменнике, содержится корпус с патрубками для подвода и отвода газа и размещен в нем горизонтальный вал, на котором укреплены диски, а также термосифон, частично погруженные в жидкий промежуточный теплоноситель, ниже дисков и термосифона размещен жидкостной трубчатый теплообменник змеевикового типа, в жидком промежуточном теплоносителе расположен излучатель ультразвуковых колебаний, а на валу по его краям установлены лопастные турбины.
Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве теплоносителя используется покоящаяся жидкость - промежуточный теплоноситель, интенсификация теплообмена в котором достигается ультразвуковыми колебаниями с помощью погруженного в него излучателя - см. [Хорбенко И.Г. Ультразвук в машиностроении. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1974. - 280 с.].
Применение излучателя ультразвуковых колебаний увеличивает значение коэффициента теплоотдачи промежуточного жидкого теплоносителя и обеззараживает воду, убивая вирусы и микробы, попадающие в промежуточный теплоноситель с пылью от подогреваемого воздуха, и сам подогреваемый воздух. Использование в регенеративном теплообменнике кроме термосифонов, у которых поверхности, передающие тепло к воздуху, только внешние, еще и дисков, у которых обе поверхности передают тепло к воздуху, значительно повышает
количество переданного воздуху тепла. Однако вращать вал с большим количеством дисков термосифоны способны лишь при значительной интенсификации теплоотдачи от жидкого теплоносителя к термосифонам.
Повышение теплоотдачи жидкого теплоносителя путем увеличения скорости его движения в регенеративном теплообменнике ограничено из-за роста сил трения на поверхностях дисков, и возрастания, в связи с этим, момента трения у вращающихся дисков и термосифонов. Поэтому в предложенном теплообменнике тепло передается дискам и термосифонам от жидкого теплоносителя, изолированного от них трубчатым теплообменником змеевикового типа, через промежуточный жидкий теплоноситель, интенсификация теплообмена в котором достигается применением излучателя ультразвуковых колебаний.
На фиг.1 схема регенеративного теплообменника.
На фиг.2 схема регенеративного теплообменника с лопастными турбинами на валу.
Регенеративный теплообменник содержит корпус 1 с патрубками для подвода 2 и отвода 3 газа, например воздуха, размещенный в корпусе горизонтальный вал 4, укрепленные на нем диски 5, а также термосифон 6, погруженные своей нижней частью в короб 7 с прорезями 8, в котором находится промежуточный жидкий теплоноситель 9, а также размещены трубчатый теплообменник змеевикового типа 10 и излучатель ультразвуковых колебаний 11. В термосифоне 6 расположены загнутые лопасти 12 и легкоиспаряющаяся жидкость 13, например, ацетон, а на валу 4 по его краям установлены лопастные турбины 14.
Регенеративный теплообменник работает следующим образом.
Горячий жидкий теплоноситель, например вода, поступает в трубчатый теплообменник змеевикового типа 10, где передает тепло через стенку за счет конвекции жидкому промежуточному теплоносителю 9.
Излучатель ультразвуковых колебаний 11 интенсифицирует процессы передачи тепла от стенки трубчатого теплообменника змеевикового типа 10 к жидкому промежуточному теплоносителю 9, а от последнего к погруженным в него стенкам дисков 5 и внешним стенкам термосифона 6. Легкоиспаряющаяся жидкость 13 в термосифоне 6 получает тепло от промежуточного теплоносителя через стенки и испаряется, поднимаясь за счет сил Архимеда в верхнюю часть термосифона 6, где конденсируется из-за охлаждения движущимся снаружи термосифона в корпусе 1 от патрубка подвода 2 к патрубку отвода 3 воздухом и скапливается на вогнутых лопастях 12. Легкоиспаряющаяся жидкость 13 на вогнутых лопастях 12 создает неуравновешенный момент, заставляя вал 4, с установленными на нем дисками 5 и термосифоном 6, вращаться. Нагретая жидким промежуточным теплоносителем 9 поверхность дисков 5 омывается воздухом, движущимся по корпусу 1, и отдает ему тепло за счет конвекции.
Так как поверхность дисков 5, погруженная через прорези 8 в короб 7, смачивается промежуточным теплоносителем 9 (водой), то на их поверхности остается влага в виде капель. Эта влага, частично испаряется в подогреваемый воздух, так как температура воздуха вблизи поверхности дисков 5 становится выше, его относительная влажность снижается, а парциальное давление водяных паров воздуха становится меньше давления насыщения вблизи более горячих капель. Таким образом, подогреваемый воздух увлажняется, причем величину увлажнения можно регулировать с помощью величины зазора прорезей 8.
Пыль, присутствующая в воздухе, осаждается на мокрой поверхности дисков 5 и смывается затем промежуточным теплоносителем 9. Микробы и вирусы, находящиеся в пыли, также попадают в промежуточный теплоноситель 9, где погибают от ультразвуковых колебаний.
Таким образом, воздух, движущийся по корпусу 1, подогревается, увлажняется, очищается от пыли и обеззараживается.
Чтобы увеличить скорость вращения дисков, регенеративный теплообменник снабжен лопастными турбинами 14, установленными на вал по его краям. В этом случае воздух, движущийся по корпусу 1, вращает турбины 14, передающие момент вращения на вал.
Данный регенеративный теплообменник обладает пониженным энергопотреблением, увлажняет подогреваемый воздух и очищает его от пыли и болезнетворных вирусов.