ТЕПЛООБМЕННИК ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к теплообменникам тепловых насосов и может быть использована в энергетическом машиностроении, предназначенном для отопления и горячего водоснабжения.
Известен спиральный теплообменник, содержащий корпус с входными и выходными патрубками для прохода первой теплообменной среды и с направляющей его потока, выполненной в виде вертикальной разделительной стенки, изготовленной из металлической ленты, скрученной в спираль, в которой зафиксировано параллельные друг к другу секции спиральных теплообменных труб, которые в каждой секции выполнены с плотно прилегающими друг к другу витками. Концы каждой трубы подсоединены к входному и выходному коллекторам второй теплообменной среды, один из которых расположен с зазором во внутреннем центральном канале, образованном спиральными теплообменными трубками, а другой - снаружи спиралей теплообменных труб, при этом направляющие потока первой теплообменной среды выполнены секциями спиральных теплообменных труб второй теплообменной среды, образующими каналы для прохода через них к выходному патрубку первой теплообменной среды [Патент Франции 2308071, кл. F28D 7/04, опубл. 12.11.76].
Недостатком конструкции известного спирального теплообменника является сложность конструкции и слабая интенсивность теплообмена.
За прототип принят теплообменник, содержащий кожух, размещенную в нем плоскую спиральную трубу с постоянным расстоянием между витками и, расположенную в межтрубном пространстве, гофрированную ленту, вершины гофры которой установлены в контакте с поверхностями трубы, состоящей из двух совмещенных между собой участков, расположенных в чередующемся порядке с образованием бифилярной спирали, при этом на наружных плоских поверхностях трубы выполнены впадины, а на внутренних - соответствующие им выступы, причем вершины гофр ленты расположены в указанных впадинах, расстояние между впадинами на каждой поверхности трубы и глубина впадин составляют соответственно 1,2-1,8 и 0,1-0,15 высоты внутренней полости трубы. [Патент 1828535 Российская Федерация, МПК F28D 9/04, 7/04 Теплообменник/ О.Д. Богомолов, Ю.И. Катюшин, С.И. Крук, В.Д. Силин, В.А. Черепанов, и Е.П. Гальперин; опубл. 15.07.93. Бюл. №26].
Недостатком прототипа является сложность конструкции и дополнительные аэродинамические сопротивления.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение аэродинамического сопротивления и, как следствие, уменьшения энергозатрат с одновременным упрощением конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике теплового насоса, содержащем кожух, размещенные в нем плоские спиральные трубы с постоянным расстоянием между витками, расположенными в чередующемся порядке с образованием бифилярной спирали, согласно полезной модели, спираль выполнена в виде труб с поперечным сечением каплеобразной формы, сферическая поверхность которой направлена навстречу воздушному потоку теплоносителя таким образом, что основание сферической поверхности расположено в плоскости спиральных труб с образованием между витками сопел.
Технический результат достигается за счет того, что профиль каплеобразной формы имеет оптимальное аэродинамическое сопротивление, так как хвостовая часть каплеобразного сечения обеспечивает отсутствие завихрений, что нормализует работу и снижает расход на энергетические затраты и улучшает качественные характеристики теплового насоса. Образование двумя каплеобразными поверхностями сопла обеспечивает уплотнение воздушного потока с уменьшением давления и возрастанием скорости в сопле с дальнейшим возрастанием давления и уменьшением скорости потока. Сечение бифилярной трубы каплеобразной формы обеспечивает отсутствие завихрений, что нормализует работу, снижает энергетические затраты, улучшает качественные характеристики и упрощает обслуживание.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид заявляемого теплообменника; на фиг. 2 представлено сечение по А-А.
Теплообменник теплового насоса содержит кожух 1, внутри которого в плоскости, перпендикулярной образующей стенки кожуха, размещены спиральные трубы 2 и 3 с сечением каплеобразной формы, причем расстояние между витками H трубы постоянно. Труба состоит из двух сообщающихся между собой через переходник 4 участков, расположенных в чередующемся порядке с образованием бифилярной спирали. Поперечное сечение труб 2 и 3 (фиг. 2) выполнено в виде каплеобразной формы, при этом сферическая поверхность которой направлена навстречу воздушному потоку теплоносителя. А основание сферической поверхности расположено в плоскости спиральных труб с образованием между витками сопел (межтрубных пространств) 5. Концы спиральных труб 2 и 3 представляют собой входные и выходные патрубки 6 и 7, размещенные за теплоизоляционным кожухом 1.
Теплообменник теплового насоса работает следующим образом: нагретый воздушным потоком жидкий хладагент, движущийся по трубам 2 и 3 с сечением каплеобразной формы, поступает после дросселирования в рабочую зону теплообменника через входной патрубок 6, и охлаждает наружную поверхность труб 2 и 3, которые омываются воздушным потоком в межтрубном пространстве в виде сопел 5, образованных выполнением труб 2 и 3 с каплеобразным сечением. Далее хладагент проходит по бифилярной спирали и движется к выходному патрубку 7. Воздушный поток проходит внутри спиральных теплообменных труб 2 и 3 к выходному патрубку 7 через сопло (межтрубное пространство) 5.