ТЕПЛООБМЕННАЯ ПАНЕЛЬ
HEAT EXCHANGE PANEL

Изобретение относится к теплообменным устройствам и применимо в теплоснабжении.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является теплообменная панель, содержащая теплообменный коллектор, теплопроводные элементы и нагревательный секционный блок для жидкого теплоносителя, закрытый крышкой. Смежные ячейки секционного блока гидравлически изолированы друг от друга, секции нагревательного блока выполнены в виде закрытых вертикально ориентированных ячеек. Теплопроводные элементы выполнены в виде гребня, каждый элемент которого размещен и в теплообменном коллекторе, и в нижней части ячеек нагревательного блока (RU №96643, U1, 2010).
Недостатком известного решения является недостаточная теплоотдача за счет того, что стекающий конденсат образует значительную по толщине пленку, препятствующую теплообмену.
Технический результат, достигаемый заявленной теплообменной панелью, направлен на повышение теплоотдачи.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменной панели, содержащей теплообменный коллектор, теплопроводные элементы и нагревательный секционный блок для жидкого теплоносителя с крышкой, смежные ячейки которого гидравлически изолированы друг от друга, секции нагревательного блока выполнены в виде закрытых вертикально ориентированных ячеек из листового материала, теплопроводные элементы выполнены в виде гребня, каждый элемент которого размещен и в теплообменном коллекторе, и в нижней части ячеек нагревательного блока, внутренняя поверхность боковых стенок секций в их поперечном сечении выполнена криволинейной и вогнутой.
Внутренние полости ячеек секций нагревательного блока снабжены разделительными поперечными вертикальными перегородками.
Внутренние полости ячеек секций нагревательного блока снабжены разделительными продольными вертикальными перегородками.
Внутренние секции нагревательного блока расположены с зазором друг к другу.
Поскольку заявленное устройство отличается от аналога существенными признаками, обеспечивающими указанный технический результат, следует сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Функционирование заявленного изобретения не противоречит известным законам материального мира, что свидетельствует о его соответствии условию «промышленная применимость».
Поскольку в технике неизвестны отличительные признаки независимого пункта формулы изобретения, предусматривающие выполнение внутренней поверхности ячеек криволинейной из условия уменьшения толщины стекающего по стенкам потока конденсата теплоносителя путем создания условий для формирования его потоков в угловых зонах этих ячеек, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен общий вид панели; на фиг. 2, - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - поперечное сечение секций панели; на фиг. 4 - поперечное сечение секции панели с внутренней поперечной перегородкой; на фиг. 5 - поперечное сечение секции панели с внутренними поперечными и продольной перегородками.
Панель содержит трубчатый теплопроводящий элемент 1 с установленным на нем гребенчатым теплообменником 2 нагревательного блока 3.
Теплопроводящий элемент 1 снабжен подводящим и отводящим патрубками (не показаны) и выполнен с возможностью сопряжения с системой магистрального теплоснабжения.
Внутренняя полость нагревательного блока 3 посредством вертикально ориентированных перегородок разделена на гидравлически изолированные друг от друга вертикально ориентированные ячейки (секции) 4.
Теплообменник 2 выполнен в виде коробчатого корпуса, в котором размещены теплопроводные элементы 5 в виде стержней или полос, формирующие теплообменный гребень теплообменника 2.
Один из концов теплопроводного элемента 5 теплообменника 2 размещен в нижней части каждой ячейки 4. Другой конец элемента 5 размещен во внутренней полости трубчатого элемента 1. Верхняя часть нагревательного ячеистого блока 3 накрыта крышкой 6, предотвращающей испарение теплоносителя 12 в ячейках 4.
Теплопроводящий элемент 1 может быть выполнен из теплопроводящего материала: металла (сталь алюминий, медь и ее сплавы) или пластика (экструдированного, армированного металлическими нитями, многослойного и т.д.).
Для предотвращения утечек теплоносителя 12 из ячеек 4 коробчатый корпус теплообменника 2 и нижняя часть нагревательного блока 3 заполнены гидроизоляцией 7.
В качестве материала лицевых панелей и перегородок ячеек 4 нагревательного блока 3 может быть использован листовой алюминий, или листовая сталь, или прозрачный или непрозрачный пластик, например поликарбонат, или многослойные полимерные пленки, или многослойные полимерные пленки с металлической прослойкой.
Внутренняя поверхность боковых стенок секций 4 в их поперечном сечении выполнена криволинейной вогнутой.
Внутренние полости ячеек (секций) 4 нагревательного блока 3 снабжены вертикальными разделительными поперечными 8 и/или продольными 9 перегородками.
Ячейки 4 полностью или частично заполняются жидким теплоносителем 12. Уровень теплоносителя в ячейке 4 должен быть ниже верхнего конца теплопроводного элемента 5 гребня, при этом он смачивает их выступающую над срезом жидкости поверхность за счет капиллярных сил.
Внутренние секции 4 нагревательного блока расположены с воздушным зазором 10 относительно друг друга, контактируя между собой по незначительной по площади зоне сопряжения 11.
Устройство работает следующим образом.
Посредством теплопроводных элементов 5 гребня тепло от циркулирующего по теплообменному коллектору теплоносителя (воды) передается в нижнюю часть ячейки 4. Происходит нагрев теплоносителя 12 в нижней части каждой ячейки 4, который, испаряясь, конденсируется на внутренних стенках нагревательного блока и передает тепло лицевым панелям нагревательного блока 3. Конденсат стекает по стенкам ячейки вниз и снова вступает в контакт с теплопроводными элементами 5.
Под воздействием сил поверхностного натяжения потоки конденсата концентрируются в угловых частях ячеек 4, формируя в них потоки сконденсированного теплоносителя 12 и уменьшая, таким образом, толщину его поверхностного слоя на внутренних поверхностях ячеек 4.
Параметры теплоносителя подбирают таким образом, чтобы давление насыщенного пара во всем диапазоне рабочих температур было меньше атмосферного.
Повреждение одной или нескольких ячеек 4 в силу каких-либо внешних обстоятельств не приведет к серьезным последствиям, поскольку утечка теплоносителя произойдет только из поврежденной ячейки.
В случае выполнения панели с воздушными зазорами 10 между смежными ячейками 4 возможно целенаправленное искривление поверхности панели для более плотного ее прилегания к обогреваемому объекту с криволинейной наружной поверхностью самим пользователем путем приложения некоторого усилия.