ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ С ТРАНСФОРМАЦИЕЙ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Область техники, к которой относится полезная модель, представляет собой теплообменный аппарат с трансформацией плотности теплового потока. 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 снижении разности температур греющего и нагреваемого теплоносителей, плотность передаваемого через поверхность теплообмена теплового потока уменьшается. Это приводит к снижению коэффициента теплоотдачи к кипящей жидкости. При дальнейшем снижении разности температур теплоносителей, плотность теплового потока снижается настолько, что становится невозможным обеспечить устойчивое кипение нагреваемого теплоносителя. В результате упомянутых следствий, ухудшаются условия теплопередачи и нарушаются требуемые условия функционирования аппарата.
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели заключается в том, что часть поверхности теплообмена со стороны кипящего теплоносителя снабжена слоем теплоизоляции. В результате площадь поверхности теплообмена со стороны кипящего теплоносителя уменьшается, что приводит к увеличению плотности теплового потока, отдаваемого нагреваемому теплоносителю. Кроме того, со стороны кипящей жидкости, на расстоянии от поверхности теплообмена, не превышающем капиллярной постоянной кипящей жидкости установлена дополнительная пластина. Поэтому кипение нагреваемой жидкости происходит в щелевых каналах, образованных теплопередающей стенкой и упомянутой пластиной. Это приводит к дополнительному увеличению коэффициента теплоотдачи при кипении нагреваемой жидкости.
Технический результат выражается в повышении интенсивности теплопередачи при малых разностях температур греющего и нагреваемого теплоносителей.
Краткое описание чертежа. На фиг.1 схематически изображен теплообменный аппарат с трансформацией плотности теплового потока.
Аппарат содержит общий корпус 1, снабженный патрубками 2, 3, соответственно, для подвода греющего и нагреваемого теплоносителей, а также патрубками 4, 5 для их отвода. В корпусе 1 размещена поверхность теплообмена 6, снабженная со стороны кипящего теплоносителя теплоизоляционными вставками 7. Кроме того, со стороны кипящего теплоносителя установлена пластина 8. Расстояние между ней и поверхностью 6 не превышает капиллярной постоянной кипящей жидкости
0
*
b>l,
*
где l - капиллярная постоянная.
В свою очередь, величина
,
ж
п
3
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.
Таким образом, со стороны нагреваемого теплоносителя образуется совокупность капиллярных щелевых каналов 9, в которых происходит процесс его кипения.
Осуществление полезной модели. Теплообменный аппарат работает следующим образом. Греющий теплоноситель поступает через патрубок 2 в полость 10 и выходит через патрубок 4. Нагреваемый теплоноситель через патрубок 3 направляется в полость 11, герметически отделенную от полости 10 поверхностью теплообмена 6. Затем из полости 11 теплоноситель поступает в капиллярные щелевые каналы 9, в которых происходит его кипение. Образующийся пар выходит из аппарата через патрубок 5.
Вследствие использования теплоизоляционных вставок 7, площадь поверхности теплообмена со стороны кипящего теплоносителя меньше, чем со стороны греющего теплоносителя. Поэтому плотность теплового потока, отдаваемого кипящему теплоносителю выше плотности теплового потока, получаемого от греющего теплоносителя. Причем трансформация плотности теплового потока сопровождается его перераспределением по поверхности теплообмена 6. В результате плотность теплового потока, отдаваемого кипящему теплоносителю, повышается до величины достаточной для его устойчивого кипения в капиллярных щелевых каналах 9.
Действие устройства основано на том, что применяя трансформацию плотности теплового потока и, используя со стороны поверхности кипения нагреваемого теплоносителя систему капиллярных щелевых каналов, становится возможным обеспечить эффективную теплопередачу при снижении разности температур теплоносителей.