SU1469260A1 - Теплообменное устройство - Google Patents

Description

(21)3983794/23-06

(22)02.12.85

(46) 30.03.89. Бюл. № 12

(71)Московский институт химического машиностроени  и Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжени , канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии Водгео

(72)В.Ф.Боев, А.Д.Аралов, А.И.Егоров , В.Ф.Потемкин, О.П.Кузнецов

и В.Н.Капалин (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 775606, кл. F 28 D 11/02, 1980.

(54) ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение м.б. использовано при создании высокоэффективных малогабаритных систем охлаждени  технологического оборудовани  и аппаратуры , выдел ющих большое количество тепла. Цель изобретени  - повьшение эффективности теплообмена. В корпусе 1 устройства установлен неподвижно полый цилиндрический барабан 2 с перфорированной боковой стенкой. Корпус имеет патрубки 3, 4 и 5 соответственно входа испар ющегос  теплоносител , входа барботируемого газа, выхода парогазовой смеси и

B nafce u

4- , гг

(Л

4

О5

г to

а о

rffi гам

теплообменник. Внутри барабана 2 ко- аксиально размещен полый ротор 9 с навужиыми ребрами 11. Полость ротора 9 сообщена с патрубком 5 и внутренней полостью барабана отверсти ми 10, расположенными на периферии у основани  корпуса 1. Ротор 9 выполнен в виде сужающегос  к основанию полого конуса. Наружные ребра 11 выполнены в виде спиральных лопастей , образующих с внутренней поверх1

Изобретение относитс  к энергетике и теплотехнике, преимущественно к теплообменным устройствам, основанным на испарении охлаждающего теплоносител , и может быть использовано при создании высокоэффективных малогабаритных систем охлаждени  технологического оборудовани  и аппаратуры, выдел ющих большие количества тепла.

Цель изобретени  - повышение зф- фективности теплообмена.

На фиг.1 изображено теплообменное устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - выполнение ротора.

Теплообменное устройство (фиг.1 и 2) содержит корпус 1 с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном 2 с перфорированной боковой стенкой. Корпус 1 снабжен патрубками входа испар ющегос  теплоносител  3,входа барботируемого газа А, выхода парогазовой смеси 5 и теплообменником 6 с твердой теплообмен- ной поверхностью 7,  вл ющейс  боковой стенкой барабана 2. В барабане 2 коаксиально ему с зазором 8 размещен полый ротор 9 с отверсти ми 10 на периферии у основани  корпуса 1 и с наружнь1Ми спиральными ребрами 11, полость которого сообщена с патрубком 5 выхода парогазовой смеси. Теплообменник 6 образован боковой поверхностью корпуса 1 и цилиндрическим барабаном 2, в пространстве между которыми размещен гофрированный лист 12, образующий в. этом пространстве каналы 13 и 14 дл

ностью барабана 2 зазор;посто нного сечени . Конструкци  устройства позвол ет обеспечить двизкение теплоносител  относительно внутренней поверхности барабана 2 пэд воздействием центробежного пол ч, создаваемого движением ребер 11 ротора 9, повысить относительную скорость движени  газа и тештоноситеп  и уменьшить унос частиц теплоносител  газом . 3 ил.

циркул ции газа и охлаждаемого (неиспар ющегос ) теплоносител  соответственно . При этом каналы 13 сооб щены одной стороной с отверсти ми 15 в перфорированной боковой стенке барабана 2 с его внутренней полостью.

другой - через коллектор

ком 4 входа барботируемсго газа, а каналы 14 снабжены коллекторами 17 и 18 с патрубками 19 и 20 дл  входа и выхода о: лаждаемого т«1Ш1оносител  соответственно. В случг1е значи- тельного - испарени  охлгждающего теплоносител  в пузыри «1арботируемо5 го газа и болошой длины

0

стенки барабана 2 целесообразно ротор 9 (4ИГ.З) вьтолн ть в виде сужа ющегос  к основанию корпуса 1 полого конуса таким образом, чтобы спи16 с патруббоковой

5

рапьные ребра 11 образо ьшали с внутренней поверхностью|барабана 2 кольцевой зазор 8 постоЦного сече- :нй . Такое выполнение ротора 9 по- звол ет увеличить проходное сечение каналов,образованных ре15рами 11,наружной поверхностью конуса ротора и поверхностью движущегрс  в зазоре 8 испар ющегос  теплоносител , в направлении основани  Kop:iyca 1. Так 0 как по мере движени  парогазовой

смеси в направлении оснрвани  корпуса 1 количество ее повы|паетс , то увеличение проходного сечени  каналов позвол ет поддерживать в них посто нное давление смеси, что предотвращает возрастание сопротивлени  выходу парогазовых из барботируемого ими теплоноси|тел . Устройство также снабжено емк,остью 21 дл 

5

.охлаждающего теплоносител , котора  через вентиль 22 сообщена с патрубком 3 входа охлаждающего теплоносител .

.Теплообменное устройство работает следующим образом.

Охлаждаюгций теплоноситель заливают в емкость 21, Открывают вентиль 22 и заполн ют теплоносителем полость барабана 2, Привод т ротор 9 во вращение при помощи электро- пневмо- или гидропривода (не показан ) . Охлаждающий теплоноситель отбрасываетс  ребрами 11 на внутренюю поверхность барабана 2 (твердую теп- лообменную поверхность 7) и двигаетс  в кольцевом зазоре 8 между ней и наружными кромками ребер 11 ротора 9. Лищний охлаждающий теплоноситель выдавливаетс  через патрубок 3 обратно в емкость 21. Через патрубок 4 и коллектор 16 в каналы 13 теплообменника 6 поступает газ, который, проход  через отверсти  15 в перфорированной боковой стенке барабана 2, барботирует в виде отдельных пузырей через охлаждающий теплоноситель, движущийс  в кольцевом зазоре 8. В результате испарени  охлаждающего теплоносител  в пузыри барботируемого газа осуществл етс  отвод тепла от него с парогазовой смесью, котора  удал етс  из устройства через отверсти  10 в роторе 9 и патрубок 5 в атмосферу или конденсируетс  о Испарившийс  охлаждающий теплоноситель компенсируетс  подпиткой из емкости 21 через патрубок 3. Охлаждаемый теплоноситель поступает через патрубок 19 и коллектор 17 в каналы 14 теплообменника 6, циркулиру  по которым отдает тепло через теплообменную поверхность 7 к охлаждающему (испар ющемус ) теплоносителю и удал етс  из теплообменного устройства через коллектор 18 и патрубок 20.

Более высока  эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом достигаетс  за счет дви женил теплоносител  относительно- внутренней поверхности барабана 2 под воздействием центробежного пол  которое создаетс  движением ррбер 11 ротора 9, воздействующих на свободную поверхность теплоносител . В этом случае скорость по тодщине сло  теплоносител  измен етс , увеличи

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ва сь в направлении от внутренней поверхности барабана 2 к свободной поверхности теплоносител . Следовательно , при определенном режиме движени  в соседних сло х теплоносител  будут действовать одинаковые или даже увеличиватьс  по мере приближени  к свободной поверхности центробежные силы, в результате чего удаетс  повысить скорость всплыти  пузырей. Эти услови  позвол ют обеспечить равномерную радиальную скорость движени  пузырей, а также увеличение ее при приближении их к свободной поверхности . В итоге относительна  скорость движени  газа и теплоносител  получаетс  вьше, что позвол ет повысить скорость тепломассопере- носа между ними. Кроме того, отмеченные услови  способствуют предотвращению образовани  струй, что уменьшает унос частиц теплоносител  газом . Кроме того, спиральное вьтолне- ние ребер 11 при вращении ротора 9 дополнительно вызывает осевое тече- 1ше теплоносител , направление движени  которого около свободной поверхности противоположно направлению его движени  около стенки барабана 2.Это дополнительное движение, во-первых, ео;е больше увеличивает относительную скорость движени  газа и теплоносител  и, во-вторых, разрушает газовый поток, наруша  услови  образовани  струйного течени  газа и усложн   траекторию движени  пузырей газа,котора  в осевом сечении сло  теплоносител  имеет вид выпуклой кривой с выпуклостью, направленной к верхней торцовой поверхности корпуса 1 устройства. Все это также повышает скорость тепломассо- переноса между газом и теплоносителем и уменьшает возможность уноса частиц последнего газом.

Кроме того, в предлагаемом устройстве ротор 9 вьшолн ет роль двухступенчатого сепаратора, который работает следующим образом.

Частицы теплоносител , выносимые газом из движущегос  сло , отбрасываютс  ребрами 11 обратно в слой. Те же частицы, которые сохран ют свое движение вместе с парогазовой смесью в каналах, образованных ребрами 11 ротора 9, в момент натекани  смеси на внутреннюю торцовую поверхность основани  корпуса 1 оседают на ней

в результате резкого изменени  направлени  движени  смеси на противоположное . Осевшие частицы ребрами 11 ротора 9 отбрасьшаютс  обратно в движущийс  слой теплоносител , уменьша  возможность уноса частиц теплоносител  из -теплообменного устройства .

внутри него коаксиально полый ротор с наружными полость ротора сообщена ком выхода парогазовой внутренней полостью бар сти ми, расположенными

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Теплообменное устройство, содержащее корпус с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном с пер- ванию полого конуса, а форированной боковой стенкой, снаб- 15 ра выполнены в виде спи женный патрубками входа испар ющегос , теплоносител , входа барботируемо- го газа, выхода парогазовой смеси и

   у основани  корпуса, пр выполнен в виде сужающе

   f . .

   пастей,образукицих с вну верхностью барабана заз го сечени .

   ff

   us:2

   теплообменником, отлИ|Чаю1де- е с   тем, что, с цельк повышени  эффективности теплообмена, барабан установлен в корпусе неп|одвижно,

   0

   внутри него коаксиально полый ротор с наружными полость ротора сообщена ком выхода парогазовой внутренней полостью бар сти ми, расположенными

   ванию полого конуса, а 15 ра выполнены в виде спи

   у основани  корпуса, пр выполнен в виде сужающе

   f . .

   пастей,образукицих с вну верхностью барабана заз го сечени .

   размещен ребрами, с патруб- меси и с бана отвер- а периферии этом ротор ос  к осно- аружные реб- альных ло- ренней по- р посто нноФи .З