Способ регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями и устройство для его осуществления

Номер патента: 1703940

Авторы: Болога, Кожухарь, Малахов, Сажин

ZIP архив

Текст

(21) 4689759/О (22) 11.05.89 (46) 07.01.92. Б Р 1) Институт и (72) Ф.М.Сажи и А,8.Малахов (53) 621,565.58 (56) Авторское М 1509582, клАвторское М 1474618, кл. юл, М 1 рикладной н, М.К,Бол (088.8) свидетельс Г 28 Г 13/свидетельс605023/ изики АН МССР а, И.А.Кожухарь во СССР6, 1987.во СССР О, 1986. НИЯ ТЕПЛОПЕИ ГАЗООБ АЗЕЛЯМИ И ОСУЩЕСТВЛЕтеплотехникв и остабилизацию я при одновреи регулирования ь ном и о ложе н ии ежду гаэообразносителями. Ус- теплопередачи Ьввюзи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАРЕДАЧИ МЕЖДУ ЖИДКИМНЫМ ТЕПЛОНОСИТУСТРОИСТ 80 ДЛЯ ЕГОНИЯ(57) Изобретение относитсяпозволяет обеспечить термгазообразного теплоносителменном повышении точносттеплопередачи при вертикалповерхности теплообмена мным и промежуточным теплотройство для регулированияГгп содержит корпус 1 с поддоном 5, заполненным диэлектрическим промежуточным газо- жидкостным теплоносителем, и расположенные в корпусе 1 теплообменник 8 для промежуточного и жидкого теплоносителей и теплообменник 22 для промежуточного и газообразного теплоносителей. Первый из этих теплообменников выполнен типа "труба в трубе" и снабжен злектрогидродинамическим насосом с электродами, а второй - в виде вертикальных оребренных цилиндров 23, в полости каждого из которыхрасположен электрод в виде перфорированной трубы, снабженной растекателем с образованием злектроструйных диспергаторов. Устройство снабжено системой управления. При работе устройства за счет повышенной интенсивности теплообмена в теплообменниках 8 и 22 и малой инерционности злектрогидродинамических насосов достигается повышение точности регулирования теплоотдачи между газообразным и промежуточным теплоносителями, а также обеспечение термостабилизации газообразного теплоносителя. 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 9 ил.гт27 гггй фЧ.:;ОП,О тФ Составитель Ф,СажинТехред М.Моргентал Корректор симишинец Редактор В,Петра Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 И Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101теппоноситепп, Испопнзоеение посподнегс жу Изобретение относится к 1 еплоэнергетике и может быть использовано при охлаждении радиоэлектронной аппаратуры, в системах кондиционирования воздуха, при термостатировании газообразных сред и различных объектов при наличии источника теплоты или холода любой природы, связанного с потребителем через жидкий теплоноситель, например энтальпии моря с потребителем, расположенным в том числе на водном транспорте.Известен способ регулирования тепло- обмена между двумя горизонтальными поверхностями путем подвода тепла к нижней поверхности с последующей передачей его к верхней поверхности через двухфазный промежуточный теплоноситель, одна из фаз которого является дисперсной, а другая - непрерывной диэлектрической средой, при переменном воздействии на промежуточный теплоноситель электрическим полем путем периодического его включения и выключения, причем дисперсную фазу в процессе теплообмена подают в жидкую среду через нижнюю поверхность в виде пузырей неконденсирующегося газа, Кроме того, в способе предусмотрена возможность дополнительного регулирования теплообмена путем непрерывной подачи жидкой среды, изменения скорости подачи фаэ при циркуляции промежуточного теплоносителя, причем в присутствии электрического поля скорости подачи обеих фаэ увеличивают, а в отсутСтвии поля скорость подачи дисперсной фазы увеличивают, а жидкой. - уменьшают.Способ реализуется в термостате, содержащем корпус с поддоном, заполненным диэлектрическим промежуточным гэзожидкостным теплоносителем, и расположенные в корпусе основной теплообменник, подключенный к трубопроводу хладоносителя, и барбатер, связанный с трубопроводом сжатого воздуха, и последовательно соединенные датчик температуры, блок регулирования и исполнительный элемент, причем барботер выполнен в виде теплообменной поверхности, образующей дополнительный теплообменник, подключенный к трубопроводу теплоносителя, а исполнительный элемент выполнен в виде электрода, образрванного поверхностями теплообмена основного и дополнительного теплообменников, подключенного к источнику электрицеского поля, связанному с блоком регулирования.Недостатками известных технических решений является то, что в них не предусмотрена термостабилизация газообразного 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в качестве объекта терморегулирования нецелесообразно ввиду ограниченной при барботаже скорости подачи газа и его загрязнения в барботажном слое парами органической или другой диэлектрической жидкости, что, как правило, недопустимо. Основная причина отсутствия необходимой точности термостабилизации газообразного теплоносителя заключается в том, что низка точность управления теплопередачвй интенсивностью теплопередачи, температурным напором и т,п т,е, недостаточно высоки плавность, тонкость и гибкость управления.Цель изобретения - обеспечениетермостабилизации газообразного теплоносителя при одновременном повышении точности регулирования теплопередачи при вертикальном положении поверхности теплообмена между газообразным и промежутоцным теплоносителями.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями, ограниченными поверхностями теплообмена и взаимодействующими между собой через диэлектрический промежуточный гаэожидкостный теплоно. ситель, циркулирующий между указанными поверхностями, путем периодического воздействия на поверхность теплообмена между промежуточным и газообразным теплоносителями . электрическим .полем. циркуляцию промежуточного теплоносителя осуществляют вдоль гтоверхности тепло- обмена с жидким теплоносителем путем периодического воздействия на него дополнительным электрическим полем, измеряют величину отклонения температуры гаэооб. разного теплоносителя от температуры термостабилизации, а воздействие основным полем осуществляют с обеспечением диспергирования жидкой фазы промежуточного теплоносителя. причем периоды действия этого поля выбирают внутри периодов действия дополнительного поля, а его напряженность - прямо пропорциональной величине укаэанного отклонения температуры газообразного теплоносителя.В предлагаемом устройстве для регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями, содержащим корпус с поддоном, заполненным диэлектрическим промежуточным газожидкостным теплоносителем, и расположенные в корпусе теплообменники для теплообмена меджу промежуточным с одной стороны и жидким и газообразным теплоноситемми - с другой, прицем теплообменник для прометочного и газообразного теплоносителейснабжен электродом, подключенным к источнику электрического поля, теплообменник для промежуточного и жидкого теплоносителей выполнен типа "труба в трубе", во внутренней из которых размещен электрогидродинамический насос, подключенный к источнику дополнительного электрического поля и снабженный всасывающим патрубком, погруженным в жидкую фазу промежуточного теплоносителя, и нагнетательным патрубком. а теплообменник для промежуточного и газообразного теплоносителей выполнен в виде вертикально установленных оребренных цилиндров с заглушенными верхними торцами, при этом электрод расположен во внутренней полости каждого из цилиндров по его оси и выполнен в виде перфорированной трубы, соединенной нижним концом с нагнетательным патрубком, а на верхнем конце снабженной растекателем с кольцевой горизонтальной щелью для прохода жидкой фазы промежуточного теплоносителя.Кроме того, с целью уменьшения влияния на его работу положения устройства в после сил тяжести пространство между корпусом и теплообменниками дополнительно заполнено дегазированной диэлектрической жидкостью,На фиг. 1 представлено устройство для регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - оребренный цилиндр со встроенной перфорированной трубой, продольный разрез; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - функциональная схема системы термостабилизации и автоматического регулирования; на фиг. 8 - электрическая схема датчика и эадатчика температуры: на фиг, 9 - электрическая схема компаратора полярности,Устройство содержит корпус. выпол. ненный в виде двойного сосуда; наружного 1, изготовленного из металла, и внутреннего 2, изготовленного из прочногодиэлектрика (теплоизоляционного материала). Для обеспечения эффективной теплоизоляции корпуса поверхности сосудов 1 и 2 покрывают тонким слоем с возможно минимальной излучающей способностью, например алюминиевой краской. Между сосудами обеспечивается тонкая прослойка 3 воздуха, толщина дпр которой определяется из усло- вия 6, д Р г1000, (1)где Ог - число Грасгофа; Рг - число Прандтля. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При выполнении (1) конвекция воздуха исключается и эффективная теплопрсвод.ность прослойки Яр определяется тепло.проводностью воздуха ), которая не выше коэффициента теплопроводности лучших теплоизоляционных материалов, Кроме того,ввиду малой плотности воздуха тепловая инерционность такой изоляции мала. что положительно сказывается на качестве терморегулирования объекта.Корпус выполнен разборным в виде верхней крышки 4 и поддона 5, соединенных с помощью фланцев 6, Для жесткого соединения сосудов 1 и 2 служат планки 7, изготовленные из диэлектрика (теплоизолятора).В поддоне 5 (фиг, 3) расположен тепло. обменник 8, выполненный типа "труба в трубе" по противоточной схеме с наружной трубой 9, подключенной к трубопроводу 10 жидкого теплоносителя (ЖТ), Во внутренней трубе 11 теплообменника 8 встроен многоступенчатый электрогидродинамический (ЭГД) насос (фиг, 6) с высоковольтными электродами 12 и заземленными электродами 13, имеющими гальванический контакт с трубой 11. Электроды 12 насажены на общий металлический стержень 14, через который подводится регулируемый высоковольтный потенциал р 1, Между электродами 12 и 13 установлены диэлектрические втулки 15 и 16, причем втулки 16 содержат спицы 17 (фиг, 4) и служат одновременно для центровки стержня 14 относительно трубы 11. Всасывающие патрубки 18 ЭГД-насосов погружены в жидкую фазу промежуточного теплоносителя (ПТ), являющуюся диэлектрической средой, а нагнетательные натрубки 19 соединены с коллекторами 20 подачи жидкой фазы в перфорировзнные трубы 21 электроструйных диспергаторов (фиг. 3 и 4).На крышке 4 укреплен теплообменник 22, выполненный в виде вертикального шахматного пучка сообщающихся с поддоном 5 цилиндров 23 с заглушенными верхними торцами 24(фиг,4) и общим наружным оребрением, Оребрение выполнено в виде секции параллельных горизонтальных дисков 25, вдоль центральной оси которой предусмотрен канал 26, соединенный с входным патрубком 27 подачи газообразного теплоносителя (ГТ). В канале 26 встроен центробежный вентилятор 28 с электродвигателем 29, Внутри вертикальных цилиндров 23 расположены перфорированные трубы 21 и сообщающиеся с ними через каналы 30 растекатели 31 (фиг. 4) жидкой фазы ПТ (фиг.5). Растекатели 31 изготовлены из диэлектрического материала и, осуществляя цент 1703940ровку перфорированных тромб 21, одновременно обеспечивают развязку высокого потенциала 02 от короткого замыкания на заземленный пучок цилиндров 23, Горизонтальная кольцевая щель 32 растекателя 31 обращена к внутренней боковой стенке цилиндра 23.Перфорированная труба 21 (фиг. 4) изготовлена из электропроводящего материалаи выполняет функцию вйсоковольтного 10 электрода 33 электроструйного диспергатора. На боковой поверхности труб 21 просверлены отверстия 34. Электроды 33 подключены к высоковольтному регулируемому потенциалу й источника 35 электри ческого поля, встроенного в поддоне 5 с диэлектрической жидкостью ПТ, Центровка перфорированных труб 21 относительно продольной оси цилиндра 23 осуществляется также диэлектрической насадкой 36. 20 выполненной по принципу чернильницы- невыливайки. Последнее предупреждает всплескивание жесткой фазы ПТ на поверхность цилиндра 23 во время качки при работе устройства на борту водного, наземного 25 или воздушного транспорта. Труба 33 через верхний торец сообщается с растекателем 31, его нижний торец соединен с коллектором 20 подачи жидкой фазы ПТ ЭГД-насосом иэ поддона 5, Суммарная площадь 30 живых сечений отверстий 34 должна быть меньше площади поперечного живого сечения перфорированной трубы 21; иначе разделение потока жидкой фазы ПТ на струйный и пленочный потоки (через расте . катель 31) затруднительно, так как вся жидкость потечет преимущественно через отверстия 34.Источник 35 электрического поля (фиг, 7) выполнен двухканальным. Первый канал 40 вырабатывает постоянный высоковольтный потенциал сщ, подаваемый на высоковольтные электроды 12 ЭГД-насоса 37 через металлический стержень 14 (фиг. 6), Второй канал источника 35 вырабатывает регулиру емый высоковольтный потенциал щ. подаваемый на электроды 33 электроструйных диспергаторов, ЭГД-насосы 37 и электро- струйные диспергаторы 21 в функциональной схеме автоматического тепло- и 50 терморегулирования предлагаемого устройства 38 (фиг, 7) выполняют функцию исполнительных элементов. При этом датчики температуры Йт 1 и Вт 2 устаноолены в выходных патрубках 39 второго (газообразного) 55 ; теплообменника, выполнены в виде полупроводниковых терморезисторов и подклю.чены в двух противоположных плечах моста (фиг. 8), в виде которого выполйен задатчик,40 температуры, В остальных двух плечах моста задатчика 40(фиг. 8) подключены спаренные потенциометры Йи и Ва, при помощи которых задается (грубо) температура статирования ГТ. Тонкая регулировка задаваемой температуры осуществляется с помощью дополнительного потенциометра й:з, подключенного в выходной цепи У 1 и У 2 задатчика 40, связанного с предварительным усилителем 41 сигнала разбаланса моста. Питание моста осуществляется через клеммы п 1 и п 2 (фиг. 8) от стабилизированного источника 42 постоянного тока, связанного с общим блоком 43 питания,Предварительный усилитель 41 связан с компаратором 44 полярности 44, выполненным в виде диодного ключа 01 и 02 (фиг. 9). Полярность пропускаемого сигнала задается с помощью двухпозиционного переключателя П, подключенного на входах УЗ и У 4 и выходах Ь 1 и Ь 2 компаратора 44.Далее в функциональной схеме после компаратора 44 полярности подключен компаратор 45 напряжения поступающего сигнала с задатчиком 46 точности термостабилизации ГТ и блок 47 регулирования величины и времени приложения потенциала щ источника 35 электрического поля. Во входной цепи источника 35 подключены общий для обоих каналов 01 и у 2 прерыватель 48 иодноканальный (только для канала б 2) прерыватель 49. Прерыватели включают или отключают источник 35 от питающей (управляющей) цепи, причем прерыватель 48 связан с компаратором 45 напряжения, а прерыватель 49 - с блоком 47 регулирования. Кроме того, общий прерыватель 48 имеет обратную связь с источником 35 электрического поля через блок 50 защиты, Предварительный усилитель 41, компаратор 45 напряжения, блок 47 регулирования, прерыватели 48 и 49 и блок 50 защиты подключены, как и стабилизированный источник 42 постоянного тока, к общему блоку 43 питания, осуществляющему преобразование сетевого или бортового напряжения в рабочие напряжения питания указанных блоков.Для заправки устройства диэлектрической средой, вакуумирования и слива жидкой фазы предусмотрены патрубки 51 и 52 с вентилями 53 и 54,Способ осуществляют следующим образом,ЖТ, в качестве которого может быть выбрана любая жидкость, циркулирует через трубопровод 10 в кольцевом зазоре между трубами 9 и 11 противоточного змеевика. При работе вентилятора 28 ГТ, напримервоздух, подсасывается из термостатируемого объема через патрубок 27 и за счет центробежных сил нагнетается радиально черезщели между ребрами 25, обдувая вертикальный шахматный пучок цилиндров 23 и поступая обратно в термостатируемый объемчерез патрубки 39.В период включения основного электрического поля, создаваемого потенциаломр 1, жидкая фаза ПТ, находящаяся в поддоне 105, всасывается ЭГД-насосами через патрубки 18, прокачивается в противоток течениюЖТ через трубы 11, обмениваясь теплотой сЖТ, и далее нагнетается через патрубки 19и коллекторы 20 в перфорированные трубыэлектроды 21 электроструйных диспергаторов. В трубах 21 происходит разделениежидкости на два потока: первый через от.верстия 34 образует жидкостную пленку,стекающую по наружной стенке трубы 21, 20второй поступает через каналы 30 и кольцевые щели 32 растекателей 31 к внутреннимстенкам вертикальных цилиндров 23, образуя по ним вторые стекающие пленки, Плен-,ки стекают обратно в поддон 5 через 25насадки 36.Включение дополнительного электрического поля, создаваемого потенциалом .р 2, приводит к взаимному диспергированиюжидкостных пленок. стекающих по стенкам 30цилиндров 23 и труб 33, в результате чего вмежэлектродном пространстве происходиткаплеструйная циркуляция жидкой фазыПТ, способствующая интенсивному ве обновлению и уменьшению эффективнойтолщины пленки. Толщина пленки зависит отнапряженности дополнительного электрического поля. т,е. от величины потенциалащ, и при увеличении последнего в практи-,чески достижимых пределах толщина пленки становится меньше толщины тепловогопограничного слоя. Таким образом, увеличение приводит к существенной интенсификации теплообмена между жидкой фазойПТ и П за счет интенсификации процесса 45обновления пленки и уменьшения ее толщины,В отсутствие основного и дополнительного электрических полей жидкая фаза ПТнаходится полностью внутри поддона 5 и 50теплообмен ограничивается теплоотдачейсвободной конвекцией на границе разделажидкой фазы ПТ со стенками труб 9 и 11. Таккак между поверхностями теплообмена 9,11 и 23 находится газовая (парогазовая) фаза ПТ, то в отсутствие полей теплопередача между ЖТ и ГТ весьма незначительна ввиду большого термического сопротивления парогазовой фазы. Таким образом, электрическое поле какосновное, так и дополнительное являетсясредством регулирования интенсивноститеплопередачи, причем взаимодействиедвух полей при варьировании времени ихприложения и напряженности поля позволяет существенно повысить точность указанного регулирования,При использовании в качестве ПТ парожидкостной диэлектрической среды с температурой фазового равновесия,находящейся между температурами поверхностей теплообмена с ЖТ и ГТ, интенсивность теплопередачи возрастает эа счетпроцессов фазовых переходов на данныхповерхностях. В данном случае устройствоработает в режиме электрорегулируемойтепловой трубы, Однако использование такого ПТ целесообразно при направлениитеплового потока от ГТ и ЖТ, так как в об- .ратном случае силы тяжести способствуютвозвращению конденсата, образующегосяна поверхности теплообмена с ГТ, к поверхности кипения (поверхности 9 и 11 теплообмена) и регулирование интенсивноститеплопередачи электрическими полями менее эффективно.В случае сильного изменения положения устройства в поле сил тяжести целесообразно в качестве ПТ использоватьдегазированную диэлектрическуюжидкость, т.е, исключить иэ ПТ содержание парогазовой фазы. В данном случае вредноевлияние гравитаЦионных сил, относительнокоторых устройство изменяет свое положение произвольно, подавляется силами электрического поля, которые должныпревалировать,над гравитационными. Эффект регулирования теплопередачи в даннЬм случае достигается аа счетэлектроконвекции ПТ, воздействие которойсущественно выше термогравитацион нойконвекции.Термостабилизация ГТ осуществляетсяследующим образом.При помощи спаренного потенциометра Ви и Ва, подключенного в мостовой схеме задатчика 40, задается (грубо)температура статирования ГТ. Так как в противоположных плечах моста подключеныполупроводниковые датчики температурыВт 1 и Вт 2, то баланс моста будет зависеть отразницы текущей и заданной температурП. Для повышения чувствительности мостаи величины сигнала его разбаланса необходимо, чтобы Ва 1 = Вг 2 = Вт 1 - Вт 2 = В, аизменение сопротивления ЬВ датчиков Вт 1и Вт 2 в зависимости о температуры было повозможности больше, что и обеспечиваетсяиспользованием в качестве Вт 1 и Ва полу 1703940 12проводниковых терморезисторов, для которыхЛЙ = ---- ехр( - )ЛТ (2)Вй,Т 2 Т ф 5где В и Во - константы, зависящие от свойств полупроводникового материала, К и Ом соответственно;Т - абсолютная температура датчика, К; ЛТ - изменение температуры. К,При соблюдении указанных условий напряжение сигнала разбаланса моста будет максимально и составит15где ОУ 1-У 2 - напряжение на выходе задатчика 40, В;гоОо 1.пг - стабилизированное напряжение питания от источника 42 на клеммы п 1 и п 2.Сигнал разбаланса моста усиливается предварительным усилителем 41 и поступает далее на компаратор 44 полярности, работающий в диодном режиме и пропускающий сигнал, только если его полярность соответствует заданной, при помощи переключателя П, Назначение компаратора полярности - обеспечить отрицательную обратную связь между датчиком температуры Вт 1, йтг и объектом 38 терморегулирования при любом направлении теплового потока между ГТ и ЖТ. Так, например, если тепловой поток направлен от ГТ к ЖТ, то при превышении текущей температуры ГТ над заданной в соответствии с формулой (2) ЬЯ уменьшается и полярность потенциалов сигнала разбаланса на выходах У 1 и У 2 в зависимости от полярности потенциалов питания на клеммах п 1 и п 2 будет одна (для определенности примем на У 1 "+", а на У 2 "-"). В данном случае интенсивность охлаждения ГТ должна увеличиться, т,е. данный сигнал разбаланса должен быть пропущен компаратором 44, Но если при этих же условиях допустим, что тепловой поток направлен от ЖТ к ГГ, то пропускание сигнала разбаланса компаратором44 приведет к еще большему нагреву ГТ, т,е, отрицательная обратная связь перейдет в положительную и регулирование не приведет к термостабилизации ГТ. Чтобы этого не происходило, достаточно переключателем П компаратора 44 обеспечить режим пропускания сигнала в зависимости от направления теплового потока.Далее сигнал разбаланса поступает на, компаратор 45 напряжения, В зависимости от точнос и регулирования температуры ГТ, которая задается задатчиком 46, компаратор 45 пропускает сигнал на блок 47 регулирования величины и времени приложения потенциала рг, если напряжение поступающего сигнала больше заданного, либо поступает на общий прерыватель 48, если напряжение сигнала равно или меньше заданного блоком 46 напряжения сравнения. В первом случае прямо пропорционально напряжению сигнала разбаланса блок 47 регулирования регулирует потенциал р 2 источника 35 электрического поля и время его приложения путем включения и выключения канала рг с помощью управляемого им прерывателя 49, Во втором случае с помощью общего прерывателя 48 происходит выключение источника 35, т,е, основного и дополнительного электрического поля. Таким образом, осуществляется управление исполнительными органами, т.е, электро- струйных диспергаторов 21 и ЭГД-насосов 37.При возникновении пробойных режимов блок 50 защиты вырабатывает команду на отключение источника 35 электрического поля от общего блока 43 питания с помощью общего прерывателя 48,Температура ГТ контролируется образцовым термометром, и если в режиме тер мостабилизации она отличается от заданной, то проводится корректировка задающего блока 40 с помощью резистора Й 1 з, т.е, задается (тонко) температура статирования ГТ.Экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что при варьировании отношения 51/Яг (где 31 - площадь живых сечений отверстий 34 перфорированной трубы 21; Я 2 - площадь поперечногр живого сечения трубы 21) наибольший эффект регулирования теплопередачи достигается при значениях 51/Я 2 0,3-0,8. При этом отношение плотностей теплового потока в электрическом поле и в его отсутствие очи /оо можно регулировать в пределах 2,2 Ъ,1.Устойчивое диспергирование достигается при напряженностях поля между электродами 23 и 33 20-70 кВ/см, однако при 30 кВ/см и выше возрастает расход электроэнергии. связанный с коронным разрядом.Высоковольтный потенциал питания электродов 12 ЭГД-насоса в ходе эксперимента поддерживали постоянным ( рс 20 кВ). Путем включения и выключения потенциала р 1 и варьирования величины Щ регулировали интенсивность теплопередачи в пределах 5-90 от максимальной теп 17039105 10 15 20 25 ЗО 35 45 50 ловой нагрузки, причем точность регулирования не зависит от направления изменения плотности теплового потока, Повторяемость результатов достигалась с точностью до +5.Шестикратная интенсификация тепло- обмена при диспергировании в сравнении с теплообменом при чистом пленочндм течении жидкой фазы ПТ (использовались трансформаторное масло и керосин объясняется уменьшением толщины пленки, стекающей по стенке цилиндра 23, менее толщины теплового погранслоя, характерного для конвекции жидкости в большом объеме.Наибольшая интенсивность теплопередачи достигается при обеспечении фазовых переходов на поверхностях теплообмена ПТ (парожидкостной смеси хладона - 113) с ГТ и ЖТ, Более узкий диапазон регулирования достигается при полном заполнении емкости для ПТ жидкой дегазированной фазой (керосином, трансформаторным маслом), однако при напряженностях более 20-30 кВ/см эффект регулирования становится автомодельным от ориентации устройства в поле сил тяжести.Предлагаемые способ и устройство для регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями обеспечивают термостабилизацию газообразного теплоносителя с точностью не хуже +0,15 С при регулировании интенсивности теплопередачи в пределах 5-90 от максимального теплового потока с точностью + 57 ь от его величины.Ф о р мул аи эоб рвт ения 1. Способ регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоно.- сителями. ограниченными поверхностями теплообмена и взаимодействующими между собой через диэлектрический промежуточный гаэожидкостный теплоноситель, циркулирующий между указанными поверхностями, путем периодического воздейст- вия на поверхность теплообмена между промежуточным и газообразным теплоносителями электрическим полем, о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с целью обеспечения термостабилиэации газообразного теплоносителя при одновременном повышении точности регулирования теплопередачи при вертикальном положении поверхности теплообмена между газообразным и промежуточным теплоносителями, циркуляцию промежуточного теплоносителя осуществляют вдоль поверхности теплообмена с жидким теплоносителем путем периодического воздействия на него дополнительным электрическим полем, измеряют величину отклонения температуры газообразного теплоносителя от температуры термостабилизации, а воздействие основным полем осуществляют с обеспечением днспергирования жидкой фазы промежуточного теплоносителя, причем периоды действия этого поля выбирают внутри периодов действия дополнительного поля, а его напряженность - прямо пропорциональной величине укаэанного отклонения температуры гаэообразного теплоносителя.2, Устройство для регулирования тепло- передачи между жидким и газообразным теплоносителями, содержащее корпус с поддоном, заполненным диэлектрическим промежуточным газожидкостным теплоносителем, и расположенные в корпусе теплообменники для теплообмена между промежуточным с одной стороны и жидким и газообразным теплоносителями - с другой, причем теплообменник для промежуточного и газообразного теплоносителей снабжен электродом, подключенным к источнику электрического поля, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения термостабилизации газообразного теплоносителя при одновременном повышении точности регулирования теплопередачи при вертикальном положении поверхности теплообмена между газообразным и промежуточным теплоносителями, теплообменник для промежуточного и жидкого теплоносителей выполнен типа "труба в трубе", во внутренней иэ которыхразмещен электрогидродинамический насос, подключенный к источнику дополнительного электрического поля и снабженный всасывающим патрубком, погруженным в жидкую фазу промежуточного теплоносителя, и на 40, гнетательным патрубком, а теплообменник для промежуточного и газообразного теплоносителей выполнен в виде вертикально установленных оребренных цилиндров с заглушенными верхними торцами, при этом электрод расположен во внутренней полости каждого иэ цилиндров по его оси и выполнен в виде перфорированной трубы, соединенной нижним концом с нагнетательным патрубком, а на верхнем концеснабженной растекателем с кольцевой горизонтальной щелью для прохода жидкой фазы промежу- точного теплоносителя. 3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения влияния на его оаботу положения в поле сил тяжести, пространство между корпусом и теплообменниками дополнительно заполнено дегазированной диэлектрической жидкостью.

Смотреть

Заявка

4689759, 11.05.1989

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ АН МССР

САЖИН ФЕДОР МАКСИМОВИЧ, БОЛОГА МИРЧА КИРИЛЛОВИЧ, КОЖУХАРЬ ИВАН АНДРЕЕВИЧ, МАЛАХОВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: F28D 15/02

Метки: газообразным, жидким, между, теплоносителями, теплопередачи

Опубликовано: 07.01.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/10-1703940-sposob-regulirovaniya-teploperedachi-mezhdu-zhidkim-i-gazoobraznym-teplonositelyami-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ регулирования теплопередачи между жидким и газообразным теплоносителями и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты