Теплообменник

(56)1978 юлсел едов генного иков, И отельскийинститу,1 а шиностроенияВ Горенштейн 8)А321 3/6,5, к О Кислородеплообменльзовано в ильные агода, а такановках неоздуха выающим хозобретения и интенси один поди 2 соотаж чаемого ОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Чертеж КК 3341.00.000 НПмаш 20.06.85.(57) Изооретение относится к тной технике и может быть испоустановках. содержа гцих холодрегаты дли создания запасов холже в воздухоразделительных устпрерывного охлаждения потока всокого давления циклично работлодильным агрегатом. Целью иявляется снижение энергозатратфикация теплообмена. В емкостидругим расположены змеевики 1ветственно для хладагента и охл вещества, погруженные в промежуточный теплоноситель, состоящий из двух малорастворимых один в другом компонентов с определенными физическими свойствами. При подаче охлаждаемого вещества в змеевик 2 хладон 5, как легкокипящий компонент промежуточного теплоносителя, закипает на поверхности змеевика 2. Паровые пузыри хладона 5, всплывая, турбулизируют промежуточный теплоноситель в целом. Пар конденсируется на поверхности змеевика 1. Образующиеся в результате капли хладона 5 более тяжелые, чем второй компонент промежуточного теплоносителя - вода 4 опускаются вниз. В результате обеспечивается интенсивная циркуляция промежуточного теплоносителя между змеевиками 1 и 2 без использования насоса. В период работы холодильной установки часть холода используется для охлаждения вещества - потока воздуха в змеевике 2, а избыток холода сжимает пары хладона 5 из газового объема в емкости и охлаждает жидкую фазу обоих компонентов промежуточного теплоносителя.1 ил.1Изобретение относится к теплообменной технике, может быть использовано в установках, содержащих холодильные агрегаты для создания запасов холода, и может быть использовано в воздухоразделительных установках непрерывного охлаждения потока воздуха высокого давления циклично работающим холодильным агрегатом. Цель изобретения - снижение энергозаграт и интенсификация теплообмена.На чертеже схематично изображен теплообменник.Теплообменник содержит поверхностныйтрубчатый змеевик 1 для холодильного агента (охлаждающий поток, максимальная температура + 1 С) и трубчатый змеевик 2 дляохлаждаемого вещества, например сжатоговоздуха, поступа ющего в адсорбер блокаочистки (максимальная температура +60 С,минимальная температура +5 С).Змеевик 1 для хладагента расположеннад змеевиком 2 для охлаждаемого вещества. Змеевики размещены в емкости 3 и погружены в жидкий промежуточный теплоноситель, состоящий из двух малорастворимых один в другом компонентов, напримерводы 4 и хладона 5, температура кипенияпервого из которых 00 С выше максимально допустимой температуры охлаждаемоговещества, а температура кипения второговещества -- хладона, например К 12, прирабочем давлении находится в интервалемежду предполагаемыми температурами хладагента и охлаждаемого вещества (температура хладона +1 - 3 С). При этом плотность первого компонента (воды) /=1000 кг/м в жидком состоянии находитсяв интервале между плотностями жидкой ипаровой фаз второго компонента, соответственноУж. лад, =1410 кг/м иУлар.хлад,.=20 кг/м",От 20 до 70/ емкости 3 занимает газовый объем 6. Вход нижнего змеевика 2 соединен с линией 7 подачи сжатого воздухаиз блока комплексной очистки (не показан),а выход - с линией 8, соединенной с блоком глубокого охлаждения (не показан).Вход и выход верхнего змеевика 1 соединены с линиями подачи 9 и отвода 10хладагента из холодильной установки (непоказана).Теплообменник работает следующим образом.В нерабочий период хладон 5 опускаетсяча дно емкости 3, омывая поверхность нижнего змеевика 2 для охлаждаемого вещества.Уровень раздела воды 4 и хладона 5 образует горизонтальную поверхность. При подаче охлаждаемого вещества (сжатого воздуха) хладон 5, как легкокипящий компонент теплоносителя, закипает на поверхности змеевика 2. Паровые пузыри, всплывая, турбулизируют промежуточный теплоноситель в целом.Процесс генерации паровых пузырей схватывает, кроме поверхности змеевика 2, также и слои перегретого теплоносителя, расположенные вблизи змеевика 2.Пар конденсируется на поверхности верхнего змеевика 1 для холодильного агента и, образующиеся в результате капли хладона 5, более тяжелые, чем вода, опускаются вниз, увлекая за собой воду. Конденсация паров происходит также и в верхних переохлажденных слоях теплоносителя, находящихся вблизи змеевика 1. В период, когда холодильная установка отключена, конденсация паров происходит преимущественно в переохлажденных слоях воды.Сосуд может быть выполнен герметич ным, в этом случае в объеме над жидкой фазой в период работы с отключенной холодильой установкой собираются пары.В результате интенсивного перемещениячастиц хладона 5, увлекающих за собой воду, обеспечивается интенсивная циркуляция промежуточного теплоносителя в целом между змеевиками 1 и 2 без использования 25 насоса, При этом благодаря улучшению теплообмена между промежуточными теплоносителем и з.;еевиком 1 усиливается и аккумулирующая функция промежуточного теплоносителя. Интенсифика ция теплообмена обеспечивается, помимо интенсификации 30 циркуляции теплоносителя, также тем. чтона поверхностях змеевиков происходят соответственно процессы испарения и конденсации хладона, сопровождающиеся значительным поглощением (при испарении) и выделением тепла.35В период раооты холодильнои установкичасть холода используется для охлаждения вещества (потока газа) в змеевике 2, а избыток холода сжимает пары хладона 5 из газового объема 6 и охлаждает жидкую фа зу обоих компонентов промежуточного теплоносителя.Полная холойопроизводительность холодильной установки превышает потребное количество холода для охлаждения вещест ва, проходящего по змеевику 2.Поэтому холодильная установка работает в пре;ывистом режиме, общая продолжительность ее работы определяется соотношением между холодопроизводительностью установки и потребным для охлаждения количеством холода.При снижении температуры вещества взмеевике 2 ниже заданного уровня (.+4 С) холодильная установка отключается и оно охлаждается за счет холода, аккумулированного жидкой фазой хладона и охлажденной водой 4. Продолжительность этого периода определяется запасами холода, зависящими от сконденсированной массы хладона1442805 Составитель И. ШабалинаРедактор Н. Лазаренко Техред И, Верес Корректор Л. ПилипенкоЗаказ 6370/36 Тираж 606 ПодпнсноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и охлажденной воды 4. Затем холодильная установка включается вновь и цикл повторяется.Конструктивное расположение змеевиков и наличие в промежуточном теплоносителе двух компонентов с описанными физическими свойствами позволяет обеспечить интенсивный теплообмен без циркуляционного насоса, что снижает расход электроэнергии. Наличие хладона, изменяющего соотношение между количествами паровой и жидкой фаз, позволяет аккумулировать большое количество холода на единицу массы. формула изобретенияТеплообменник, содержащий размещенные в корпусе с промежуточным теплоносителем трубчатые змеевики для хладагента и охлаждаемого вещества, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и интенсификации теплообмена, змеевик для хладагента расположен над змеевиком для охлаждаемого вещества, а промежуточный теплонОситель состоит из двух малорастворимых один в другом компонентов, температура кипения первого из которых выше максимально допустимой температуры охлаждаемого вещества, температура кипения второго находится в интервале между предполагае- мыми температурами хладагента и охлаждаемого вещества, а плотность первого компонента в жидком состоянии находится в,ин тервале между плотностями жидкой и паровой фаз второго компонента.