Способ передачи тепла и теплопередающее устройство

(71) Одесский технологищевой промышленностивд кий институт пи- . М,В.Ломоносо 72) З.Ш;Семерхан 53) 621.565.93 (08 56) Авторское сви %1451527, кл, Р 2 в и А.С,Титлов8)етельство СССРО 1502, 1989. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ 4) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И ТЕПЛОЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО(57) Использование: в теплотехнике, в испарительно-конденсационных теплопередающих устройствах. Сущность изобретения: бинарная смесь кипит в порах комбинированной капиллярной структуры дополнительного сборника-охладителя 4 с образованием жидкой фазы и пара, жидкая фаза и сконденсированная паровая фаза последовательно поступают через двухпоточный 5 и трехпоточный 6 теплообменники в зону теплоподвода 3, где жидкие потоки смешиваются с поглощением тепла, и смесь подают в зону дополнительного теплоотвода, 2 с.п. ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам передачи тепла и теплопередающим устройствам, реализующим испарительно-конденсационный цикл,Известен способ передачи тепла, включающий испарение жидкого теплоносителя (ТН) в зоне теплоподвода, транспорт пара в зону теплоподвода, его сжижение с выделением теплоты парообраэования, возврат конденсата в зону теплоподвода при помощи сил поверхностного натяжения.Недостатком известного способа является отсутствие возможности регулирования температуры эоны подвода тепла,Известен способ передачи тепла, включающий выпаривание ТН в виде бинарной смеси с различными нормальными температурами компонентов в зоне дополнительного теплоподвода с образованием жидких "выбросов", раздельную подачу "выбросов" и пара в зону теплоподвода и теплоотвода соответственно, сжижение пара и подачу конденсата в зону дополнительного тепло- подвода,Известный способ передачи тепла позволяет осуществлять регулирование температуры зоны теплоподвода в широком диапазоне, однако не позволяет проводить регулирование температуры ниже охлаждающей среды, т.е. температуры холодного источника,Известны теплопередающие устройства - тепловые трубы (ТТ), содержащие частично заполненный жидким ТН герметичный корпус с зонами испарения, транспорта, конденсации и капиллярной структурой (КС) на внутренней поверхности. ТТ позволяют осуществлять высокоэффективный отвод тепла от тепловыделяющего объекта в зону сброса, однако не позволяют осуществлять регулирование температуры объекта охлаждения,Известно теплопередающее устройство, содержащее частично заполненный бинарным ТН герметичный корпус с зоной теплоподвода, теплоотвода и зоной дополнительного теплоподвода, снабженной комбинированной КС,Известное устройство позволяет производить регулирование температуры объекта охлаждения в широком диапазоне, однако не позволяет осуществлять регулирование ниже температуры холодного источника,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа передачи тепла и теплопередающих устройств, а именно обеспечение возможности регулирования температуры зоны теплоподвода в широком диапазоне, включая и температуры ниже холодного источника. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение заключается в том, что в предполагаемом способе жидкую фазу перед подачей в зону теплоподвода охлаждают и направляют на теплообмен последовательно со сконденсированной паровой фазой и с потоком смеси после теплоподвода, смешивают жидкую и сконденсированную паровую фазы в зоне теплоподвода с поглощением тепла и подают смесь в зону дополнительного тепло- подвода,Способ реализуется в теплопередающем устройстве, которое дополнительно содержит сборник-охладитель, двухпоточный теплообменник, причем выход по жидкости сборника-охладителя соединен через двух- поточный и трехпоточный теплообменники с зоной теплоподвода, выход по пару сборника-охладителя соединен через зону конденсации, теплообменники с зоной теплоподвода, последняя через трехпоточный теплообменник подключена к зоне дополнительного теплоподвода, при этом сборник-охладитель снабжен капиллярной структурой на тепловоспринимающей и оребрением на теплорассеивающей поверхностях,Отличительными признаками предлагаемых способа и устройства являются использование в качестве ТН бинарной смеси, поглощающей теплоту при смешении в жидких фазах; наличие сборника-охладителя жидких "выбросов" с КС между зонами теплоподвода и дополнительного теплоподвода; наличие двух- и трехпоточных теплообменников, жидкостных теплообменников,На чертеже изображена схема теплопередающего устройства,Устройство содержит герметичный корпус с зоной дополнительного теплоподвода 1, покрытой комбинированной КС, зоной конденсации 2 и зоной теплоподвода 3. Между зонами теплоподвода расположен сборник-охладитель жидких "выбросов" 4, внутренняя поверхность которого покрыта КС, а внешняя - оребрением, и двух- и трех- поточные жидкостные регенеративные теплообменники 5 и 6 соответственно, Устройство заполнено бинарным ТН, поглощающим теплоту при смешении в жидких фазах так, что уровень жидкости частично покрывает КС в зоне дополнительного теплоподвода 1 и в зоне 4.Рабочая смесь должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечивать макси мально возможный эффект охлаждения при смешении и иметь компоненты с макси мально различными нормальными темпера турами кипения,Комбинированная КС в зоне дополнительного теплоподвода выполнена многослойной так, что верхний слой имеетразмеры пор и толщину больше нижележащего слоя в 45 раз и 810 раз соответственно,Предлагаемое теплопередающее устройство работает по предлагаемому способу следующим образом,При подводе тепла в зону дополнительного теплоподвода 1 бинарная смесь нагре.вается и кипит в порах комбинированнойКС, Процесс парообразования в комбинированной КС, выполненной указанным вышеспособом, сопровождается "выбросами" 15жидкого ТН, состоящими преимущественноиз высококипящего компонента. Образующиеся выбросы" попадают натепловоспринимающую поверхностьсборника-охладителя 4 и по КС стекает в его 20нижнюю часть. Пар. состоящий преимущественно из ниэкокипящего компонента, поступает в конденсатор, где сжижается сотводом теплоты парообразования. Конденсат из нижней части конденсатора и 25жидкие "выбросы" поступают в двухпоточный теплообменник 5, где обеспечиваетсявыравнивание температур потоков, Далее,проходя через трехпоточный теплообменник б, жидкие потоки поступают в зону теплопод вода 3, где смешиваются споглощением теплоты, В процессе смешения и обеспечивается эффект искусственного охлаждения объекта, Жидкая смесь черезтрехпоточный теплообменник 6 направляется в зону дополнительного теплоподвода1, И цикл повторяется. Подача жидкой смеси из зоны 3 в зону 1 обеспечиваетсянепрерывным выпариванием жидкого ТНиз комбинированной КС, 40Пример работы предлагаемого устройства по предлагаемому способу,Теплопередающее устройство заполняется жидким ТН, состоящим из бинарнойсмеси четыреххлористого углерода и диэтилового эфира. Нормальные температуры кипения компонентов смеси составляют 7 б,7 и 34,5 С соответственно, Теплота смешения при 50 мольной концентрации диэтилового эфира 12,4% составляет 3535 Дж/кг.Комбинированная КС в зоне 1 выполняется двухслойной, причем нижний слой, ближний к стенке, имеет размеры пор 40 55 мкм и толщину 80 мкм, а верхний слой 100 мкм. При такой конструкции КС "выброс" жидкого ТН в 810 раз превышает количество пара, обра-;ующегося при кипении ТН в КС.Следовательно, выбранная смесь обеспечивает максимальный эффект искусственного охлаждения, так как в жидких "выбросах", составляющих 8090 от общего расхода, находится преимущественно четыреххлористый углерод, а в паре, составляющем 1020 - преимущественно диэтиловый эфир.Таким образом, использование предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ, позволяет расширить функциональные возможности, т.е, обеспечить регулирование температуры объектов охлаждения в широком диапазоне, включая и температуры ниже охлаждающей среды,Формула изобретения 1. Способ передачи тепла в зонах тепло- подвода и дополнительного теплоподвода с помошью теплоносителя - бинарной смеси компонентов путем выпаривания смеси в зоне дополнительного теплоподвода с образованием жидкой и паровой фаз, подачи жидкой фазы в зону теплоподвода и паровой фазы в зону конденсации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, жидкую фазу перед подачей в зону теплоподвода охлаждают и направляют на теплообмен последовательно со сконденсированной паровой фазой и с потоком смеси после зоны теплоподвода. смешивают жидкую и сконденсированную паровую фазы в зоне тепло- подвода с поглощением тепла и подают смесь в зону дополнительного теплоподвода,2. Теплопередающее устройство, содержащее эоны теплоподвода, конденсации и зону дополнительного теплоподвода, снабженную комбинированной капиллярной структурой, отл ича юще е сятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит сборник-охладитель, двухпоточный теплообменник и трехпоточный теплообменник, причем выход по жидкости сборника-охладителя соединен через двухпоточный и трехпотсчный теплообменники с зоной теплоподвода, выход по пару сборника-охлади- тели соединен через зону конденсации, теплобменники с зоной теплоподвода, последняя через трехпоточный теплообменник подключена к зоне дополнительного теплоподвода, при этом сборник-охлади- тель снабжен капиллярной структурой на тепловоспринимающей и оребрением на теплорассеивающей поверхностях,