Термосифонный холодильник

.801062264 А 1(511 С 21 В 7/10; Р 27 В 3/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 669.162.214(088.8) (56) 1. Рвторское свидетельство СССР 9 998824, к 8(54(57) ТЕРМОСИФОННЫЙ. ХОЛОДИЛ 1 НИКпо авт. св. Р 998824, о т л и ч аю.щ и й с я тем, что, с целью повы .шения эффективности теплоотбора,отношение поперечного сечения вставки к поперечному сечению кольцевойполости между корпусом холодильникаи вставкой оавно 0,15-0,25.Изобретение относится к металлургической промыаленности и можетбыть использовано для охлаждениягоризонтальных или наклонных конструкций печей цветной и черной металлургии.По основному авт. св. Р 998824известен термосифонный холодильник,выполненный в виде двух коаксиальнорасположенных изогнутых труб, иэкоторых внешняя является корпусом,а внутренняя - вставкой, содержащейгоризонтальный или наклонный участок подвода тепла и вертикальныйучасток отвода тепла,. Верхний конецвставки выполнен перфорированным )5и жестко прикреплен к верхнему торцукорпуса, а нижний конец вставкиоткрыт и расположен с зазором поотношению к нижнему торцу корпуса.Такое конструктивное выполнениеустройства позволяет устранить какпроявление захлебывания благогдаря разделению встречных потоковфаз промежуточного теплоносителя,так и расслоение двухфазного потокавследствие увеличения скорости циркуляции теплоносителя и образования при этом кольцевой структурыдвухФазного течения с концентрацией жидкой Фазы в пленке на наружной(обогреваемой) поверхности кольцевого (подъемного) канала, образованного вставкой и корпусом термосиФона 13,Однако известный холодильник необеспечивает достаточно высокуюэффективность работы во всем диапазоне его геометрических и режимныхпараметров.Это обЪсняется тем, что теплопередакщая способность замкнутого термосифонного элемента, составлякщегооснову конструкции холодильника, вобщем случае зависит от скоростициркуляции Фаэ промежуточного тепло-носителя, их содержания и взаимного 451 распределения по сечению и длинетеплопередакщего канала. Указанныехарактеристики в свою очередь определяются геометрическими и режимнымипараметрами работы холодильника. 50Цель изобретения " повышение эффективности теплоотбора.Роставленная цель достигается тем,что отношение поперечного сечениявставки к поперечному сечению кольце вой полости между корпусом холодильника и вставкой равно 0,15-0,25На Фиг. 1 изображен термосифонныйхолодильник, продольный разрез; нафиг. 2 - разрез Р.-Р, на фиг. 1; на ффиг. 3 - график относительных характеристик теплоподвода.о Термоаифонный холодильник состоитиз герметичного корпуса 1) с гориэойтально расположенным участком 2 65 теплоподвода и вертикально расположенным участком 3 теплоотвода. Внут.ри корпуса коаксиально расположенаизогнутая вставка 4, закрепленная.,в верхней части к торцу эоны теплоотвода и имекщая в верхней части перфорацию а в нижней части - свободный выход. В общем случае вставкав пределах участка 2 теплоподводарасположена с эксцентриситетом иперфорирована по обраэукщей, обращенной к наиболее теплонапряженнойобразующей холодильника (эксцентриситет и,перфорация вставки в пределах длины эоны теплоподвода не показаны),Гри работе термосифонного холодильника участок 2 теплоподвода горизонтально или с наклоном к горизонту размещается в зоне тепловыделений охлаждаемого объекта, а вертикальный участок 3 теплоотвода располагается обычно вне охлаждаемогообъекта, перенос тепла в холодильникереализуется в испарительно-конденсационном цикле при оцнонаправленномдвижении фаэ промежуточного теплоносителя под действием сил гравитации в поцъемном и опускном каналахзамкнутого циркуляционного контура,образованного корпусом холодильникаи внутренней вставкой.В зависимости от условий применения термосифонного холодильникауровень тепловыделения от охлаждаемого объекта по периметру участка 20теплоподвода, может быть существенноразличныч. Так,в случае использованияустройства для охлаждения сводовплавильных агрегатов наибольший уровень тепловых потоков наблюдается врайоне нижней обраэукщей участка подвода тепла,а в случае охлаждения подин Плавильных агрегатов наиболеетеплонапряжен район верхней образующей участка подвода тепла термосифонного холодильника. Задаче расширениятеплопередакщих возможностей холодильника в этих случаях отвечает организация преимущественной концентрациижидкой фазы теплоносителя в частисечения парогенерирующего канала, придегакщей к наиболее тег.лонапряженнойобраэукщей, что может быть достигнуто при расположении вставки с эксцентриситетом в пределах участкаподвода тепла. Необходимое положение вставки может быть организованос помощью дистанционирукщих шаырей,приваренных к вставке. повышение влагосодержания части сечения парогенерирующего канала, прилегакщей к наиболее теплонапряженной образукщей корпуса устройства, обеспечивается также перфорацией вставки отверстиями по ее образующей-, обращенной к наиболее тепло1062264 А-А напряженной образукщей корпуса . термосифона. В этом случае наряду соструйным истечением основной частижидкой фазы теплоносителя в нижнемторце эона. подвода тепла холодильника имеет место распределенноеструйное орошение под длине наиболеетеплонапряженной образукщей участка.подвода тепла холодильника.указанные признаки сформулированы в результате эксперииентальнюс 10исследований тепловых характеристик термосифонного холодильника и/вытекают из следукщих условий: поддержания необходимого уровня скорос.ти циркуляции промежуточного тепло-15носителя и влагосодержания подЪемной ветви контура, соответствукщегоустойчивому существованию разделенной (кольцевой) структуры двухфаз-ного течения 20Запопминимизации суммарного гидравлического сопротивления потоку промежуточного теплоносителя в термосифонном контуре 25оппод = 0,15-.0,25,устойчивого существования сплошнойпленки жидкости пс периметру парогенерирукщего (кольцевого) каналапри наклонном его расположении30Кзад Ч ) 0,6 (м),гдеЧ - объем заливаемого в термоэапсифон промежуточного теплоносителя;чо - объем опускного канала (внут. 35ренней полости вставки);- длина зоны подвода тепла, м;Ц - угол наклона зоны подводатепла к горизонту, град;Го - сечение опускного канала,образованного внутреннейповерхностью вставки;Гп - сечение подьемного (кольцевого) канала, образованногонаружной поверхностью вставки и корпусом термосифона.Результаты испытаний представленЫна фиг. 3 в ниде зависимости относительной характеристики интенсивности продольного теплопереносапакеак 50"3 кольц /кольц (опт)от соотношения йлсщадей поперечныхсечений полости вставки Г 8" и:кольцевого канала, образованного внутренней поверхностью корпуса термосиФона и наружной поверхностью вставкиГ ь . Уарактеристика интенсивностикольцпродольного теплопереноса претерпевает резкий излом в окрестности значения аргуента функциональной взаимосвязи Е оп/, лщ 0,18. Итак, при Гв // ь 70, 1 8 дос тйгаютс я наилучшие услокольцвйя продольного теплопереноса в кольцевом канале, полость которого служит задаче транспорта тепла, отбираемого от обЪекта охлаждения,Оптимальньм размером вставки,предназначенной для возврата конденсата промежуточного теплоносителя виспарительную зону термоеифонногохолодильника, является размер, соответствукщий минимально возможномуиз совокупности значений, определяемых неравенством 6 стlкольц 1 0,18т.е. в конструкции термосифона, отвечающей задаче достижения максимальной эффективности продольного тепломассопереноса при минимальных габаритах устройства, должно выполнятьсяоптимальное соотношение,геометричесЬНких параметров Рзо:0,18 Гкольц Результаты лабораторньзс и полу- промышленных испытаний предлагаемого термосифонного холодильника свидетельствуют о радикальиом повышении теплопередащцей способности термосифонного охладителя в случае его применения на объектах горизонтальной и наклонной компоновки (в 7-9 раз по сравнению с аналогичными характеристиками известного устройства). При этом укаэанный сравнительный уровень эффективности применения термосифонного холодильника достижим при соблкдении оптимальных условий, Отклонение от этих условий приводит к ограниченному снижению теплопередающей способности термосифоиного холодильника (до 40-50); В этом случае теплопередающая способность предлагаемого устройства в 3-4 раза превышает аналогичную характеристику известного, одна-, ко в случае применения холодильника на объектах с высоким уровнем удельного тепловыделения с указанным . обстоятельством нельзя не считаться.1062264 ф 7 Я Я фф Составитель Б. РаковскиРедактор Г,Безверщенко Техред М, Кузьма орректор ЛПата Подписно Филиал Ппп патент, г.ужгород, ул.проектная,Тираж дарственно изобретены ква, Ж,4 з 10160/28 ВНИИПИ Гос по дела 113935, Иас68о комитета СССРи откЕитийРаущская наб , д.