Способ охлаждения и нагревания теплоносителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК11869 19 1 4 ) 2813/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТ нной в соответствии со следуимостьюТ аСД цеи завиьх п(Р, +Р,) Мил 6 С д (Я + Я) %и 7(1+ М-) 1 атура теплоносителя на конфузорный участок, С тура теплоносителя на из диффузорного участе Тв выТ 1(1+г МЬ диффузор ного средний коэф водности тепло длина диффуз радиусы сече выходе диффу критерий Нусс орном участке осуществляю участка, м;фициент теплопроносителя, Вт/м К: )рного участка. м;ия на входе и на орного участка, м; (;ф ел ьта, (рь перемещение тсп-т адиабатнчсски. Яь% Миа в диффузпоносителя ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ И НАГРЕВАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ, при котором теплоноситель перемешают по каналу,состоящему из конфузорного и диффузорного участков, отличающийся тем, что, сцелью интенсификации процесса теплообмена, при охлаждении теплоносителя перемещение его в конфузорном участке осуществляют Тадиабатически, а температурустенки диффузорного участка поддерживаютпостоянной, соответствующей следующейзависимости+д 1 (Я 1+ Я 2) МиХ ьыХ, при нагревании температуру стенки конф зорного участка Т, поддерживают пост- тем первходе в)темперавыходека, С;коэффициент восстановлеия;средний показатель адпабатытеплоносителя;число Маха на выходе нз конфуфузорного участка;расход теплоносителя, кг/с;средняя изобарная теплосмкостьтеплоносителя, Дж/кг К; средний эквивалентный диаметр20 30 35 40 45 Изобретение относится к теплоэнергетике и геплотехнике и может быть использовано в тепло- и массообменных аппаратах и преобразователях тепла в другие виды энергии (например, в тепловых двигателях), в энергетике (паровые котлы, газовые подогреватели воды), металлургии (котлы-утилизаторы), химии и нефтехимии (подвод тепла от газов к перерабатываемому жидкому сырью), а также на транспорте (регенераторы) .Цельк) изобретения является интенсификация процесса теплообмена.На фиг. 1 показано устройство для охлаждения газового теплоносителя; на фиг, 2 - Т-диаграмма процесса охлаждения; на фиг. 3 . устройство для нагревания газового теплоносителя; на фиг. 4 - - Т-Ь-диаграмм нагревания газового теплоносителя.Устройство (фиг.) содержит конфузорный участок 1, лиффузорный участок 2, адиабатп некую оболочку 3, среду 4 с высоким к эффициснтом теплоотдачи (например, кипящую жидкость). В этом устройстве реализу;отся термодинамические процессы, показанные на фиг. 2; 1-2 - процесс идеального алиабатического расширения; 2-3 - процесс реального изотермического сжатия; Р. - давление теплоносителя на входе в копфузорный участок 1; Рвыю - давление топ,нннкителя на выходе из лиффузорпог участка 2 в случае идеальных процессов; вых. реал,давление теплоносителя на выхолс из лиффузорного участка 2 в случае реальных процессов.1 ьп осуществлении (фиг. 2) идеальных процессов возможен выигрыш в давлении,т. с давление на выходе из диффузорного участка 2 будет больше давления на входе в конфузорный участок 1, поскольку работа алпабатичсского расширения газа в конфузоре больше изотермического сжатия в диффузоре. В реальных же процессах из-за потерь на трение и роста энтропии, давление теплоносителя на выходе из диффузорного участка 2 оказывается ниже давления на входе в конфузорйый участок 1. Однако этот перепал давления значительно (в 10 и более раз) меньше, чем в известных трубчатых тсплообменниках при реализации в них тех же скоростей газа, которые имеют место в предлагаемом способе.Устройство (фиг. 3) для нагревания газового теплоносителя содержит конфузорный у часток 5, диффузорный участок 6, среду с высоким коэффициентом теплоотдачи (например, конденсирующийся пар), адиабатическую оболочку 3.На Т-Ь-диаграмме процесса нагрева теплоносителя указаны 1-2 - процесс изотермического расширения; 2-3 - процесс идеального адиабатического сжатия; 2-3 - процесс реального адиабатического сжатия; Р в - давление теплоносителя на входе в конфузорный участок 5; Рвых.юъ - давление на выходе из диффузорного участка 6 в случае осуществления идеальных процессов; Рвах,реал. - лавление на выходе в случае реальных процессов.При осуществлении приведенных (фиг. 4) процессов давление на выходе из диффузорного участка 6 ниже, чем на входе в конфузорный участок 5, причем в случае реальных процессов этот перепад давления за счет роста энтропии увеличивается.Результаты проведенных экспериментов при охлаждении и нагревании воздуха и сравнения коэффициентов теплоотдачи а, длин теплообменных устройств 1 и срабатываемых перепадов давления АР для трех различных способов охлаждения и нагревания теплоносителя приведены в табл. 1 и 2. Для сравнения взяты трубчатый теплообменный аппарат (а), труба с чередующимися конфузорными и диффузорными участками (б), сопряженный конфузор-диффузор (в), в котором реализуется предлагаемый способ.Охлаждение воздуха производилось водой (кипящей и холодной при большом расходе) для поддержания постоянства температуры стенки диффузорного участка. Диаметр входного сечения устройства равен 24 мм, М ( 1, Т, = Т, = 100 С (табл. 1).Нагревание воздухом (табл. 2) производилось конденсирующимся водяным паром (Р = 1 кгс/см-) для подлержания постоянства температуры стенки конфузорного участка (Т, = Т, = 100 С). Диаметр вхолного сечения устройства равен 24 мм, М ( 1. Как видно из таблиц, при равных тепло- гидравлических условиях (Овод= дет, вы= 1 дет, 6, = 1 дегп, ХРм 1 дет, Р = дет) в каждом из режимов коэффициент теплоотдачи в устройстве, в котором реализуется предлагаемый способ охлаждения, практически на порядок выше, чем в известных теплообменных аппаратах, следовательно, и длина устройства оказывается в 10 - 12 раз меньше, чем у известных устройств. Затраты энергии на прокачку воздуха оказываются приблизительно одинаковыми."вх Тип Втм К тепло- обменных аппа- ратов 84 1,92 1 10 150 1,0 10 4010 150 1,0 10 40 10 150 1,0 10 40 1,55 130 142 50 О, 19 750 108 20 60 114 20 60 157 20 60 1150 2, 18 1,8 150 70 О, 19 2,36 20 190 1,7 40 80 1373 20 190 1,7 40 80 232 20 190 1,7 40 80 1500 1 т 9 170 0,19 90 Таблица 2 Вт мм Н ОмК 8 в,в Свозд,г/с Типобменг/с 1, м ных аппа- ратов 1,2 0,4 1,2 0,4 1,2 0,4 30 20 1,68 120 20 30 200 1,36 20 30 40 1600 1140 0,36 15 170 1 3 15 170 1,3 15 170 1, 3 Рвх кгс см 40 132 40 220;.б,г 31 13 ВНИИпо113035, илиал ГП Соснп 1: к 11 1 нппж б 1 И Государствс делам изобре Москва, Ж - 35 П Патент. г.иного ений Рау Ужго 31 ожаснаКори ко 1 1олиненикомитета СССРи открытийскан наб., д. 4/5од, ул. Проектная