Теплообменное устройство

ВОЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 26(51 4 Р 28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ ИСА(54 (57 Т И ано ма- техпара ство ение У 12итут химическоВсесоюзный науч и со габа нологиче институт водоии, гидротехниинженерной гидодвижралов, А.И.Его.П,Кузнецов льство ССС1/02, 1980 Ю дел гМ(71) Московский инстго машиностроения ино-исследовательскииснабжения, канализацческих сооружений ирогеологии "Водгео"(56) Авторское свидУ 775606, кл. Г 28 ООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВОретение м,б. использовнии высокоэффективныхных систем охлаждениякого оборудования и апеляющих большое количель изобретения - повышости теплообмена. В корпуойства установлен непцилиндрический барабан 2рованной боковой стенкой,еет патрубки 3, 4 и 5 сонно входа испаряющегося тя, входа барботируемогоода парогазовой смеси и туры, выд тепла. Це эффективн се 1 устр но полый с перфори Корпус им ответстве лоносител газа, вых1469260 постоянностройства ение тепнутренней д воздей- создаваротора 9,орость двия и уменьителя ем , е ал(не ля сост ы 13 сооберстиями овой стенке ней полостью16 с патруб го газа, а кторами 17 0 для входа плоносителя е значи- ающего арботируемобоковой образно ров виде сужа уса 1 полочтобы спиывали с теплообменник. Внутри барабана 2 коаксиально размещен полый ротор 9 снаружными ребрами 11. Полость ротора 9 сообщена с патрубком 5 и внутренней полостью барабана отверстиями 10, расположенными на периферииу основания корпуса 1. Ротор 9 выполнен в виде сужающегося к основаниюполого конуса. Наружные ребра 11выполнены в виде спиральных лопастей, образующих с внутренней поверхИзобретение относится к энергетике и теплотехнике, преимущественно к теплообменным устройствам, основанным на испарении охлаждающего теплоносителя, и может быть использовано при создании высокоэффективных малогабаритных систем охлаждения технологического оборудования и аппаратуры, выделяющих большие количества тепла.Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена.На фиг.1 изображено теплообменное устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - выполнение ротора.Теплообменное устройство (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном 2 с перфорированной боковой стенкой. Корпус 1 снабжен патрубками входа испаряющегося теплоносителя З,входа барботируемого газа 4, выхода парогазовой смеси 5 и теплообменником 6 с твердой теплообменной поверхностью 7, являющейся боковой стенкой барабана 2. В барабане 2 коаксиально ему с зазором 8 размещен полый ротор 9 с отверстиями 10 на периферии у основания корпуса 1 и с наружными спиральными ребрами 11, полость которого сообщена с патрубком 5 выхода парогазовой смеси. Теплообменник 6 образован боковой поверхностью корпуса 1 и цилиндрическим барабаном 2, в пространстве между которыми размещен гофрированный лист 12, образующий в. этом пространстве каналы 13 и 14 для ностью барабана 2 зазор, го сечения, Конструкция позволяет обеспечить дв лоносителя относительно поверхности барабана 2 ствием центробежного по емого движением ребер 1 повысить относительную жения газа и теплоносит шить унос частиц теплон с зом. 3 ил,2 циркуляции газа и охл испаряющегося) теплонос ветственно, При этом ка щены одной стороной с о 15 в перфорированной бо барабана 2 с его внутре другой - через коллекто ком 4 входа барботируем каналы 14 снабжены колл и 18 с патрубками 19 и и выхода охлаждаемого т соответственно. В случ тельного испарения охл теплоносителя в пузыри го газа и болошой длины стенки барабана 2 целес тор 9 (фиг.З) выполнять ющегося к основанию кор го конуса таким образом ральные ребра 1 1 образо внутренней поверхностьюбарабана 2" кольцевой зазор 8 постонного сеченйя. Такое выполнение ртора 9 позволяет увеличить проходное сечениеканалов, образованных ребрами 11,на, ружной поверхностью конуса ротораи поверхностью движущегося в заеоре8 испаряющегося теплоносителя, в направлении основания хоруса 1. Так 30 как по мере движения парогазовойсмеси в направлении оснрвания корпуса 1 количество ее повыпается, тоувеличение проходного сечения каналов позволяет поддерживатьв них 35 постоянное давление смеси, что предотвращает возрастание со отивлениявыходу парогазовых пузырей из барботируемого ими теплоносителя. Устройство также снабжено емкостью 21 для.Теплообменное устройство работаетследующим образом.Охлаящающий теплоноситель заливают в емкость 21. Открывают вентиль22 и заполняют теплоносителем полость барабана 2. Приводят ротор 9во вращение при помощи электропневмо- или гидропривода (не показан). Охлаждающий теплоноситель отбрасывается ребрами 11 на внутренююповерхность барабана 2 (твердую теплообменную поверхность 7) и двигается в кольцевом зазоре 8 между нейи наружными кромками ребер 11 ротора 9Лишний охлаждающий теплоноситель выдавливается через патрубок3 обратно в емкость 21. Через патрубок 4 и коллектор 16 в каналы13 теплообменника 6 поступает газ,который, проходя через отверстия15 в перфорированной боковой стенкебарабана 2, барботирует в виде от. дельных пузырей через охлаждающий: теплоноситель, движущийся в кольцевом зазоре 8. В результате испарения охлаждающего теплоносителя в пузыри барботируемого газа осуществляется отвод тепла от него с паро"газовой смесью, которая удаляетсяиз устройства через отверстия 10 вроторе 9 и патрубок 5 в атмосферуили конденсируется. Ис арившийся охлаждающий теплоноситель компенсируется подпиткой из емкости 21 черезпатрубок 3, Охлаждаемый теплоноситель поступает через патрубок 19 иколлектор 17 в каналы 14 теплообменника 6, циркулируя по которым отдает тепло через теплообменную поверхность 7 к охлаждающему (испаряющемуся) теплоносителю и удаляетсяиз теплообменного устройства черезколлектор 18 и патрубок 20,Более высокая эффективность предлагаемого устройства по сравнениюс прототипом достигается за счет движения теплоносителя относительновнутренней поверхности барабана 2под воздействием центробежного поля,которое создается движениемребер11 ротора 9, воздействующих на свободную поверхность теплоносителя. Вэтом случае скорость по толщине слоятеплоносителя изменяется, увеличи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ваясь в направлении от внутренней поверхности барабана 2 к свободной поверхности теплоносителя. Следовательно, при определенном режиме движения в соседних слоях теплоносителя будут действовать одинаковые нли даже увеличиваться по мере приближения к свободной поверхности центробежные силы, в результате чего удается повысить скорость всплытия пузырей, Эти условия позволяют обеспечить равномерную радиальную скорость движения пузырей, а также увеличение ее при приближении их к свободчой поверхности. В итоге относительная скорость движения газа и теплоносителя получается выше, что позволяет повысить скорость тепломассопереноса между ними. Кроме того, отмеченные условия способствуют предотвращению образования струй, что уменьшает унос частиц теплоносителя газом, Кроме того, спиральное выполнение ребер 11 при вращении ротора 9 дополнительно вызывает осевое течение теплоносителя, направление движения которого около свобоцной поверхности противоположна направлению его движения около стенки барабана 2.Это дополнительное движение, во-первых, еще больше увеличчвает относительную скорость движения газа и теплоносителя и, во-вторых, разрушает газовый поток, нарушая условия образования струйного течения газа и усложняя траекторию движения пузырей газа, которая в осевом сечении слоя теплоносителя имеет вид выпуклой кривой с выпуклостью, направленной к верхней торцовой поверхности корпуса 1 устройстза. Все это также повышает скорость тепломассопереноса между газом и теплоносителем и уменьшает воэможность уноса частиц последнего газом.Кроме того, в предлагаемом устройстве ротор 9 выполняет роль двухступенчатого сепаратора, который работает следующим образом.Частицы теплоносителя, выносимые газом из движущегося слоя, отбрасываются ребрами 11 обратно в слой.Те же частицы, которые сохраняют своедвижение вместе с парогазовой смесью в каналах, образованных ребрами 11 ротора 9, в момент натекания смеси на внутреннюю торцовую поверхность основания корпуса 1 оседают на ней1469260 теплообменником о т л и ч а ю щ еЭе с я тем, что, с целью повышенияэффективности теплообме а, барабанустановлен в корпусе не одвижно Составитель Н,Алексеева актор М,Андрушенко Техред А.Кравчук Корректор М, СамборскТираж 462 енного комитета по из 3035, Москва, Ж, Заказ 1344/42ВНИИПИ Государс о Т ССС и открытиям приб., д. 4/5 етенияшская роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Гагарин в результате резкого изменения направления движения смеси на противоположное. Осевшие частицы ребрами11 ротора 9 отбрасываются обратно вдвижущийся слой теплоносителя, уменьшая возможность уноса частиц теплоносителя из теплообменного устройства. 10 Формула изобретенияТеплообменное устройство, содержащее корпус с установленным в нем полым цилиндрическим барабаном с перфорированной боковой стенкой, снабженный патрубками входа испаряющегося, теплоносителя, входа барботируемого газа, выхода парогазовой смеси и внутри него коаксиальнополый ротор с наружнымиполость ротора сообщенаком выхода парогазовойвнутренней полостью барстиями, расположеннымиу основания корпуса, првыполнен в виде сужающеванию полого конуса, ара выполнены в виде спипастей, образующих с внуверхностью барабана зазго сечения. размещен ебрами, с патрубмеси и с бана отвера периферии этом ротор ося к осно аружные ребальных лоренней пор постоянно