Термоэлектрический теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 763841 09) О 7/10, Р 28 Р 13/ 51)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ итехнический инстиЦветков, А.Б.Сулинанов и И,Р.Каримовьство СССР3/14, 1989,634803, кл, Н 01 ьство ССС35/02, 197 ехнические решения, ация достигается запературного напора сред разделенных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетеМз 1483234, кл. Р 28 РПатент США ЛЬ35/28, опублик. 1987.Авторское свидетеК. 439252, кл. Н 01 1 Изобретение относится к области теплообмена и может быть использовано для интенсификации теплопередачи.В теплообменнике передача тепла осуществляется через стенку, разделяющую потоки двух сред, эффективность теплопередачи при этом определяется коэффициентом теплопередачи и располагаемым температурным напором.Известны устройства, в которых для интенсификации теплопередачи используются различные механические воздействия на процесс истечения теплоносителя путем изменения проходного сечения каналов, со- общения потоку пульсирующего движения, создания в стенках каналов зон с различной теплопроводностью и т.п, Все эти воздействия направления на увеличение коэффициента теплопроводности, как, например, в И(57) Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения; теплообменник содержит коаксиально расположенные внешнюю и внутреннюю трубы. Последняя снабжена продольными ребрами 2, каждое из которых имеет теплоизолированный участок, размещенный внутри внешней трубы, и участок, расположенный снаружи внешней трубы, Последняя выполнена с радиальными отверстиями под ребра, имеющими наружные отбортовки 4, а между ними и ребрами 2 размещены термоэлектрические элементы.5 ил. Известны также тв которых интенсификсчет изменения теммежду потоками двухстенкой,Одним из таких решений является устройство, описанное в 2), Это устройство содержит несколько термоэлектрических модулей (ТЭ М), на одной стороне каждого из которых имеется рабочий канал, куда поступает рабочая жидкость с заданной начальной температурой, а на другой теплообменник, куда поступает вторая жидкость при заданной начальной температуре, протекающая в заданном направлении по отношению к потоку рабочей жидкости,Наиболее близким к предлагаемому решению является теплообменник 3, используемый в генераторе для термоэлектрического преобразования энергии.10 15 Этот теплообменник содержит коаксиально расположенные внутреннюю и внешнюю трубы, по которым протекают потоки сред с различной температурой, термоэлектрические элементы, расположенные на внешней поверхности внутренней трубы и защищенные от потока чехлом, и турбулизатор потока во внешней трубе, выполненный в виде проволочной спирали.Недостатками указанного устройства являются недостаточные эффективность теплообмена и эксплуатационная надежность, т,к. термоэлектрические элементы расположены внутритрубы, кним нетдоступа, что исключает возможность замены отдельных испортившихся элементов,Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е, интенсификация теплообмена и повышение эксплуатационной надежности.Для достижения этой цели предлагается теплообменник, в котором внутренняя труба выполнена с продольными ребрами, выходящими на поверхность внешней трубы через выполненные в последней радиальной щели (отверстия), снабженные отбортовками. Термоэлектрические элементы расположены между отбортовками и ребрами в тепловом контакте с ними своими первыми и вторыми спаями. Причем, участки ребер, расположенные внутри внешней трубы, теплоизолированы,На фиг,1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг,2 - изменение температур потоков Т 1 и Т 2 по длине обычного прямоточного теплообменника; на фиг.З - то же, по длине предлагаемого теплообменника; на фиг.4 - применение изобретения в прямоточном теплообменнике; на фиг,5 - то ке, в противоточном,На этих фиг. 1 - температура, - длина теплообменника,- длина участка теплообменника, на котором внутренняя труба снабжена продольными ребрами и установлены термоэлектрические элементы.Предлагаемое устройство представляет собой теплообменник типа "труба в трубе", в котором происходит передача тепла между потоками с температурами Т и Т 2, На стенке 1, разделяющей потоки теплоносителей Т 1 и Т 2, установлены продольные ребра 2, имеющие тепловой контакт с потоком Т 1 и теплоизолированный от потока Тг. На участке выхода ребер 2 на поверхности внешней трубы через выполненные в последней радиальные отверстия с ними контактируют первые спаи ТЭМ 3, вторые спаи которых через отбортовки 4 радиальных отверстий и стенку внешней трубы находятся в тепловом контакте с потоком Т 2,20 25 30 35 40 45 50 устройство работает следующим образом,Если тепло передается от потока, протекающего по внутренней трубе, к потоку во внешней трубе, т,е, Т 1Тг, то для интенсификации теплопередачи включают ток питания ТЭМ 3 такой полярности, чтобы тепло поглощалось первыми спаями ТЭМ, находящимися в тепловом контакте с ребрами 2, При этом понижается температура стенки 1, что увеличивает температурный напор от потока с температурой Т 1 и, следовательно, интенсифицируется теплопередача, Тепло, выделяемое на вторых спаях ТЭМ, через отбортовки 4 передается стенке внешней трубы, увеличивая ее температуру относительно температуры Тг, что включает эту стенку в теплообмен, также интенсифицируя теплопередачу, Сила тока питания ТЭМ выбирается такой, чтобы температура стенки 1 не становилась ниже температуры потока во внешней трубе, т.е, Т 2,В случае, если тепло передается от потока во внешней трубе к потоку во внутренней, т,е, если Т 1Т 2, то полярность тока питания меняется и его сила выбирается таким образом, чтобы температура стенки 1 не становилась выше температуры Т 2,Как известно, в прямоточном теплообменнике наиболее эффективно работают участки теплообменной поверхности со стороны входа потоков теплоносителей (фиг,2), далее теплопередача менее эффективна. Поэтому применение предлагаемого изобретения в таких теплообменниках целесообразно в зоне низких температурных напоров, т,е, ближе к выходу теплоносителей (фиг,З и 4). Для противоточных теплообменников целесообразно выполнить внутреннюю трубу с продольными ребрами по всей длине (фиг,5).Интенсификация теплопередачи при применении предлагаемого изобретения достигается, как за счет использования термоэлектрических модулей, так и за счет включения в теплообмен стенки внешней трубы, а эксплуатационная надежность увеличивается за счет расположения термоэлектрических элементов на поверхности теплообменника, что обеспечивает надежную их работу и возможность быстрой замены отдельных испортившихся элементов. Формула изобретения Териоэлектрический теплообменник, содержащий коаксиально расположенные внутреннюю и внешнюю трубы и термоэлектрические элементы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения интенсификации теплообменника и эксплуатационнойнадежности, внутренняя труба выполнена с продольными ребрами, каждое из которых имеет теплоизолированный участок, расположенный внутри внешней трубы, и участок. расположенный снаружи внешней трубы,причем последняя выполнена с радиальными отверстиями под ребра, имеющими наружные отбортовки, а термоэлектрические элементы расположены между отбортовка ми и ребрами.йЬг 5 Составитель О.Анимова тор Т. И ва нова Техред М.Моргентал Корректор З,Салкоизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Га аказ 3447 ВНИИПИ Госуда Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5