Теплообменный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 09) (И) д 11 4 Р 28 П 7/00 ЕНИЯ 4) Т 7) И еплообменн а сило 8.8)етельство ССС 0 7/00, 1978. лениянапримгеотер ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ 1 ННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4295832/24-06 (22) 05.08.87 (46) 30.03,89, Бюл (75) Г.П.Большаков (53) 621,565.94 (О (56) Авторское сви В 756173, кл, Р 28 ПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ обретение относится й технике и м.б. ис ых установках, сист ранспортных средств р, использующих сол альную энергию. Цел ользованомах стопи дом,ечную иизобре1469279 теция - интенсификация теплообменапутем периодического изменения направления движения среды межтрубногопространства. Пучки теплообменныхтруб 4 размещены в кожухе 1, расположены послойно взаимно перпендикулярно в смежных слоях и закреплены концами в трубных досках. Порционныйпоршневый дозатор выполнен в видеустановленного в корпусе подвижногопоршня, снабженного продольными проточками 46, 49, 50, 52, 53 56; 59,61, 62, 65, 66 и 69 и радиальнымиотверстиями 47 и 48. По оси поршнярасположен двухпозиционный золотниковый распределитель, снабженныйкольцевыми ка: авками. Входные и выходные отверстия 39, 43, 56 и 44, 40,Изобретение относится к тепло- обменной технике и может быть использовано в силовых установках, системах отопления транспортных средств и домов, например, использующих солнечную и геотермальную энергию.Цель изобретения - интенсификация теплообмена путем периодического изменения направления движения среды межтрубного пространства. На фиг.1 приведена схема предлагаемого теплообменного аппарата, ис". польэуемого в системе отопления жилого дома; на фиг,2 - сечение А-А на фиг,1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг,5 - сечение Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.1; на фиг.7 - сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг,8 - сечение Ж-Ж на фиг.1.Теплообменный аппарат состоит из собственно теплообменника и поршневого доэатора. Теплообменник образован кожухом 1 в виде прямоугольной рамки, крышками 2 и 3 и теплообменным блоком, состоящим иэ капиллярных трубок 4 и трубных досок 5-8, охватывающих пучки трубок 4 с четырех сторон, Трубки 4 расположены послойно со взаимно перпендикулярной ори 41 корпуса сообщены с коллектопцгпгсреды межтрубного прострацства л гяпоочередного подвода и отвода пос -ледней. Периодическое изменение цаправления движения жидкости исключаетвозможность появления застойных эоцс пониженным давлением, где могли быскапливаться осадки и образовьгватьсянакипи, снижающие коэффициент теплопередачи. Каждое изменение направления движения жидкости приводит к резкому возрастанию, а затем и понижению давления в межтрубных зазорах,что препятствует появлению ца трубахосадков. Всплески давления воздействуют и на внутреннюю поверхностьтруб, с которых также стряхиваютсячастицы, налипающие из воздуха, 8 ил,ентацией в смежных слоях. Трубные доски 5-8 образуют прямоугольную рамку, проемы которой обращены к полостям 9 и 10 кожуха 1. По крайней мере 5горизонтальные трубные доски 5 и 6 имеют выступы для отделения полостей 9 и 10 от воздушных полостей 11 и 12 в крышках 2 и 3. Жидкостные полости 9 и 10 отделены от полостей 13 и 14 кожуха 1 выступами 15 в его углах.В каждой крышке 2 и 3 выполнено по одному выступу 16 (фиг.3), которые после сборки оказываются противоположными и за счет которых из полостей 11 и 13 образована Г-образная камера для приема предварительно подогретого воздуха иэ трубы 17, а из полостей 12 и 14 - Г-образная камера для выпуска горячего воздуха в трубу 18.Все концЮ трубок 4 выходят в Г-образные камеры, благодаря чему воздух проходит только через трубки 4. Подвод воздуха в теплообменник осуществляется побудителем движения 19 через фильтр 20 и рекуператор 21. Горячий воздух из теплообменника по трубке 18 поступает в проницаемую нижнюю панель 22 дома 23. Из помещений дома отработанный воздух через проницаемый потолок удаляется по трубе 24 в рекуператор 21 и далее в атмосферу, 1469279Циркуляция жидкости 25 по замкнутому контуру осуществляется насосом 26, забирающим ее из коллектора 27 солнечной энергии и нагнетающим по трубе 28 через поршневой дозатор в теплообменник. Две противоположныежидкостные полости 9 и 10 теплообменника при этом соединены с дозатором четырьмя трубами - верхними 29, 30 и нижними 31, 32. Возврат охлажденной жидкости иэ теплообменника в коллектор 27 осуществляется поочередно по трубам 31 и 32, через дозатор и далее по трубе 33.Дозатор состоит из цилиндрического корпуса 34, поршня 35, двухпозиционного распределителя 36 потоков, крышек 37 и 38, образующих вместе с поршнем 35 левую и правую подпоршневые полости. Корпус 34 в своей средней плоскости имеет следующие ,радиальные отверстия; отверстие 39 для впуска жидкости 25 с давлением Риз трубы 28, два отверстия 40 и 41 для выпуска в трубы 29 и 30(поочередно) отмеренных доз жидкости с уменьшенным давлением Р, из правой и левой подпоршневых полостей, два отверстия 42 и 43 для приема иэ труб 32 и 31 (поочередно) охлажденнойжидкости с еще более низким давлениемР , одно отверстие 44 для выпускаУжидкости с давлением Р, в трубу 33, одно резьбовое отверстие для винта 45, предотвращаюшего проворачиваемость поршня 35 относительно корпуса 34. Поршень 35 выполнен со сквозным трехступенчатым отверстием (для размещения распределителя 36), с радиальными отверстиями и окнами и продольными несквозными проточками на цилиндрической поверхности. Проточка46 расположена под отверстием 39 корпуса 34 и с ее дна просверлено два симметричных относительно поршня 35 радиальных отверстия 47 и 48, выходя" щих в диаметрально противоположную проточку 49 на поршне 35, равную по площади проточке 46 и предназначенную для уравновешивания радиальных сил, действующих на поршень 35. Проточка 50 расположена под отверстием40 и с ее дна в правой половине поршня 35 просверлено сквозное отверстие 51 выходящее в диаметрально противоположную проточку 52Проточка 53 расположена под отверстием 41 и с ее дна в левой половине поршня 35 прос 50 55 лителя 36 выполнены закругленными ине отнимают у поршня 35 площадь еготорцовых поверхностей в начале каждого его хода,Теплообменный аппарат работаетследующим образом.Через теплообменник прокачиваютсяво взаимно перпендикулярных направлениях нагреваемый воздух и отдающаятепло жидкость 25, Свежий воздух,забираемый из атмосферы через фильтр верлена сквозное отверстие 54, выходящее в диаметрально противоположную проточку 55. Проточка 56 расположена под отверстием 42 и сообщена в правой половине поршня 35 сквознья отверстием 57 с диаметрально противоположной проточкой 58. Проточка 59 расположена под отверстием 43 и сообщена сквозным отверстием 60 с противоположной проточкой 61 в левой половине поршня 35. Под отверстием 44 расположена проточка 62, сообщенная сквозными отверстиями 63 и 64 с диаметрально противоположной проточкой 65. Две короткие проточки бб, выходящие на торцы поршня 35 и расположенные на одной его образующей, предназначены для ввода через них (и вывода) жидкости в подпоршневые полости. Со дна проточек выполнены продольные окна б прямоугольного сечения и длиной, равной шагу расположения кольцевых канавок 68 на распре делителе 36. Диаметрально проточкам66 выполнены равные им две короткие уравновешивающие проточки 69. Распределитель 36 образован из двух одинаковых стержней, имеющих по три канавки 68, расположенных с равным шагом. Стержни соединены друг с другом плоскими торцами после введения их в крайние ступени трехступенчатого осевого отверстия поршня 35, выполненные эксцентрично по отношению к средней ступени 70. Последняя симметрична относительно поршня 35 и имеет длину 1, которая определяет величину осевых смещений распределителя 36. Суммарная длина распределителя больше длины поршня 35 на величину 1. В средней продольной плоскости распределителя 36 после соединения его стержневых частей образуются два серповидных участка, которые поочередно упираются в торцы средней ступени 70 трехступенчатого осевого отверстия поршня 35. Концы распредеобменника, проходит через зазоры между трубками 4 в левую жидкостную полость 9 и иэ нее по трубе 3 входит в дозатор, проходит далее в трубу 33 и по ней возвращается в коллектор 27. При подходе к крышке 37 распределитель 36 снова автоматически переключается и поршень снова начинает двигаться вправо.Использование изобретения позволяет интенсифицировать теплообмен как за счет повышения компактности теплообменных поверхностей и турбулиэации жидкости, проходящей в межтрубном пространстве теплообменника, так и за счет периодического изменения направления ее движения, Периодические изменения направлений движения жидкости исключают возможность появления застойных зон с пониженным давлением, где могли бы скапливаться осадки и образовываться накипи, снижающие коэффициент теплопередачи, Каждое изменение направления движения жидкости приводит к резкому возрастанию и затем понижению давления в межтрубных зазорах, что препятствует появлению на трубках 4 осадков. Всплески давления жидкости в межтрубных зазорах воздействуют и на внутренние поверхности капиллярных тру-бок 4, с которых также стряхиваются частицы, которые могут налипать из воздуха, что способствует интенсификации теплообмена в теплообменнике. 40 Теплообменный аппарат, содержащий кожух с размещенными внутри пучками теплообменных труб, расположенных послойно взаимно перпендикулярно в смежных слоях, закрепленных концами в трубных досках, и коллекторы сред трубного и межтрубного пространства,оо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем периодического изменения направления движения среды межтрубного пространства, он дополнительно содержит порционный поршневой дозатор этой среды, выпблненный в виде установ" ленного в корпусе подвижного поршня с расположенным по его оси двухпозиционным золотниковым распределителем, причем распределитель снабжен кольцевыми канавками, поршень доза 5 1469279 б20 побудителем движения 19 (насосом),проходит через рекуператор 21 и далее через трубу 1 и полости 11 и 13поступает в трубки 4, в которых нагревается от жидкости, протекающей5через межтрубное пространство, Изтрубок 4 воздух попадает в полости12 и 14 и далее через трубу 18 и проницаемую панель 22 входит в отапливаемые помещения снизу. В рекуператоре 21 уходящая с отработанным воздухом теплота используется на подогрев свежего воэдуха, подаваемого втеплообменник. 15Жидкость 25 проходит по всем коммуникациям замкнутого циркуляционного контура от напора, создаваемогонасосом 26. Поршневой дозатор обеспечивает требуемое периодическое20автоматическое изменение направлениядвижения жидкости 25 через зазорымежду трубками 4. Периодичность за"висит от объема подпоршневых полостей в дозаторе, а автоматичность 25обеспечивается самопереключаемостьюдвухпозиционного распределителя 36 иподвижностью поршня 35 от напораР , жидкости, подаваемой насосом26. При движении поршня 35 вправо З 0распределитель 36 смещен вправо относительно поршня 35, жидкость проходит в левую подпоршневую полостьчерез конструктивные элементы дозатора. В это ,время из правой подпоршневой полости жидкость вытесняетсяпоршнем 35 в трубу 29 через дозатор(фиг.5). Из трубы 29 жидкость входитв левую жидкостную полость 9, прохо- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и ядит через зазоры между трубками 4,отдавая тепло воздуху, в правую полость 10 и из нее по трубе 32 входитв дозатор. Затем жидкость проходитчерез конструктивные элементы дозатора и по трубе 33 возвращается вколлектор 27, При подходе к крышке38 распределитель 36 смещается относительно поршня 35 влево на величину1 и жидкостные потоки переключаются:жидкость иэ продольной проточки 46начинает поступать в отверстие 48(фиг.4), из него через канавку 68,окно 67 и проточку бб (фиг.б) в правую подпоршневую полость. Поршень35 начинает двигаться влево и жид 55кость иэ левой подпоршневой полостивытесняется в трубу 30.Иэ трубы 30 жидкость входит вправую жидкостную полость 10 тепло 14 б 9279 тора - продольными проточками и радиальными отверстиями, а корпус имеетвходные и выходные отверстия, сообщенные с коллекторами среды межтрубного пространства для поочередногоподвода в них и отвода последней.Редак аказ 1345/ раж 5 Подписное Гос ГКНТ ССС агарина, 10 Уагород,рственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Рауаская Производственно-издательский комбинат "Патент" и открытиямб.д. 4/5