Термосифонный холодильник

Термосифонный холодильник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТЕРМОСИФОННЫЙ. ХОЛОДИЛЬНИК ПО авт. св. № 998824, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплоотбора, отношение поперечного сечения вставки к поперечному сечению кольцевой полости между Корпусом холодильника и вставкой оавно 0,15-0,25.

СОЮЗ COBETCHI4X

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1062264 А ц511 С 21 В 7/10; F 27 В 3/24

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (61) 998824 (21) 3445634/22-02 (22) 28.05.82 (46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) М. К. Безродный, С.С. Волков, В. Б . Иванов, B ..И. Ветров, В.М. Николаев и В.Ф.Мокляк (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 669.162.214(088.8) (56) 1. Рвторское свидетельство СССР

М 998824, к 8 (54) (57) теРмосиФОнный уолодил1.ник по авт. св. Р 998824, о т л и ч аю.шийся тем, что, с целью повы»шения эффективности теплоотбора, отношение поперечного сечения вставки к поперечному сечению кольцевой полости между корпусом холодильника и вставкой оавно 0,15-0.25.

1062264

Изобретение относится к металлур гической промышленности и может быть использовано для охлаждения горизонтальных или наклонных конструкций печей цветной и черной металлургии.

По основному авт. св. Р 998824 известен термосифонный холодильник, выполненный в виде двух коаксиально расположенных изогнутых труб, иэ которых внешняя является корпусом, а внутренняя — вставкой, содержащей горизонтальный или наклонный участок подвода тепла и вертикальный участок отвода тепла,. Верхний конец вставки выполнен перфорированным 15 и жестко прикреплен к верхнему торцу корпуса, а нижний конец вставки открыт и расположен с. зазором по отношению к нижнему торцу корпуса.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет устранить как проявление захлебывания благог даря разделению встречных потоков фаз промежуточного теплоносителя, так и расслоение двухфазного потока вследствие увеличения скорости циркуляции теплоносителя и образования при этом кольцевой структуры двухфазного течения с концентрацией жидкой фазы в пленке на наружной (обогреваемой) поверхности кольцевого (подъемного) канала, образованного вставкой и корпусом термосиФона l l 3.

Однако известный холодильник не обеспечивает достаточно высокую эффективность работы во всем диапазоне его геометрических и режимных параметров.

Это обЪсняется тем, что теплопередакщая способность замкнутого термосифонного элемента, составлякщего основу конструкции холодильника, в общем случае зависит от скорости циркуляции Фаэ промежуточного тепло- носителя, их содержания и взаимного 45

;распределения по сечению и длине теплопередакщего канала. Указанные характеристики в свою очередь определяются геометрическими и режимными параметрами работы холодильника. 5р

Цель изобретения " повышение эффективности теплоотбора.

Роставленная цель достигается тем, что отношение поперечного сечения вставки к поперечному сечению кольце-55 вой полости между корпусом холодильника и вставкой равно 0,15-0,25 °

На фиг. 1 изображен термосифонный холодильник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез Р.-Р. на фиг. 1; на ф фиг. 3 - график относительных характеристик теплоподвода. о Термоаифонный холодильник состоит из герметичного корпуса 1) с гориэой тально расположенным участком 2 теплоподвода и вертикально расположенным участком 3 теплоотвода. Внутри корпуса коаксиально расположена изогнутая вставка 4, закрепленная., в верхней части к торцу эоны теплоотвода и имекщая в верхней части пер форацию. а в нижней части — свободный выход. В общем случае вставка в пределах участка 2 теплоподвода расположена с эксцентриситетом и перфорирована по обраэукщей, обращенной к наиболее теплонапряженной образующей 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 охлаждаемого объекта. перенос тепла в холодильнике реализуется в испарительно-конденсационном цикле при оцнонаправленном движении фаэ промежуточного теплоносителя под действием сил гравитации в поцъемном и опускном каналах замкнутого циркуляционного контура, образованного корпусом холодильника и внутренней вставкой.

В зависимости от условий применения термосифонного холодильника уровень тепловыделения от охлаждаемого объек ra по периметру участка 2

0 теплоподв ода, может быть существенно различным. Так,в случае использования устройства для охлаждения сводовплавильных агрегатов наибольший уровень тепловых потоков наблюдается в районе нижней обраэукщей участка подвода тепла,а в случае охлаждения подин Плавиль ных агрегатов наиболее теплонапряжен район верхней образующей участка подвода тепла термосифонного холодильника. Задаче расширения теплопередакщих возможностей холодильника в этих случаях отвечает организация преимущественной концентрации жидкой Фазы теплоносителя в части сечения парогенерирующего канала, прилегакщей к наиболее тег.лонапряженной обраэукщей, что может быть достигнуто при расположении вставки с эксцентриситетом в пределах участка подвода тепла. Необходимое положение вставки может быть организовано с помощью дистанционирукщих штырей, 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 со струйным истечением основной части жидкой фазы теплоносителя в нижнем торце эона- подвода тепла холодильника имеет место распределенное струйное орошение под длине наиболее теплонапряженной образукщей участка .подвода тепла холодильника. указанные признаки сформулированы в результате эксперииентальныс 10 исследований тепловых характеристик термосифонного холодильника и

I вытекают из следукщих условий,. поддержания необходимого уровня скорос . ти циркуляции промежуточного тепло- 15 носителя и влагосодержания подьемной ветви контура, соответствукщего устойчивому существованию разделенной (кольцевой) структуры двухфаз- . ного течения 20

Зап оп минимизации суммарного гидравлического сопротивления потоку промежуточного теплоносителя в термосифонном контуре 25

Гоп F nîä = 0,15-.0,25, устойчйвого существования сплошной пленки жидкости пс периметру парогенерирукщего (кольцевого) канала при наклонном его расположении

Ю„з)r 4 > 0,6 (м), гдеЧ вЂ” объем заливаемого в термоэап сифон промежуточного теплоносителя;

Ч „ - объем опускного канала (внут- З5 ренней полости вставки); — длина зоны подвода тепла, м; — угол наклона зоны подвода тепла к горизонту, граду

Fo„ - сечение опускного канала, 40 образованного внутренней поверхностью вставки;

F„„ - сечение подьемного (кольцевого) канала, образованного наружной поверхностью вставки и корпусом термосифона.

Результаты испытаний представленЫ на фиг. 3 в ниде зависимости относительной характеристики интенсивности продольного теплопереноса

me» I ma» 50

% g кольц / " З кольц (опт) от соотношения йлащадей поперечных сечений полости вставки F 8зо и:кольцевого канала, образованного внутренней поверхностью корпуса термосифона и наружной поверхностью вставки

F ь . Характеристика интенсивности кольц продольного теплопереноса претерпевает резкий излом в окрестности значения аргу ..ента функциональной взаимосвязи F cn/Ркольца0,18. Итак, пРИ Гас / (Р„„„,70,11 достйгаются наилучшие усло« кпльц вйя продольного теплопереноса в кольцевом канале, полость которого служит задаче транспорта тепла, отбираемого от обЪекта охлаждения.

Оптимальньм размером вставки, предназначенной для возврата конденсата промежуточного теплоносителя в испарительную зону термоеифонного холодильника, является размер, соответствукщий минимально возможному из совокупности значений, определяенеравенством Fecò t кольц 1 О, 18 т.е. в конструкции термосифона, отвечающей задаче достижения максимальной эффективности продольного тепломассопереноса при минимальных габаритах устройства, должно выполняться оптимальное соотношение,геометричесЬН ких параметров Р =0, 8 Р кольц

Результаты лабораторных и полупромышленных испытаний предлагаемого термосифонного холодильника свидетельствуют о радикальиом повышении теплопередакщей 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 соблюдении 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.

1 062 264

Ю 78Р 10

Фыл

Защз 101 60/28 тираж 568

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Иасква, Ж-35, Раущская наб, д. 4/5

Подпис ное

Филиал Ппп патент, г.ужгород, ул.проектная, 4

Составитель Б. Раковский

Редактор Г.Безвершенко Техред М, Кузьма Корректор Л..Патай