Теплообменник

Теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к теплообменной те.хнике и может быть использовано в установках, содержащих холодильные агрегаты дли создания запасов холода, а также в воздухоразделительных установках непрерывного охлаждения потока воздуха высокого давления циклично работающим холодильным агрегатом. Целью изобретения является снижение энергозатрат и интенсификация теплообмена. В емкости 3 один под другим расположены змеевики 1 и 2 соответственно для хладагента и охлаждаемого вещества, погруженные в про.межуточный теплоноситель, состоящий из двух малорастворимых один в другом компонентов с определенными физическими свойствами. При подаче охлаждаемого вещества в змеевик 2 хладон 5, как легкокипящий компонент промежуточного теплоносителя, закипает на поверхности змеевика 2. Паровые пузыри хладона 5, всплывая, турбулизируют промежуточный теплоноситель в целом. Пар конденсируется на поверхности змеевика 1. Образующиеся в результате капли хладона 5 более тяжелые, чем второй компонент промежуточного теплоносителя - вода 4 опускаются вниз. В результате обеспечивается интенсивная циркуляция промежуточного теплоносителя между змеевиками и 2 без использования насоса. В период работы холодильной установки часть холода используется для охлаждения вещества - потока воздуха в змеевике 2, а избыток холода сжимает пары хладона 5 из газового объема в емкости и охлаждает жидкую фазу обоих компонентов промежуточного теплоносителя . 1 ил. Q g tassa 1аша

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

5l4Eis i1.ë,С .1 = ;-.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4062095)23-13 (22) 30.01.86 (-16) 07.12.88. Бюл. ¹ 45 (! ) Научно-исследовательский институт технологии криогенного машиностроения (72) Л. E. Резников, И. В Горенштейн и Б. И. К«цис (53) 621.565 (088.8) (56) Патент США № 3216205, кл. 62 — 3 6, 19 8

Чертеж КК 3341.00.000 НПО «Кислородмаш» 20.06.85.

i 5-,) ТЕПЛООБМЕг1НИ К (57) Изооретение относится к теплообменНоН технике H может 6bITb использовано B установках. содержащих холодильные агрегаты дли создания запасов холода, а также в воздухоразделительных установках ненрерывнсгo охлаждения потока воздуха высокого давления циклично работающим холодильпы., агрегатом. Целью изобретения является снижение энергозатрат и интенсификация -еплообмена. В емкости 3 один под другим расположены змеевики 1 и 2 соответственно для хладагента и охлаждаемого

„„SU„„1442805 А1 (ц4 F28 D 1900 F25 D 300 вещества, погруженные в промежуточный теплоноситель, состоящий из двух малорастворимых один в другом компонентов с определенными физическими свойствами. При подаче охлаждаемого вещества в змеевик 2 хладон 5, как легкокипящий компонент промежуточного теплоносителя, закипает на поверхности змеевика 2. Паровые пузыри хладона 5, всплывая, турбулизируют промежуточный теплоноситель в целом. Пар конденсируется на поверхности змеевика 1. Образующиеся в результате капли хладона 5 более тяжелые, чем второй компонент промежуточного теплоносителя — вода 4 опускаются вниз. В результате обеспечивается интенсивная циркуляция промежуточного теплоносителя между змеевиками i и 2 без использования насоса. В период работы холодильной установки часть холода используется для охлаждения вещества — потока воздуха в змеевике 2, а избыток холода сжимает пары хладона 5 из газового объема в емкости и охлаждает жидкую фазу обоих компонентов промежуточного теплоносителя.1 ил.

1442805

Изобретение относится к теплообменной технике, может быть использовано в установках, содержащих холодильные агрегаты для создания запасов холода, и может быть использовано в воздухоразделительных установках непрерывного охлаждения потока воздуха высокого давления циклично работающим холодильным агрегатом.

Цель изобретения — снижение энергозаграт и интенсификация теплообмена.

На чертеже схематично изображен теплообменник.

Теплообменник содержит поверхностный трубчатый змеевик 1 для холодильного агента (охлаждающий поток, максимальная температура -+ 1 С) и трубчатый змеевик 2 для охлаждаемого вещества, например сжатого воздуха, поступа ющего в адсорбер блока очистки (максимальная температура +60 С, минимальная температура +5 С).

Змеевик 1 для хладагента расположен над змеевиком 2 для охлаждаемого вещества. Змеевики размещены в емкости 3 и погружены в жидкий промежуточный теплоноситель, состоящий из двух малорастворимых один в другом компонентов, например воды 4 и хладона 5, температура кипения первого из которых !00 С выше максимально допустимой температуры охлаждаемого вещества, а температура кипения второго вещества — — хладона, например R 12, при рабочем давлении находится в интервале между предполагаемыми температурами хладагента и охлаждаемого вещества (температура хладона -+1 — 3 С). При этом плотность первого компонента (воды) J

==:1000 кг/м в жидком состоянии находится в интервале между плотностями жидкой и паровой фаз второго компонента, соответственноУ»<. . — — 1410 кг/м и) „„ „, =20 кг/м .

От 20 до 70 >/» емкости 3 занимает газовый объем 6. Вход нижнего змеевика 2 соединен с линией 7 подачи сжатого воздуха из блока комплексной очистки (не показан), а выход — с линией 8, соединенной с блоКоМ глубокого охлаждения (не показан).

Вход и выход верхнего змеевика 1 соединены с линиями подачи 9 и отвода 10 хладагента из холодильной установки (не показана).

Теплообменник работает следующим образом.

В нерабочий период хладон 5 опускается ча дно емкости 3, омывая поверхность нижнего змеевика 2 для охлаждаемого вещества.

Уровень раздела воды 4 и хладона 5 образует горизонтальную поверхность. При подаче охлаждаемого вещества (сжатого воздуха) хладон 5, как легкокипящий компонент теплоносителя, закипает на поверхности змеевика 2.

5 !

О !

Паровые пузыри, всплывая, турбулизируют промежуточный теплоноситель B целом.

Процесс генерации паровых пузырей схватывает, кроме поверхности змеевика 2, также и слои перегретого теплоносителя, расположенные вблизи змеевика 2.

Пар конденсируется на поверхности верхнего змеевика 1 для холодильного агента и, образующиеся в результате капли хладона 5, более тяжелые, чем вода, опускаются вниз, увлекая за собой воду. Конденсация паров происходит также и в верхних переохлажденных слоях теплоносителя, находящихся вблизи змеевика 1. В период, когда холодильная установка отключена, конденсация паров происходит преимущественно в переохлажденных слоях воды.

Сосуд может быть выполнен герметичным, в этом случае в объеме над жидкой фазой в период работы с отключенной холодиль«ой установкой собираются пары.

В результате интенсивного перемещения частиц хладона 5, увлекающих за собой воду, обеспечивается интенсивная циркуляция промежуточного теплоносителя в целом между змеевиками 1 и 2 без использования насоса. При этом благодаря улучшению теплообмена между промежуточными теплоносителем и з. ;еевиком усиливается и аккумулирующая функция vðoìåæóòo÷voão теплоносителя. Интенсифика ция теплообмена обеспечивается, помимо интенсификации циркуляции теплоносителя, также тем. что на поверхностях змеевиков происходят соответственно процессы испарения и конденсации хладона, сопровождающиеся значительным поглощением (при испарении) и выделением тепла.

В период работы холодильной установки часть холода используется для охлаж..< ния вещества (потока газа) в змеевике 2, а избыток холода сжимает пары хладона 5 из газового объема 6 и охлаждает жидкую фазу обоих компонентов промежуточного теплоносителя.

Полная холодопроизводительность холодильной установки превышает потребное количество холода для охлаждения вещества, проходящего по змеевику 2.

Поэтому холодильная установка работает в пре,>ывистом режиме, общая продолжительность ее работы определяется соотношением между холодопроизводительностью установки и потребным для охлаждения количеством холода.

При снижении температуры вещества в змеевике 2 ниже заданного уровня (+4 Ñ) холодильная установка отключается и оно охлаждается за счет холода, аккумулированного жидкой фазой хладона и охлажденной водой 4. Продолжительность этого периода определяется запасами холода, зависящими от сконденсированной массы хладона

1442805

Составитель И. Шабалина

Редактор Н. Лазаренко Техред И, Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6370 36 Тираж 606 Подпнс ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и охлажденной воды 4. Затем холодильная установка включается вновь и цикл повторяется.

Конструктивное расположение змеевиков и наличие в промежуточном теплоносителе двух компонентов с описанными физическими свойствами позволяет обеспечить интенсивный теплообмен без циркуляционного насоса, что снижает расход электроэнергии. Наличие хладона, изменяющего соотношение между количествами паровой и жидкой фаз, позволяет аккумулировать большое количество холода на единицу массы.

Формула изобретения

Теплообменник, содержащий размещенные в корпусе с промежуточным теплоносителем трубчатые змеевики для хладагента и охлаждаемого вещества, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и интенсификации теплообмена, змеевик для хладагента расположен над змеевиком для охлаждаемого вещества, а промежуточный теплонОситель состоит из двух малорастворимых один в другом компонентов, температура кипения первого из которых выше максимально допустимой температуры охлаждаемого вещества, температура кипения второго находится в интервале между предполагаемыми температурами хладагента и охлаждаемого вещества, а плотность первого компонента в жидком состоянии находится в,интервале между плотностями жидкой и паровой фаз второго компонента.