Способ подвода теплового потока к жидкому теплоносителю в теплообменнике

Способ подвода теплового потока к жидкому теплоносителю в теплообменнике

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТИ

К АВТОБУСНОМУ СВИДВ

Союз CoBo TcKNl

Соцмапмстмчесмма

Рес убямм (6l) Дополнительное к авт .семд-ву (22)Заявлено 25.01.80 (21) 28 с прмсоеяммемнем заявкм М (23) Прмормтет

3Ьвуалратаанвы6 «емятет

CCCP яю делам ваебратений я втарытвя

Опубликовано 30.09.81. Ь

Дата опубликования опмса

И. В. Шарлай и В. М. Соболев

/ . .

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявнтель (54} СПОСОБ ПОДВОДА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА К ЖИДКОМУ

TEUJI0H0CHTEJ_#_ В ТЕПЛООБМЕННИКЕ

Изобретение относится к теплотех,:нике и может быть использовано в ус тановках, где необходимо обеспечивать подогрев жидкого теплоносителя.

Известен способ подвода тепла к .теплоноснтелю, когда нагревательные элементы не имеют непосредственного контакта с теплоносителем, и тепловой поток от нагреватсльных элемен" тов передается теплоносителю теплопроводностью через электронэоляционные материалы (13 .

Нагревательный элемент представляет собой электрическую спираль, равномерно намотанную (с одинаковым шагом} на поверхность трубы. В этом . случае удельный тепловой поток (тепловой поток с единицы греющей поверхности (к теплоносителю будет постоянным по всей длине греющей поверхности (по ходу теплоносителя). Считая коэффициент теплоотдачи от греющей поверхности к теплоносителю постоянным, температура греющей поверхности н средняя по сечению температура теп" лоносителя будут линейно возрастать по длине греющей поверхности.

Для каждого конкретного жидкого теплоносителя существует критическая температура Т„, при которой теплоноситель меняет свои физико-химические свойства (разложение теплоносителя, кипение) . Температура теплоносителя на выходе из нагревателя saведомо выбирается ме.,ьше критической, однако при больших значениях удельного теплового потока и малых значениях коэффициента теплоотдачи температуры теплоносителя в пристеночном

)5 слое может стать выше критической, начнется его разложение (ттли кипение), что приведет к местным перегревам и может вывести из строя установку с нагревательными элементами. Вероятность возникновения такой ситуации возрастает при больших ресурсах работы нагревателей (например, до

10000)ч и выше, так как наличие не869076 значительного количества посторонних примесей в теплоносителе может привести к возникновению местных перегревов и достижению температуры зна чения Т Поэтому нагревательные элементы с постоянным удельным тепловым потоком обладают потенциальной возможностью возникновения аварийных ситуаций.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ подвода теплового потока к жидкому теплоносителю в теплообменнике, при котором осуществляют нагрев теп:лоносителя по длине теплообменника по закону Г23 °

Однако в данном способе не предусмотрено создание температурного режима, поддерживающего жидкость в стабильном агрегатном состоянии.

Цель изобретения — исключение возможности измерения физико-химических свойств теплоносителя по длине греющей поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что температуру теплообменника поддерживают равной или меньшей критической температуры превращения агрегатного сос-ояния теплоносителя, а закон нагреьа теплоносителя выбира30 ют в соответствии с выражением

4 лю от приведенной длины нагревателя при постоянной температуре греющей поверхности; на фиг. 4 даны зависимости температуры греющей поверхности и средней температуры теплоносителя от приведенной длины нагревателя при переменном по длине греющей поверхности теплоподводе. . На графиках показаны удельный тепловой поток %0 от греющей поверхности к теплоносителю; температура Т поВ. греющей поверхности; температура Гк жидкости теплоносителя, средняя по сечению; критическая температура Тиржидкости; приведенная длина XtL нагревателя.

Средняя по сечению температура теплоносителя при переменном по длине греющей поверхности теплоподводе меняется по экспоненциальному закону (фиг. 4) в отличие от линейного закона при постоянном теплоподводе (Фиг.2), Температура греющей поверхности постоянна и меньше критической температуры теплоносителя, поэтому температура теплоносителя в любом слое всегда меньше критической.

Способ осуществляют следующим о6разом, Для обеспечения подвода удельного теплового потока к теплоносителю по

d " x

0 с (тпов-Т Вх)Е где Q — удельный тепловой поток, Вт/м — коэффициент теплоотдачи, Вт/оград;

Т „- температура теплоносителя иа входе, град;

F — поверхность теплообмена,м

С вЂ” теплоемкость теплоносителя, Дж/кr град;

g — массовый расход теплоносителя, кг/с; — длина греющей поверхности, мъ

X — переменная координата по длине греющей поверхности, м (О«(xс L), На фиг. 1 показано распределение температуры теплоносителя по сечению теплообменника; на фиг. 2 —, зависимость температуры греющей поверхности и средней температуры жидкос" ти от приведенной длины нагревателя при постоянном удельном потоке; ка фиг. 3 изображена зависимость удельного теплового потока к теплоноситеэкспоненциальному закону сечение электрического нагревательного элемента выполненного, например, из графита должно меняться по закону

l где S — - сечение нагревательного элемента; Q — полная тепловая производительность;

Ц вЂ” электрическое напряжение, приложенное к концам нагревательного элемента;

Я - удельное сопротивление материала нагревательного элемента;

40! вв e ° вов в..вв) Fl4; кв--—

К «ц .Р .. d.- < с,.

Х вЂ” переменная координата по длине греющей поверхности.

Использование предлагаемого спосо- .

55 ба подвода удельного теплового потока к теплоносителю обеспечивает исв ключение возможности изменения физико-химических свойств теплоносителя по длине греющей поверхности, что увеличивает надежность и ресурс работы нагревательного аппарата, позволяет сделать его более компактным.

Формула изобретения

Способ подвода теплового потока к жидкому теплоносителю в теплообменнике, при котором осуществляют lO нагрев теплоносителя по длине теплообменника по заданному закону, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения стабильности агрегатного состояния теплоносителя, температуру теплообменника поддерживают равной или меньшей критической температуры превращения агрегатного состояния теплоносителя, а закон нагрева теплоносителя выбирают в соответствии с выражением

* Х

Q0=d.(T.о- „) Е

g.ср, 869076 6 где ЙО- удельный тепловой поток, Вт/и — цор ццкент теццоотцачи, Вт/и град;

Т вЂ” температура греющей поверх В ности, град;

Тм..ах- температура теплоносителя иа входе в теплообменную поверхность, град;

Р— поверхность теплообмена, м 1 ф

Cy — теплоемкость теплоносителя, Дж/кг град;

Я - массовый расход теплоноаите" ля, кг/с;

L — длина греющей поверхности,MI

М - переменная координата по двине греющей поверхности, м (ОаХ 0 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

I. Патент США Р 2513242, 219-382, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 219708, кл. H 05 В 3/22, 196?.