Испаритель — SU 1776943 (original) (raw)
(19 02, Е 25 0 3/00 5 ц 5 Г 25 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛ Ь СТВ К АВТОРСКО(71) Специальное проектно - конструкторское технологическое бюро "Эксимер"при Одесском институте низкотемпературной техники и энергетики(56) Авторское свидетельство СССР1 ч. 1657902, кл, Р 25 В 39/02, 1986, решениео выдаче авторского свидетельства по заявке й. 4473510/23-06, от 20,9,89,(54) ИСПАРИТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к холодильной технике и может использоваться в системах охлаждения с аккумулятором холода, работающих при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса. Сущность изобретения заключается в том, что испаритель содержит кожух 1, в котором/г и находится аккумулирующее вещество - аккумулятор холода 2 и ряды 3 горизонтально установленных труб для хладона 4 и теплоносителя с поперечно-пластинчатыми ребрами, размещенными с шагом 8. Концы труб снабжены калачами 7 для перекрестного их соединения, Трубы расположены в шахматном порядке, а каждое ребро объединяет не менее двух рядов труб, Пространство между трубами по высоте ребер заполнено эластичным теплопроводным капиллярно - пористым материалом 9 с разомкнутыми порами, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер и труб, Поры капиллярно - пористого материала и пространство между ними заполнено аккумулирующим веществом 2, Возможно выполнение испарителя с замещенными ребрами по высоте капиллярно - пористым материалом, находящимся в контакте с трубами. 2 ил.10 15 20 25 30 40 45 50 о или водоспиртавый раствор подают через подающий коллектор 10 снизу в трубы 5, а Изобретение относится к холодильной технике, в частности к теплообменным аппаратам систем охлаждения с аккумулятором холода, работающим при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса,Известен испаритель, содержащий кокух, в котором находится аккумулируощее вещество, аккумулятор холода и ряды горизонтально располокенных в шахматном порядке труб хладагента и теплоносителя, концы которых соответственно перекрест- но соединены калачами и снабжены поперечными пластинчатыми ребрами, какдое из которых обьединяет не менее двух рядов труб. В качестве аккумущлрующего вещества используют, например, эвтектическую смесь или кристаллогидраты. Недостатком данного испарителя является то, что он имеет сравнительно невысокую эффективность при работе как в цикле аккумуляции холода (при заморозке аккумулирующего вещества в интервалах между импульсами подачи нагрузки), так и в цикле оттайки (при пиковом импульсе тепловой нагрузки). Отмеченный недостаток обьясняется особенностями конструкции испарителя и спецификой его эксплуатации. Так, в цикле аккумуляции холода тепло замораживаемай жидкой фазы передается хладагенту как через аккумулирующее вещество, так и через торцевые сечения ребер, предварительно поступив к последним через боковые поверхности. В цикле оттайки тепло хладагенту передается от теплоносителя через трубы, в которых он циркулирует, через торцевые сечения ребер и смежные трубы, в которых кипит хлада- гент, через боковые поверхности ребер, а также твердой фазе аккумулирующего вещества, вызывая его плавление и преврацая его в жидкую фазу, Однако в связи с очень низкими значениями коэффициентов тепло проваднасти, как воды ( Л =- 0,560 Вт/(м К, так и льда ( Л = 2,21 Вт/(м К, тепловой поток через аккумулирующее вещество крайне незначителен, В-то же время тепловой поток через ребра значительно выше в связи с более высокими их коэффициентами теплопроводности. Так, например, при выполнении ребер из меди - Л м = =398 Вт/(м К), из алюминия - Лл = 218 Вт/(м.К), так как ребра в описываемом испарителе расположены с определенным шагом (например, 0,003 м), а толщина их на порядок меньше (например, 0,0003 м), та в связи с незначительной площадью их поперечного сечения, передаваемое через них суммарное количество тепла недостаточно велико и для его повышения необходим либо увеличивать количество ребер, уменьшая их шаг, либо увеличивать длину аппарата. При этом повышается масса во всех случаях, уменьшается количество аккумулирующего вещества в первом и увеличиваются габаритные размеры во втором случае,Цель изобретения - повышение эффективности и уменьшение массогабаритных характеристик,Указанная цель достигается тем, что в трубчато-ребристом испарителе пространства между ребрами и трубами по высоте ребер заполнено эластичным капиллярно - пористым теплопроводным материалам со сквозными порами, например композитным, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер и труб,Наличие между ребрами и трубами по высоте ребра эластичного капиллярно - пористого теплопроводного материала со сквозными порами, позволяющее проникнуть аккумулирующему веществу, повышает эффективность теплопередачи как в процессе аккумуляции, так и оттайки за счет увеличения суммарного теплового потока во всех процессах фазового перехода,На фиг, 1 представлен испаритель с капиллярно - пористым материалом; на фиг. 2 трубчато - ребристый элемент этого испарителя. Испаритель содержит кожух 1, в котором расположен аккумулятор холода 2 и ряды 3 горизонтально установленных труб для хладагента 4 и теплоносителя 5 с поперечными пластинчатыми ребрами б. Концы труб 4 и 5 снабжены калачами 7 для перекрестного их соединения, Трубы 4 и 5 расположены в шахматном порядке, а каждое ребро б обьединяет не менее двух рядов 3 труб 4 и 5, Ребра 6 размещены на трубах 4 и 5 с шагом 8, Аккумулятор холода 2 - это вода, эвтектическая смесь или кристаллогидраты. Пространство между тоубами 4, 5 и ребрами б заполнено эластичным, капиллярно-пористым материалом 9 со сквозными порами, имеющим плотное соединение с поверхностью ребер б и труб 4 и 5, Подача теплоносителя от потребителя осуществляется в подающий коллектор 10, а выход - через выходной коллектор 11, Вход хладона от холодильной машины осуществляется через коллектор 12, а выход - через коллектор 13,уровень жидкой фазы аккумулирующего вещества контролируется поплавковым указателем уровня 14,Испаритель работает следующим образом.Теплоноситель, например воду, рассол, 1776943.отбирают к потребителю - через выходной коллектор 11, Хладон от холодильной машины подают через коллектор 12 в трубы 4, а выход паров осуществляют через коллектор 13, Теплообмен между теплоносителем и хладоном осуществляется через ребра 6, а также с помощью теплоаккумулирующего вещества аккумулятора холода 2, которое изменяет свое фазовое состояние в зависимости от направления теплового потока. Кроме того, часть теплового потока проходит через поры эластичного теплопроводного капиллярно-пористого материала 9, имеющего плотное соединение с поверхностью ребер 6 и труб 4 и 5, В интервале между импульсами при подаче нагрузки, при работающей холодильной машине, парожидкостную смесь хладона подают в трубы аппарата, где хладон испаряется, охлаждая трубы 4, ребра 6 и аккумулирующее вещество, находящееся в порах теплопроводного капиллярно-пористого материала 9. Теплоаккумулирующее вещество охлаждается от боковой поверхности ребер 6 от контакта со всеми порами капиллярно - пористого материала, переходит в твердую фазу в объеме, определяемом шагом 8 между ребрами 6. При изменении фазового состояния в процессе перехода аккумулирующего вещества из жидкого состояния в твердое разрыв пор капиллярно - пористого теплопроводного материала 9 не произойдет, т. к. материал - эластичный, а поры - сквозные. При подаче импульсной нагрузки холодильная машина продолкает работать, охлаждая теплоноситель, протекающий по смежным трубам 5. В связи с тем, что величина нагрузки в пик превосходит холодопроизводительность холодильной машины, разница компенсируется за счет интенсивного перехода в жидкую фазу теплоаккумулирующего вещества аккумулятора холода 2 из объема,определяемого шагом 8 между ребрами 6.Эффективность процесса увеличивается зэсчет теплового потока от труб 5 к трубам 4,5 от ребер 6 к теплоаккумулирующему веществу, а также эа счет теплового потока притаянии теплоаккумулирующего вещества всквозных порах эластичного капиллярно -пористого материала 9. В процессах фазо 10 ваго перехода уровень жидкой фазытеплоаккумулирующего вещества контролируется в кожухе 1 с помощью поплавкового. указателя уровня 14, импульсы которого используют для автоматизации системы ох 15 лаждения,Таким образом, предлагаемое изобретение, используя специфику регламентированных параметров импульсной нагрузкипозволяет повысить эффективность тепло 20 передачи за счетувеличения эффективностисуммарного теплового потока во всех процессах фазового перехода,Формула изобретения 25 Испаритель, содеркаший кожух, аккумулятор холода, ряды горизонтально расположенных в шахматном порядке труб для хладагента и теплоносителя, концы которых соответственно перекрестно соединены ка лачами и снабжены поперечными пластинчатыми ребрами, каждое из которых объединяет не менее двух рядов труб, о т л ич а ю щ и й с я тем, что с целью повышения эффективности и уменьшения его массогаба ритных характеристик, пространство междуребрами и трубами по высоте ребер заполнено эластичным капиллярно-пористым теплопроводным материалом со сквозными порами,.например композитным, имеющим 40 плотное соединение с поверхнос.ью ребери труб,1776943 экторТ.Шагова тор П;Гере роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 акэз 4113 ВНИИПИ Гос Составитель Л,ТихаяТехред М.Моргентал Тиражвенного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушская Подписноем и открытиям при ГКНТ Саб., 4/5