CS207970B1 - Výměník tepla - Google Patents

Description

(54) Výměník tepla

Vynález se týká výměníku tepla opatřeného přepážkami z tepelně vodivého materiálu rozmístěnými v odstupech pro vytvoření dílčích prostorů napojených na okruhy teplého a studeného média, přičemž sousední dílčí prostory jsou napojeny na rozdílný okruh média a každá z přepážek je opatřena otvory souose uspořádanými s otvory v sousední přepážce, ve kterých jsou vsunuta společná teplovodná tělesa.

Uvedené řešení výměníku tepla neřeší racionální uspořádám soustavy teplovodných těles v přepážkách výměníku, takže dosahovaný účinek je závislý na výsledcích experimentů na modelových zařízeních, což je mnohdy značně nákladné a časově náročné.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u výměníku tepla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vnější průměr teplovodného tělesa je menší než násobek kritické hodnoty součtu odstupů tří po sobě následujících přepážek podle vztahu x

přičemž ^bkr--2 kde značí b_kr .....polovinu kritické hodnoty součtu odstupů tří po sobě následujících přepážek, bn .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh teplého média, b_s .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh studeného média, d .....vnější průměr teplovodného tělesa, x .....poměrná veličina definovaná vztahem

Λ d² kde značí

S₂. S_{L =} 2«-°) ^Cl c

S₂-d

S_L .....odstup dvou sousedních teplo- // S_z vodných těles ve vodorovném směru, c_b c, n

... . . odstup dvoú sousedních teplovodných těles ve svislém směru,

..... aproximační konstanty.

(x

-»]

Uspořádáním soustavy teplovodných těles v přepážkách výměníku tepla podle vynálezu se docílí podstatně větších hodnot odváděného tepelného výkonu výměníku tepla v poměru k jeho zastavovacím rozměrům než u známého řešení lamelového výměníku tepla.

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení výměníku tepla podle vynálezu, přičemž na obr. 1 je znázorněn axonometrický pohled na uspořádání přepážek výměníku tepla bez teplovodných teles, rozmístěných v odstupech od sebe pro vytvoření dílčích prostorů napojených na okruhy teplého a studeného média tak, že sousední dílčí prostory jsou napojeny na rozdílný okruh média, na obr. 2 je znázorněn čelní pohled na přepážku výměníku tepla, opatřeného soustavou teplovodných těles, a na obr. 3 je znázorněno uspořádání soustavy teplovodných těles v přepážkách výměníku tepla zobrazené při pohledu shora.

Výměník tepla podle vynálezu sestává z přepážek 1 rozmístěných v odstupech pro vytvoření dílčích prostorů napojených na okruhy teplého a studeného média, přičemž sousední dílčí prostory jsou napojeny na rozdílný okruh média. Jedno z možných uspořádání přepážek 1 výměníku tepla bez teplovodných těles je znázorněno na obr. 1, kde je zobrazen axonometrický pohled na uspořádání planparalelně rozmístěných deskových přepážek 1. Na obr. 1 použitý symbol b_H označuje odstup dvou sousedních přepážek 1 příslušných pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh teplého média, kterýžto okruh je vyznačen šipkou se symbolem H. Symbol b_s označuje odstup dvou sousedních přepážek 1 příslušných pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh studeného média, kterýžto okruh je na obr. 1 vyznačen šipkou se symbolem S. Soustava teplovodných těles 3 může být v přepážkách 1 výměníku tepla podle vynálezu uspořádána rozličným způsobem. Na obr. 2 je znázorněn čelní pohled na jedno z možných uspořádání soustavy teplovodných těles 3 v přepážkách 1 výměníku tepla podle vynálezu, rozmístěných v pravidelných odstupech ve vodorovném i svislém směru. Na obr. 2 použitý symbol S_L označuje odstup dvou sousedních teplovodných těles 3 ve vodorovném směru a symbol S_z označuje odstup dvou sousedních teplovodných těles 3 ve svislém směru. Na obr. 2 použitý symbol d označuje vnější průměr teplovodného tělesa 3.

Při definování základních kriterií pro určení optimálního uspořádání soustavy teplovodných těles 3 v přepážkách 1 výměníku tepla podle vynálezu je nutno vyjít z předpokladů, že objemové průtoky V_H okruhu teplého média a objemové průtoky V_s studeného média zůstanou u výměníku tepla podle vynálezu s přepážkami 1 opatřenými soustavou teplovodných těles 3 shodné jako u výměníku tepla opatřeného přepážkami 1 bez teplovodných těles 3, přičemž se dále v případě výměníku tepla s přepážkami 1 opatřenými soustavou teplovodných těles 3 podlé obr. 2 a obr. 3 logicky předpokládá, že součinitelé přestupu tepla na přepážkách 1 jsou stejné jako na povrchu teplovodných těles 3.

Aby výměník tepla s přepážkami X opatřenými soustavou teplovodných těles 3 podle vynálezu měl vždy výrazně větší hodnotu tepelné vodivosti než výměník tepla opatřený pouze přepážkami 1 bez teplovodných těles 3 musí být splněna nerovnost d< _2bta_ , x přičemž ^kr 2 kde značí b_kr .....polovinu kritické hodnoty součtu odstupů tří po sobě následujících přepážek 1, b_H .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami 1 příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh teplého média, b_s .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami 1 příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh studeného média, d .....vnější průměr teplovodného tělesa 3, x .....poměrná veličina definovaná vztahem kde značí

S_L .....odstup dvou sousedních teplovodných těles 3 ve vodorovném směru,

S_z .....odstup dvou sousedních teplovodných těles 3 ve svislém směru,

Ci, c, n .....aproximační konstanty.

Aproximační konstanty Cj, c, n jsou známé z kriteriálních závislostí pro součinitele přestupu tepla v úzkých štěrbinách, eventuálně v trubkových lamelových výměnících. V těchto závislostech, majících obecně tvar pro lamelový výměník tepla s trubkami

Nu = c Re“, kde značí

Nu .... Nusseltovo číslo,

Re .... Reynoldsovo číslo a pro lamelový výměník tepla bez trubek Nu = Cj · Reⁿ vyjadřují aproximační konstanty c, < c a n specifické vlivy obou uspořádám.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Výměník tepla opatřený přepážkami z tepelně vodivého materiálu rozmístěnými v odstupech pro vytvoření dílčích prostorů napojených i>á okruhy teplého a studeného média, přičemž sojusední dílčí prostory jsou napojeny na rozdílný okruh média a každá z přepážek je opatřena otvory souóse uspořádanými s otvory v sousední přepážce, ve kterých jsou vsunuta společná teplovodně tělesa, jež jsou s přepážkami v tepelně vodivém styku, vyznačující se tím, že vnější průměr (d) teplovodného tělesa (3) je menší než násobek kritické hodnoty scfučtu odstupů (b_H, b_s) tří po sobě následujících přepážek (1) podle vztahu j -
2. 2 b_kr d < -, x

   přičemž bn + b_s ^bkr= kde značí bkr .....polovinu kritické hodnoty součtu odstupů tří po sobě následujících přepážek (1), bn .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami (1) příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh teplého média, bs .....odstup mezi dvěma sousedními přepážkami (1) příslušnými pro vytvoření dílčího prostoru napojeného na okruh studeného média, d .....vnější průměr teplovodného tělesa (
3. 3) x ..... poměrná veličina definovaná vztahem _ř(l - n)

   1 + π d²
4. 4 S_z. S_L

   Λ /(XC] c

   kde značí S_L

   Sz odstup dvou sousedních teplovodných těles (3) ve vodorovném směru, ^ci> ^c> ⁿ odstup dvou sousedních teplovodných těles (3) ve svislém směru, aproximační konstanty.