CS251278B1

CS251278B1 - Heat exchanger

Info

Publication number: CS251278B1
Application number: CS845839A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Straus; Karel Hrsel; Alena Mlezivova
Original assignee: Jaroslav Straus; Karel Hrsel; Alena Mlezivova
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1987-06-11
Also published as: CS583984A1

Abstract

Tepelný výaěník uaožnuje optiaálně vyuíit výparné teplo kapalného chladivá. Vnitřní prostor pláítě výaěníku je rosdělen do sekcí. Přívodní, trubičlqr uaíatíné v teplo, saěnnéa prostředí sají výstupy na koncích jednotlivých sekcí nebo aaji výstupy rovnoairnS rosloěené po dálce přívodní trubičky. Vnitřní prostor výaěníku aá rovni! trubičky pro odvod chladivá do společného odvodního prostoru.The heat exchanger makes it possible to optimally utilize the evaporation heat of the liquid refrigerant. The inner space of the exchanger shell is divided into sections. The inlet, tubular, heat-absorbing medium has outlets at the ends of the individual sections or has outlets evenly distributed along the length of the inlet tube. The inner space of the exchanger has a straight tube for the discharge of the refrigerant into a common discharge space.

Description

Vynález se týká tepelného výměníku, zejména pro kryochirurgické nástroje.The invention relates to a heat exchanger, in particular for cryosurgical instruments.

Dosud známé porézní válcové výměníky pro kapalné chladivo jsou uspořádány vidy tak, že kapalná chladivo je přiváděno na jeden konec výměníku, prochází celou jeho dálkou, přičemž se postupně zplyňuje a vychází ven na druhém konci výměníku. Takovéto uspořádáni má tu vlastnost, že k výměníku děného průměru s rostoucí délkou klesá zehlazovsd rychlost a měrný výkon. Vysvětleni je následující: Na začátku zchlazovénl se většina přicházejícího chladivá zplyní již v počáteční části výměníku. Při zplyněni naroste mnohonásobně objem chladivá „toto velké množství plynu musí projit zbytkem výménlku do výstupního kanálku.The hitherto known porous cylindrical exchangers for liquid coolant are arranged so that the liquid coolant is supplied to one end of the exchanger, extends all the way through it, gradually gasifying and exiting at the other end of the exchanger. Such an arrangement has the property that the velocity and the specific power decrease with increasing length to the diameter exchanger. The explanation is as follows: At the beginning of the cooling, most of the incoming refrigerant gasifies already in the initial part of the exchanger. During gasification, the volume of refrigerant increases many times. This large amount of gas must pass through the remainder of the exchanger into the outlet duct.

Mohou nastat dva případy:There may be two cases:

a) Teplosměnné prostředí je dimenzováno pro průchod kapalného chladivá a pro velké množství plynu se jeví jako málo průchodná a to má za následek nedostatečný průchod chladivá v počáteční fázi zchlazování, tzn. malou zchlazovací rychlost a chladicí výkon, při vysoké účinnosti.a) The heat transfer medium is sized for the passage of the liquid refrigerant and for a large amount of gas appears to be poorly passable and this results in an insufficient refrigerant passage in the initial cooling phase, i.e. the refrigerant flow. low cooling rate and cooling performance, at high efficiency.

b) Teplosměnné prostředí je dimenzováno pro plynné chladivo. Pak se jeví přlliS průchodné pro kapalné chladivo a nedojde k efektivnímu splyňovánl e výsledkem je nejen nízké zchlazovací rychlost a chladicí výkon, ale 1 malá účinnost.b) The heat transfer medium is designed for gaseous refrigerant. Thereafter, it appears too clear for the liquid refrigerant and there is no effective gasification resulting in not only low cooling rate and cooling performance, but 1 low efficiency.

Uvedené nedostatky v podstatě odstraňuje vynález tepelného výměníku, jehož podstata je v tom, že pláěi výměníku, jehož délka je větSl než Slřka, má vnitřní prostor cozdělen do sekci v podélném směru. Přívodní trubičky chladivá , umístěné v teplo směnném prostředí uvnitř pléětě, mají výstupy na koncích každé sekce.The above-mentioned drawbacks are substantially eliminated by the invention of the heat exchanger, which is based on the fact that the shell of the exchanger, the length of which is more than the length of the shell, has an inner space divided into a section in the longitudinal direction. The coolant supply tubes, located in the heat exchange environment within the braid, have outlets at the ends of each section.

Rozděleni výměníku, který je podstatně delší než je jeho průměr, na vlče podstatně nezávislých sekci umožňuje optimálně využit výparné teplo kapalného chladivá. Výsledkem je výrazné zvýšení chladicí rychlosti a chladicího výkonu při zachováni vyhovující účinnosti.The separation of the heat exchanger, which is substantially longer than its diameter, makes it possible to optimally utilize the evaporative heat of the liquid coolant on the substantially independent sections. The result is a significant increase in cooling rate and cooling performance while maintaining satisfactory efficiency.

Na připojených výkresech jsou uvedeny příklady provedeni výměníku dle vynálezu.The accompanying drawings show exemplary embodiments of an exchanger according to the invention.

Na obr. 1 je podélný řez výměníku se dvěma sekcemi rozdělenými přepýžkou, na obr. .,2 řez výměníku rovněž rozděleného do dvou sekci bez přepážky,,na obr. 3, 4 a 5 jsou podélná a příčné řezy výměníků rozdělených do vlče sekci. Rozdíly mezi nimi jsou v uspořádáni přívodu a odvodu chladivá. Pléěí výměníku na obr. 1 má v ose přívodní trubičku.^ es vstupy 2 chladivá do teplosměnného prostřed! g nad přepážkou 6 a vstupem g u dna výměníku. Do přepážky 6 jsou zasazeny dvě trubičky jako odvod 2 chladivá, přičemž výstupy £ slouží pro odvádění zplyněného chladivá z teplosměnného prostředí Zplyněné chladivo je odváděno do odvodního prostoru g. Rozděleni výměníku ,do dvou sekci bss použiti přepážky 6 je na obr. 2 . Rozhraní mezi sekcemi je dosaženo tak, že přívodní trubička 2 svým výstupem g rozděluje výměník na dvě sekce.Fig. 1 is a longitudinal section of a heat exchanger with two sections divided by a baffle; The differences between them are in the arrangement of the coolant inlet and outlet. The heat exchanger housing in FIG. 1 has an inlet tube in line with the coolant inlets 2 into the heat transfer medium. g above partition 6 and inlet g at the bottom of the exchanger. The tubes 6 are fitted with two tubes as a refrigerant outlet 2, the outlets 6 serving to evacuate the gasified refrigerant from the heat exchange medium. The interface between the sections is achieved so that the inlet tube 2 divides the exchanger into two sections by its outlet g.

Část chladivá postupuje teplosměnným prostředím g horní části výměníku vzhůru a odchází do odvodního prostoru 8 přímo výstupy g.Druhá část chladivá postupuje teplosměnným prostředím g ve spodní části výměníku směrem ke dnu a odchází výstupy 4 do odvodů 2 chladivá do odvodního prostoru g. Přívodní trubička 2 na obr. 3 je opatřena vstupy g v několika úrovních a tak je výměník rozdělen do sekci. Chladivo postupuje výstupy A teplosměnného prostředí g do odvodů 2 a dále do odvodního prostoru g.A part of the refrigerant passes through the heat exchanger medium g of the upper part of the exchanger upwards and goes directly into the outlet space 8 through the outlets g. in Fig. 3 it is provided with inputs g at several levels and so the exchanger is divided into a section. The refrigerant passes through the outlets A of the heat exchange medium g to the outlets 2 and further to the outlet space g.

Na obr. 4 je přívodní trubička 2 podélně pevně spojena s vnitřní stěnou odvodu 2 zplyněného chladivá. V trubičce g jsou vstupy g chladivá do teplosměnného prostředí g. Zplyněné chladivo odchází výstupy g, Jeěemá jsou vytvořeny na protějěl stěně odvodu 2 do odvodníku 8.In FIG. 4, the supply tube 2 is longitudinally connected to the inner wall of the gasified refrigerant outlet. In the tube g there are inlets g of the coolant into the heat exchange medium g. The gasified refrigerant leaves the outlets g, and are formed on the opposite wall of the outlet 2 to the outlet 8.

Na obr. 5 je přívodní trubička 2 podélně pevně spojena a vnějěí stěnou odvodu £.In FIG. 5, the lance 2 is longitudinally connected and externally connected to the outlet wall 8.

Vstupy J v přívodní trubičce 2 vstupuje chladivo do teplosměnného prostředí £ a je odváděno výstupy A odvodem £ do odvodního prostoru 8.The inlets J in the supply tube 2 enter the refrigerant into the heat exchange medium 8 and are discharged via the outlets A through the outlet 8 into the exhaust chamber 8.

' Výměník, rozdělením do dvou nebo více kratších sekci se samostatnými přívody chladivá, když je přitom umožněn volný odchod zplyněného chladivá, ředí problém optimálního využití schopnosti chladivá v celé délce výměníku s ohledem na mnohonásobné zvětěení objemu při jeho zplynění. Při rozdělení výměníku na dvě části je možná vyplnit první část prostředím vhodným pro kapalné chladivo a druhou část prostředím umožňujícím dostatečný průchod plynnému chladivu. Výměník pracuje optimálně v počáteční fázi zchlazováni, kdy věechno chladivo stačí zplynit v první části výměníku. Po ochlazení první části začne vstupovat nezplyněné chladivo (dusík) a do druhé části a tam již nestačí zplyňovat. Výsledkem je nízký dhladlcí výkon a účinnost v konečné fázi zchlazováni. Volí se tudíž kompromis a celý výměník je vyplněn prostředím, jehož charakteristické vlastnosti leží uprostřed mezi hodnotami vhodnými pro kapalné i plynné chladivo.The exchanger, by splitting into two or more shorter sections with separate coolant inlets, while allowing free gasification of the coolant, dilutes the problem of optimal utilization of the coolant capability over the entire length of the exchanger with respect to the multiple increase in gasification capacity. When the exchanger is divided into two parts, it is possible to fill the first part with an environment suitable for liquid refrigerant and the second part with an environment allowing sufficient passage of the gaseous refrigerant. The exchanger works optimally in the initial cooling phase, when all the refrigerant is sufficient to gasify in the first part of the exchanger. After the first part has cooled down, ungassed refrigerant (nitrogen) begins to enter and into the second part and there is no longer enough gasification. The result is low smoothing performance and efficiency in the final quench phase. Therefore, a compromise is chosen and the entire exchanger is filled with an environment whose characteristic properties lie between the values suitable for both liquid and gaseous refrigerants.

Využití výměníku dle vynálezu v kryochirurgickém nástroji umožní provádět kryodestrukce patologické tkáně efektivněji a do větěí hloubky než při použití dosud známých výměníků.The use of an exchanger according to the invention in a cryosurgical instrument makes it possible to perform cryodestruction of pathological tissue more efficiently and to a greater depth than with the prior art exchangers.

Claims

A heat exchanger, in particular for cryosurgical instruments, characterized in that the shell (1) of the exchanger, the length of which is greater than the width, my interior space divided into sections in the longitudinal direction, wherein the coolant supply tubes (2) located in the heat exchange environment ) within the housing (1), having outlets (4) at the ends of each section.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the coolant supply tube (2) to the heat transfer medium (5) is located either at the inner wall of the jacket or in the middle of the inner wall of the jacket (1) and has at least two outlets (4) evenly distributed. along the length of the lance (2).