MD1785Z

MD1785Z - Heat exchanger

Info

Publication number: MD1785Z
Application number: MDS20230090A
Authority: MD
Inventors: Владимир УЛЬЯНОВСКИЙ
Original assignee: УЛЬЯНОВСКИЙ Анастасия
Priority date: 2023-11-06
Filing date: 2023-11-06
Publication date: 2025-04-30
Also published as: MD1785Y

Abstract

Изобретение относится к теплообменникам, и может быть использовано в теплоэнергетике и других областях техники для нагрева жидкостей с помощью электрических источников тепла.Теплообменник, согласно изобретению, содержит металлический корпус (1) с каналами для жидкости A, B, C, D, E, F, глухим отверстием (8) и технологическими отверстиями (4). В канале А смонтирован подводящий патрубок (2), в канале F смонтирован отводящий патрубок (9), в каналах В и С установлены терморубашки (3) со спиралевидной наружной поверхностью. Канал А соединен с каналом B посредством канала D, а канал B соединен с каналом С посредством канала Е, с образованием технологических отверстий (4), закрытых заглушками (5). В терморубашках (3) и в глухом отверстии (8) установлены электронагреватели (6) с контактами (7).The invention relates to heat exchangers and can be used in thermal power engineering and other fields of technology for heating liquids using electric heat sources. The heat exchanger, according to the invention, comprises a metal body (1) with channels for liquid A, B, C, D, E, F, a blind hole (8) and process holes (4). A supply pipe (2) is mounted in channel A, an outlet pipe (9) is mounted in channel F, and thermal jackets (3) with a spiral outer surface are installed in channels B and C. Channel A is connected to channel B via channel D, and channel B is connected to channel C via channel E, forming process holes (4) closed with plugs (5). Electric heaters (6) with contacts (7) are installed in the thermal jackets (3) and in the blind hole (8).

Description

Invenţia se referă la schimbătoarele de căldură, şi poate fi utilizată în termoenergetică şi alte domenii ale tehnicii pentru încălzirea lichidelor cu ajutorul surselor de căldură electrice. The invention relates to heat exchangers, and can be used in thermoenergetics and other fields of technology for heating liquids using electric heat sources.

Este cunoscut un schimbător de căldură convectiv, utilizat pentru răcirea radiatorului roentgen, care conţine un corp umplut cu lichid dielectric, cu o suprafaţă de evacuare a căldurii, în care sunt amplasaţi un anod şi un catod, pe care sunt amplasaţi electrozi în formă de ac [1]. A convective heat exchanger is known, used for cooling the X-ray radiator, which contains a body filled with dielectric liquid, with a heat dissipation surface, in which an anode and a cathode are placed, on which needle-shaped electrodes are placed [1].

Dezavantajele schimbătorului de căldură cunoscut constau în utilizarea numai a unei perechi de electrozi, ceea ce permite obţinerea unei convecţii foarte slabe, şi utilizarea în el a electrozilor în formă de ac (cu proeminenţe ascuţite), ceea ce duce la o degradare rapidă a lichidului dielectric. The disadvantages of the known heat exchanger consist in the use of only one pair of electrodes, which allows for very weak convection, and the use therein of needle-shaped electrodes (with sharp protrusions), which leads to rapid degradation of the dielectric liquid.

Mai este cunoscut un schimbător de căldură convectiv, care conţine un corp cu zone de admisie şi de evacuare a căldurii, electrozi în formă de fire, amplasaţi în perechi, acoperiţi cu un material dielectric şi conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune, şi electrozi neacoperiţi, conectaţi la polul pozitiv al sursei [2]. A convective heat exchanger is also known, which contains a body with heat inlet and outlet areas, wire-shaped electrodes, placed in pairs, covered with a dielectric material and connected to the negative pole of a voltage source, and uncovered electrodes, connected to the positive pole of the source [2].

Dezavantajul soluţiei tehnice cunoscute constă în amplasarea zonei de admisie de căldură în partea superioară, iar a zonei de evacuare a căldurii - în cea inferioară. O astfel de amplasare a zonelor de admisie şi evacuare a căldurii exclude complet convecţia naturală. The disadvantage of the known technical solution is the location of the heat input zone in the upper part, and the heat output zone - in the lower part. Such a location of the heat input and output zones completely excludes natural convection.

Cea mai apropiată soluţie este schimbătorul de căldură convectiv, care conţine un corp executat cu două canale - descendent cu o zonă de admisie a căldurii şi ascendent cu o zonă de evacuare a căldurii, în care sunt amplasaţi electrozi, conectaţi la o sursă exterioară de tensiune înaltă [3]. The closest solution is the convective heat exchanger, which contains a body made with two channels - descending with a heat intake area and ascending with a heat exhaust area, in which electrodes are placed, connected to an external high voltage source [3].

Dezavantajele acestui schimbător de căldură constau în necesitatea unei surse exterioare de tensiune înaltă, necesitatea prezenţei unor conductoare de racordare şi a convertizoarelor de tensiune joasă şi înaltă. Ca rezultat, acest schimbător de căldură nu este rentabil în ceea ce priveşte consumul de energie şi randamentul de lucru al acestuia. The disadvantages of this heat exchanger are the need for an external high voltage source, the need for connecting conductors and low and high voltage converters. As a result, this heat exchanger is not cost-effective in terms of energy consumption and its working efficiency.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în sporirea eficienţei transferului de căldură de la sursa electrică către lichid, reducerea gabaritelor schimbătorului de căldură şi a consumului de energie, precum şi în sporirea randamentului de lucru. The technical problem solved by the present invention consists in increasing the efficiency of heat transfer from the electrical source to the liquid, reducing the dimensions of the heat exchanger and energy consumption, as well as increasing the working efficiency.

Problema se rezolvă prin aceea că schimbătorul de căldură conţine un corp metalic cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, un orificiu înfundat şi orificii tehnologice. În canalul A este montat un racord de alimentare, în canalul F este montat un racord de evacuare, în canalele B şi C sunt instalate cămăşi termice cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea orificiilor tehnologice, închise cu dopuri. În cămăşile termice şi în orificiul înfundat sunt instalate încălzitoare electrice cu contacte. The problem is solved by the fact that the heat exchanger contains a metal body with liquid channels A, B, C, D, E, F, a dead end and technological holes. A supply connection is installed in channel A, an exhaust connection is installed in channel F, thermal jackets with a spiral-shaped outer surface are installed in channels B and C, channel A is connected to channel B through channel D, and channel B is connected to channel C through channel E, with the formation of technological holes, closed with plugs. Electric heaters with contacts are installed in the thermal jackets and in the dead end.

Avantajele invenţiei constau în următoarele. The advantages of the invention consist of the following.

Schimbătorul de căldură asigură sporirea eficienţei transferului de căldură de la sursa electrică către lichid prin reducerea consumului de energie şi a gabaritelor acestuia. Totodată, grosimea redusă a stratului de lichid, ce cuprinde cămaşa termică, în timpul deplasării prin corpul schimbătorului de căldură, permite sporirea randamentului de lucru pentru un diapazon mai larg al debitului de lichid în interiorul acestuia. De asemenea, suprafaţa exterioară a cămăşilor termice permite de a mări distanţa parcursă de către lichid în interiorul schmbătorului de căldură, întrucât aceasta este executată în formă de spirală, ceea ce conduce la încălzirea rapidă a lichidului şi micşorarea consumului de energie. Totodată, pentru mărirea randamentului de lucru al schimbătorului de căldură este efectuată o preîncălzire a lichidului de către primul încălzitor electric, după care încălzirea definitivă este asigurată de celelalte încălzitoare electrice. The heat exchanger ensures increased efficiency of heat transfer from the electric source to the liquid by reducing energy consumption and its dimensions. At the same time, the reduced thickness of the liquid layer, which includes the thermal jacket, during movement through the heat exchanger body, allows increasing the working efficiency for a wider range of liquid flow rate inside it. Also, the outer surface of the thermal jackets allows increasing the distance traveled by the liquid inside the heat exchanger, as it is made in a spiral shape, which leads to rapid heating of the liquid and reduced energy consumption. At the same time, to increase the working efficiency of the heat exchanger, a preheating of the liquid is performed by the first electric heater, after which the final heating is provided by the other electric heaters.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-5, which represent:

- fig. 1, vederea 3D generală a schimbătorului de căldură; - Fig. 1, general 3D view of the heat exchanger;

- fig. 2, vederea 3D de ansamblu cu corp în secţiune transparentă; - Fig. 2, 3D overall view with body in transparent section;

- fig. 3, vederea 3D de ansamblu; - Fig. 3, overall 3D view;

- fig. 4, vederea 3D a corpului în secţiune; - Fig. 4, 3D view of the body in section;

- fig. 5, vederea 3D de ansamblu în secţiune. - Fig. 5, 3D overall view in section.

Schimbătorul de căldură (fig. 1-5) conţine corpul metalic 1 cu canalele pentru lichid A, B, C, D, E, F, orificiul înfundat 8 şi orificiile tehnologice 4. În canalul A este montat racordul de alimentare 2, în canalul F este montat racordul de evacuare 9, în canalele B şi C sunt instalate cămăşile termice 3 cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea orificiilor tehnologice 4, închise cu dopurile 5. În cămăşile termice 3 şi în orificiul înfundat 8 sunt instalate încălzitoarele electrice 6 cu contactele 7. The heat exchanger (fig. 1-5) contains the metal body 1 with the liquid channels A, B, C, D, E, F, the blind hole 8 and the technological holes 4. In the channel A the supply connection 2 is mounted, in the channel F the exhaust connection 9 is mounted, in the channels B and C the thermal jackets 3 with the outer surface in the form of a spiral are installed, the channel A is connected to the channel B through the channel D, and the channel B is connected to the channel C through the channel E, with the formation of the technological holes 4, closed with the plugs 5. In the thermal jackets 3 and in the blind hole 8 the electric heaters 6 with the contacts 7 are installed.

Schimbătorul de căldură funcţionează în modul următor. The heat exchanger operates in the following way.

Iniţial, alimentarea cu lichid are loc prin racordul de alimentare 2, montat în canalul A, unde, prin intermediul corpului 1, are loc preîncălzirea acestuia cu ajutorul încălzitorului electric 6, instalat în orificiul înfundat 8. Ulterior, lichidul trece prin canalul D în canalul B, unde este instalată cămaşa termică 3, în care este instalat încălzitorul electric 6, conectat la reţea prin intermediul contactelor 7. Datorită suprafeţei exterioare în formă de spirală a cămăşii termice 3 şi a spaţiului mic cuprins între ea şi canalul B, lichidul este încălzit foarte rapid. Apoi, lichidul, prin canalul E trece în canalul C, unde identic ca şi în canalul B este instalată cămaşa termică 3, în care este instalat încălzitorul electric 6, după care acesta este evacuat prin racordul de evacuare 9, montat în canalul F. Initially, the liquid is supplied through the supply connection 2, mounted in the channel A, where, through the body 1, its preheating takes place with the help of the electric heater 6, installed in the blocked hole 8. Subsequently, the liquid passes through the channel D into the channel B, where the thermal jacket 3 is installed, in which the electric heater 6 is installed, connected to the network via the contacts 7. Due to the spiral-shaped outer surface of the thermal jacket 3 and the small space between it and the channel B, the liquid is heated very quickly. Then, the liquid, through the channel E, passes into the channel C, where identically as in the channel B, the thermal jacket 3 is installed, in which the electric heater 6 is installed, after which it is discharged through the discharge connection 9, mounted in the channel F.

Pentru un debit redus de lichid are loc preîncălzirea acestuia cu ajutorul încălzitorului electric 6 prin intermediul corpului 1, apoi încălzirea definitivă cu încălzitorul electric 6, montat în cămaşa termică 3 din canalul B. Totodată, pentru un debit sporit de lichid, adăugător este conectat încălzitorul electric 6, montat în cămaşa termică 3 din canalul C. For a low liquid flow rate, it is preheated using the electric heater 6 through body 1, then the final heating is done with the electric heater 6, mounted in the thermal jacket 3 in channel B. At the same time, for a high liquid flow rate, the electric heater 6, mounted in the thermal jacket 3 in channel C, is additionally connected.

1. Болога М.К. и др., Электроконвективное охлаждение высоковольтной аппаратуры. Электронная обработка материалов, №2, 1985, р. 48-50 1. Болога М.К. и др., Electroconvective cooling of high-voltage apparatus. Electronic processing of materials, №2, 1985, р. 48-50

2. Жакин А.И. и др., Изучение переходных процессов и влияния поверхостной структуры электродов на теплоотдачу в проволочном ЭГД-теплообменике, Электронная обработка материалов, том 47, №3, 2011, р. 55-59 2. Zhakin A.I. и др., Изучение проеходных процессов и влифания прочостонной структы на теплоотдачу на теплоотдачу в волочном ЕГД-плообменике, Изучение проеходных процессов и влифания прочостонной структура электродв на теплоотдачу в воволочном ЕГД-плообменике, Електронная обработа материалов, том 47, №3, 2011, р. 55-59

3. MD 577 Y 2012.12.31 3. MD 577 Y 2012.12.31

Claims

Heat exchanger, which contains a metal body (1) with liquid channels A, B, C, D, E, F, a dead end (8) and technological holes (4); a supply connection (2) is installed in channel A, an exhaust connection (9) is installed in channel F, thermal jackets (3) with a spiral-shaped outer surface are installed in channels B and C, channel A is connected to channel B through channel D, and channel B is connected to channel C through channel E, with the formation of technological holes (4), closed with plugs (5), at the same time, electric heaters (6) with contacts (7) are installed in the thermal jackets (3) and in the dead end (8).