MD1785Z - Schimbător de căldură - Google Patents

Abstract

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.Schimbătorul de căldură, conform invenţiei, conţine un corp metalic (1) cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, un orificiu înfundat (8) şi orificii tehnologice (4). În canalul A este montat un racord de alimentare (2), în canalul F este montat un racord de evacuare (9), în canalele B şi C sunt instalate cămăşi 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 dopuri (5). În cămăşile termice (3) şi în orificiul înfundat (8) sunt instalate încălzitoare electrice (6) cu contacte (7).

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.

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].

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.

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].

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.

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].

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.

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.

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.

Avantajele invenţiei constau în următoarele.

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.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă:

- fig. 1, vederea 3D generală a schimbătorului de căldură;

- fig. 2, vederea 3D de ansamblu cu corp în secţiune transparentă;

- fig. 3, vederea 3D de ansamblu;

- fig. 4, vederea 3D a corpului în secţiune;

- fig. 5, vederea 3D de ansamblu în secţiune.

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.

Schimbătorul de căldură funcţionează în modul următor.

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.

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.

1. Болога М.К. и др., Электроконвективное охлаждение высоковольтной аппаратуры. Электронная обработка материалов, №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

3. MD 577 Y 2012.12.31

Claims (1)

1. Schimbător de căldură, care conţine un corp metalic (1) cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, un orificiu înfundat (8) şi orificii tehnologice (4); în canalul A este montat un racord de alimentare (2), în canalul F este montat un racord de evacuare (9), în canalele B şi C sunt instalate cămăşi 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 dopuri (5), totodată în cămăşile termice (3) şi în orificiul înfundat (8) sunt instalate încălzitoare electrice (6) cu contacte (7).