MD577Z

MD577Z - Schimbător de căldură convectiv

Info

Publication number: MD577Z
Application number: MDS20120043A
Authority: MD
Inventors: Мирча БОЛОГА; Владимир ШКИЛЁВ; Игорь КОЖЕВНИКОВ
Original assignee: Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-07-31
Also published as: MD577Y

Abstract

Invenţia se referă la schimbătoarele de căldură convective predestinate pentru răcirea elementelor şi nodurilor aparatajului radioelectronic de tensiune înaltă.Schimbătorul de căldură convectiv conţine un corp (1) umplut cu un agent termic cu două canale - ascendent (8) şi descendent (9), cu o suprafaţă de aport de căldură (2) şi una de evacuare a căldurii (3), şi nişte electrozi (5, 7) în formă de fire (4), amplasaţi în corp (1), o parte dintre ei (5) fiind acoperiţi cu material dielectric cu perforaţii şi conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune (6), iar cei neacoperiţi (7) fiind conectaţi la polul pozitiv. Electrozii (5, 7) sunt amplasaţi în canalele ascendent (8) şi descendent (9) ale corpului (1) în perechi, în rânduri transversale canalelor (8, 9), cu perforaţiile electrozilor acoperiţi (5) din canalul descendent (9) îndreptate în direcţia suprafeţei de aport de căldură (2) şi cu perforaţiile electrozilor (5) din canalul ascendent (8) - în direcţia suprafeţei de evacuare a căldurii (3). În corp (1) în apropierea suprafeţelor de aport (2) şi de evacuare a căldurii (3) sunt amplasaţi echidistant electrozi acoperiţi (5) cu perforaţiile îndreptate spre suprafaţa corespunzătoare.

Description

Invenţia se referă la schimbătoarele de căldură convective predestinate pentru răcirea elementelor şi nodurilor aparatajului radioelectronic de tensiune înaltă.

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].

Dezavantajul acestui schimbător de căldură constă în nivelul redus al convecţiei electrice, deoarece se foloseşte numai o pereche de electrozi, iar deasupra anodului şi catodului radiatorului roentgen, care prezintă zonele de aducţie a căldurii, nu pot fi amplasaţi electrozii suplimentari, provocând intensificarea transferului de căldură. Un alt dezavantaj al schimbătorului de căldură dat poate fi considerat şi faptul că sunt folosiţi electrozii în formă de ac, ceea ce conduce la învechirea agentului termic (lichidului dielectric).

Cea mai apropiată soluţie este schimbătorul de căldură convectiv constituit dintr-un corp cu zone de aport de căldură şi de evacuare a căldurii şi electrozi în formă de fire amplasaţi în perechi, o parte din ei fiind acoperiţi cu material dielectric şi conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune, iar cei neacoperiţi fiind conectaţi la polul pozitiv [2].

Dezavantajul acestei soluţii tehnice constă în executarea zonei de aport de căldură în partea superioară, iar a zonei de evacuare a căldurii - în cea inferioară. O astfel de executare, bazată pe procesul de convecţie electrică, este binevenită pentru dispozitivele care funcţionează în condiţii de imponderabilitate. Însă o aşa amplasare a zonelor de aport şi evacuare a căldurii exclude complet convecţia naturală. La exploatarea schimbătorului de căldură convectiv, care funcţionează în câmpul gravitaţional, este necesar de a respecta toate condiţiile, în care convecţia electrică nu este contracurent celei naturale, dar favorizează intensificarea transferului de căldură. De asemenea, este de menţionat că în soluţia tehnică dată lipseşte procesul de turbionare a agentului termic nemijlocit în zonele suprafeţelor de aport şi de evacuare a căldurii. Astfel procesul de transfer de căldură are loc numai pe baza procesului de convecţie electrică, formată de două perechi de electrozi, care constituie un convertizor cu două trepte.

Problema pe care o rezolvă invenţia este intensificarea procesului de transfer de căldură şi înlăturarea dezavantajelor menţionate.

Schimbătorul de căldură, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un corp umplut cu un agent termic cu o suprafaţă de aport de căldură şi una de evacuare a căldurii, şi nişte electrozi în formă de fire, amplasaţi în corp, o parte dintre ei fiind acoperiţi cu material dielectric cu perforaţii şi conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune, iar cei neacoperiţi fiind conectaţi la polul pozitiv. Corpul este executat cu două canale - ascendent şi descendent, în care sunt amplasaţi electrozi în perechi, în rânduri transversale canalelor, cu perforaţiile electrozilor acoperiţi din canalul descendent îndreptate în direcţia suprafeţei de aport de căldură şi cu perforaţiile electrozilor din canalul ascendent - în direcţia suprafeţei de evacuare a căldurii, totodată în corp în apropierea suprafeţelor de aport şi de evacuare a căldurii sunt amplasaţi echidistant electrozi acoperiţi cu perforaţiile îndreptate spre suprafaţa corespunzătoare.

În calitate de material dielectric este utilizat email sau fluoroplast.

Raportul distanţei dintre electrozii din rânduri la diametrul firelor electrozilor este de 1,5 … 3,0 şi raportul interstiţiului dintre firele electrozilor la distanţa dintre electrozii din rânduri este de 0,01 … 1,0.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 3, care reprezintă:

- fig. 1, schimbătorul de căldură convectiv în secţiune;

- fig. 2, raportul distanţei dintre electrozii din rânduri la diametrul firelor electrozilor;

- fig. 3, raportul interstiţiului dintre firele electrozilor la distanţa dintre electrozii din rânduri.

Schimbătorul de căldură convectiv (fig. 1) conţine un corp 1 umplut cu un agent termic cu o suprafaţă de aport de căldură 2 şi una de evacuare a căldurii 3, şi electrozi 5, 7 în formă de fire 4, o parte dintre care 5 sunt acoperiţi cu material dielectric cu perforaţii, amplasaţi în corpul 1. Electrozii acoperiţi 5 sunt conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune 6, iar cei neacoperiţi 7 - la polul pozitiv. Corpul 1 este executat cu două canale - ascendent 8 şi descendent 9, în care sunt amplasaţi electrozii 5, 7 în perechi, în rânduri transversale canalelor 8, 9. Perforaţiile electrozilor acoperiţi 5 din canalul descendent 9 sunt îndreptate în direcţia suprafeţei de aport de căldură 2, iar perforaţiile electrozilor acoperiţi 5 din canalul ascendent 8 - în direcţia suprafeţei de evacuare a căldurii 3. De asemenea, în corpul 1 în apropierea suprafeţelor de aport 2 şi de evacuare a căldurii 3 sunt amplasaţi echidistant electrozi acoperiţi 5 cu perforaţiile îndreptate spre suprafaţa corespunzătoare.

În calitate de material dielectric este utilizat email sau fluoroplast.

Raportul distanţei l dintre electrozii 5, 7 din rânduri la diametrul d al firelor 4 electrozilor 5, 7 (fig. 2) este prevăzut în intervalul 1,5 … 3,0. Tocmai în acest interval al rapoartelor geometrice se observă intensificarea maximă a transferului de căldură şi circulaţia maximă a agentului termic dielectric pe tot conturul schimbătorului de căldură convectiv.

Raportul interstiţiului s dintre firele 4 electrozilor 5, 7 la distanţa l dintre electrozii 5, 7 din rânduri (fig. 3) este prevăzut de 0,01 … 1,0. La aşa rapoarte geometrice are loc intensificarea maximum posibilă a transferului de căldură.

Schimbătorul de căldură convectiv funcţionează în modul următor.

La aducţia căldurii în zonele suprafeţelor de aport de căldură 2 şi de evacuare a căldurii 3 are loc convecţia naturală. La aplicarea tensiunii la electrozii 5 şi 7 are loc o amplificare multiplă a circulaţiei agentului termic (lichidului dielectric) şi amplificarea procesului de turbionare nemijlocit în zonele suprafeţelor de aport de căldură 2 şi de evacuare a căldurii 3.

Datorită executării perforaţiilor direcţionate în materialul dielectric al electrozilor acoperiţi 5 din canalele ascendent 8 şi descendent 9 se observă o legitate unică - în toate secţiunile schimbătorului de căldură coincid direcţiile convecţiei naturale şi convecţiei electrice. În caz contrar este posibilă o anihilare nedorită, când componenta electroconvectivă a circulaţiei va reprima componenta naturală. Ultima particularitate este utilă pentru sistemele de reglare a transferului de căldură. În acest caz brusc creşte intervalul de reglare a rezistenţei termice.

Schimbătorul de căldură convectiv propus poate fi utilizat în primul rând la utilajul de tensiune înaltă, în care tensiunea se foloseşte pentru îndeplinirea sarcinilor predeterminate, spre exemplu în sistemele de răcire a radiatoarelor roentgen, în care tensiunea înaltă este admisă la anodul şi catodul tubului roentgen pentru iradiere.

1. Болога М. К. и др. Электроконвективное охлаждение высоковольтной аппаратуры. Электронная обработка материалов, № 2, 1985 г., с. 48 - 50

2. Жакин А. И. и др. Изучение переходных процессов и влияния поверхностной структуры электродов на теплоотдачу в проволочном ЭГД-теплообменнике. Электронная обработка материалов, Том 47, № 3, 2011, с. 55 - 59

Claims

Schimbător de căldură convectiv, care conţine un corp (1) umplut cu un agent termic cu o suprafaţă de aport de căldură (2) şi una de evacuare a căldurii (3), şi nişte electrozi (5, 7) în formă de fire (4), amplasaţi în corp (1), o parte dintre ei (5) fiind acoperiţi cu material dielectric cu perforaţii şi conectaţi la polul negativ al unei surse de tensiune (6), iar cei neacoperiţi (7) fiind conectaţi la polul pozitiv, caracterizat prin aceea că corpul (1) este executat cu două canale - ascendent (8) şi descendent (9), în care sunt amplasaţi electrozi (5, 7) în perechi, în rânduri transversale canalelor (8, 9), cu perforaţiile electrozilor acoperiţi (5) din canalul descendent (9) îndreptate în direcţia suprafeţei de aport de căldură (2) şi cu perforaţiile electrozilor (5) din canalul ascendent (8) - în direcţia suprafeţei de evacuare a căldurii (3), totodată în corp (1) în apropierea suprafeţelor de aport (2) şi de evacuare a căldurii (3) sunt amplasaţi echidistant electrozi acoperiţi (5) cu perforaţiile îndreptate spre suprafaţa corespunzătoare.

Schimbător de căldură convectiv, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în calitate de material dielectric este utilizat email sau fluoroplast.

Schimbător de căldură convectiv, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că raportul distanţei dintre electrozii (5, 7) din rânduri la diametrul firelor (4) electrozilor (5, 7) este de 1,5 … 3,0.

Schimbător de căldură convectiv, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că raportul interstiţiului dintre firele (4) electrozilor (5, 7) la distanţa dintre electrozii (5, 7) din rânduri este de 0,01 … 1,0.