RU151685U1

RU151685U1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU151685U1
Application number: RU2014137679/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Стулов
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-04-10

Abstract

1. Теплообменник, содержащий корпус с поперечной перегородкой в виде пластины, установленной в нем с образованием каналов для теплообменивающихся сред, термосифоны, установленные в перегородке, патрубки, термопары в каналах, систему автоматического управления работой теплообменника, опорные элементы в верхней части теплообменника, включающие винты, закрепленные на крышке, отличающийся тем, что термосифоны выполнены оребренными только в конденсационной части и расположены в теплообменнике в шахматном порядке по ходу греющей и холодной среды, диаметр оребрения «d» и диаметр труб термосифонов «d» связаны соотношением d/d=1,5-1,75; высота термосифона в конденсационной «ℓ?» и в испарительной части «ℓ?» связаны соотношением ℓ?/ℓ?=1,05-1,25.2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности термосифона в испарительной и конденсационной части, а также на входе и выходе холодной и греющей среды из каналов теплообменника установлены термопары. 1. A heat exchanger containing a housing with a transverse partition in the form of a plate installed in it with the formation of channels for heat-exchanging media, thermosyphons installed in the partition, pipes, thermocouples in the channels, an automatic control system for the operation of the heat exchanger, supporting elements in the upper part of the heat exchanger, including screws mounted on the lid, characterized in that the thermosiphons are made finned only in the condensation part and are located in a heat exchanger in a checkerboard pattern along the heating and cold media, finning diameter “d” and diameter of thermosiphon tubes “d” are connected by the ratio d / d = 1.5-1.75; the height of the thermosiphon in the condensation “ℓ?” and in the evaporation part “ℓ?” are related by the ratio ℓ? / ℓ? = 1.05-1.25.2. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that thermocouples are installed on the surface of the thermosiphon in the evaporative and condensation part, as well as at the inlet and outlet of the cold and heating medium from the heat exchanger channels.

Description

ТЕПЛООБМЕННИКHEAT EXCHANGER

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к конструкции теплообменников, работающих на нагретой жидкой среде.The utility model relates to heat engineering, namely, to the design of heat exchangers operating on a heated liquid medium.

Известен теплообменник [Свидетельство на полезную модель №27691 RU. Теплообменник / В.В. Стулов, Ю.Г. Кабалдин, Б.Н. Марьин и др. Опубл. 10.02. 2003 г.], содержащий корпус с поперечной перегородкой в виде пластины, установленной в нем с образованием каналов для теплообменивающихся сред, оребренные термосифоны, закрепленные в перегородке, термопары в каналах испарительной и конденсационной частей термосифонов, система автоматического регулирования работой теплообменника, опорные элементы в верхней части теплообменника, включающие винты, закрепленные на крышке.Known heat exchanger [Certificate for utility model No. 27691 RU. Heat exchanger / V.V. Stulov, Yu.G. Kabaldin, B.N. Maryin et al. Publ. 10.02. 2003], comprising a housing with a transverse partition in the form of a plate installed in it with the formation of channels for heat-exchanging media, finned thermosyphons fixed in the partition, thermocouples in the channels of the evaporation and condensation parts of thermosyphons, an automatic control system for the operation of the heat exchanger, supporting elements in the upper parts of the heat exchanger, including screws mounted on the cover.

Недостатки известного теплообменника заключаются в следующем:The disadvantages of the known heat exchanger are as follows:

1. Отсутствие сведений о расположении в перегородке оребренных термосифонов, а также о соотношении их параметров не позволяет организовать высокоэффективную передачу тепла в теплообменнике.1. The lack of information about the location of finned thermosiphons in the partition, as well as the ratio of their parameters, does not allow the organization of highly efficient heat transfer in a heat exchanger.

2. Отсутствии сведений о оребрении термосифонов.2. The lack of information about the finning of thermosiphons.

3. Отсутствии достаточного количества термопар и мест их расположения.3. The lack of a sufficient number of thermocouples and their locations.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого теплообменника, заключается в повышении эффективности передачи им тепла.The technical result obtained by the implementation of the inventive heat exchanger is to increase the efficiency of heat transfer to them.

Заявляемый теплообменник характеризуется следующими существенными признаками.The inventive heat exchanger is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: корпус с поперечной перегородкой и установленной в нем с образованием каналов для теплообменивающихся сред; оребренные термосифоны в перегородке; патрубки; термопары в каналах; 2Restrictive signs: a housing with a transverse partition and installed in it with the formation of channels for heat-exchanging media; ribbed thermosiphons in the septum; branch pipes; channel thermocouples; 2

система автоматического управления работой теплообменника; опорные элементы в верхней части теплообменника, включающие винты, закрепленные на крышке.heat exchanger automatic control system; supporting elements in the upper part of the heat exchanger, including screws mounted on the cover.

Отличительные признаки: оребрение термосифонов выполнено только в их конденсационной части; термосифоны в теплообменнике расположены в шахматном порядке по ходу греющей и холодной среды; диаметр оребрения «d₁» и диаметр труб термосифонов «d₂» связаны соотношением d₁/d₂=l,5-1,75; высота термосифона в конденсационной «ℓ_к» и в испарительной части «ℓ_и» связаны соотношением ℓ_к/ℓ_и=1,05-1,25; термопары на поверхности термосифона в его испарительной и конденсациионной части; термопары на входе и выходе холодной и греющей среды из каналов теплообменника.Distinctive features: finning of thermosiphons is performed only in their condensation part; thermosiphons in the heat exchanger are staggered along the heating and cold environments; the diameter of the fins "d ₁ " and the diameter of the thermosiphon tubes "d ₂ " are connected by the ratio d ₁ / d ₂ = l, 5-1.75; the height of the thermosiphon in the condensation “ℓ _k ” and in the evaporation part “ℓ _and ” are related by the ratio ℓ _k / ℓ _and = 1.05-1.25; thermocouples on the surface of the thermosiphon in its evaporative and condensation parts; thermocouples at the inlet and outlet of the cold and heating medium from the heat exchanger channels.

Причинно - следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого теплообменника и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the set of essential features of the claimed heat exchanger and the achieved technical result is as follows.

Оребрение термосифонов только в их конденсационной части позволяет отвести количество тепла, подводимого к их испарительной части.Finning of thermosiphons only in their condensation part allows to remove the amount of heat supplied to their evaporative part.

Расположение в теплообменнике термосифонов в шахматном порядке по ходу греющей и холодной среды обеспечивает компактное расположение термосифонов и высокую эффективность их разогрева греющей средой по сравнению, например, с их коридорным расположением.The location of the thermosiphons in a staggered heat exchanger along the heating and cold medium provides a compact arrangement of thermosiphons and high efficiency of their heating by the heating medium compared, for example, with their corridor arrangement.

Уменьшение соотношения d₁/d₂<1,5 (где d₁ - диаметр оребрения, d₂ - диаметр труб термосифонов) приводит к нецелесообразному увеличению скорости холодной среды для организации нужного теплообмена, увеличению расхода электроэнергии и мощности привода электродвигателя вентилятора.A decrease in the ratio d ₁ / d ₂ <1.5 (where d ₁ is the diameter of the fins, d ₂ is the diameter of the thermosiphon tubes) leads to an inexpedient increase in the speed of the cold medium for organizing the necessary heat transfer, and an increase in the energy consumption and power of the fan motor drive.

Увеличение соотношения d₁/d₂>1,75 приводит к нецелесообразному увеличению габаритов теплообменника и его массы.An increase in the ratio d ₁ / d ₂ > 1.75 leads to an inappropriate increase in the dimensions of the heat exchanger and its mass.

Уменьшение соотношения ℓ_к/ℓ_и<1,05 (где ℓ_к и ℓ_и - соответственно высота 3The decrease in the ratio ℓ _to / ℓ _and <1.05 (where ℓ _to and ℓ _and are, respectively, height 3

конденсационной и испарительной частей термосифона) приводит к уменьшению количества тепла, передаваемого в холодную среду, то есть к уменьшению эффективности работы теплообменника.condensation and evaporative parts of the thermosiphon) leads to a decrease in the amount of heat transferred to the cold environment, that is, to a decrease in the efficiency of the heat exchanger.

Увеличение соотношения ℓ_к/ℓ_и>1,25 приводит к нерациональному увеличению высоты теплообменника и его массы.An increase in the ratio ℓ _to / ℓ _and > 1.25 leads to an irrational increase in the height of the heat exchanger and its mass.

Расположение термопар на поверхности термосифона в его испарительной и конденсационной части позволяет получать сигнал о температуре поверхности термосифона, поступающий в систему автоматического управления его работой. В результате обеспечивается возможность автоматической подачи холодной среды в канал в верхней части теплообменника после его разогрева до необходимой температуры.The location of thermocouples on the surface of the thermosiphon in its evaporative and condensation parts allows you to receive a signal about the surface temperature of the thermosiphon, which enters the automatic control system of its operation. As a result, it is possible to automatically supply cold medium to the channel in the upper part of the heat exchanger after it is heated to the required temperature.

Расположение термопар на входе и выходе холодной и греющей сред из каналов теплообменника позволяет получать сигналы о температурах сред, необходимых для установления эффективности передачи тепла в теплообменнике на разных режимах его работы.The location of thermocouples at the inlet and outlet of the cold and heating media from the heat exchanger channels allows you to receive signals about the temperatures of the media necessary to establish the efficiency of heat transfer in the heat exchanger at different operating modes.

На фиг. 1 приведен внешний вид заявляемого теплообменника, на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1.In FIG. 1 shows the appearance of the inventive heat exchanger, FIG. 2 section AA of FIG. one.

Заявляемый теплообменник на фиг. 1 и 2 состоит из корпуса 1 с поперечной перегородкой в виде пластины 2, канала 3 для греющей среды и канала 4 для холодной среды, термосифонов 5 с оребрениями 6 с испарительной 7 и конденсационной 8 частями, опорных элементов 9, содержащих винты 10, закрепленные в крышке 11, патрубков 12 и 13, термопар 14-19, раструбов 20 и 21.The inventive heat exchanger of FIG. 1 and 2 consists of a housing 1 with a transverse partition in the form of a plate 2, a channel 3 for a heating medium and a channel 4 for a cold medium, thermosyphons 5 with fins 6 with an evaporative 7 and condensation 8 parts, support elements 9 containing screws 10, fixed in cover 11, nozzles 12 and 13, thermocouples 14-19, sockets 20 and 21.

При сборке теплообменника в поперечной перегородке 2 закрепляются трубы термосифонов 5, которые устанавливаются в корпус 1 и закрываются крышкой 11 с закрепленными на ней опорными элементами 9, содержащими винты 10.When assembling the heat exchanger in the transverse partition 2, the thermosyphon tubes 5 are fixed, which are installed in the housing 1 and are closed by a lid 11 with supporting elements 9 fixed on it, containing screws 10.

4four

Работа теплообменника осуществляется следующим образом. Через патрубок 12 в канал 3 теплообменника подается греющая среда, которая приводит к нагреву испарительной части 7 труб термосифонов 5, а одновременно и находящегося в них теплоносителя. Образующийся пар теплоносителя поступает в конденсационную часть 8 термосифонов 5 и конденсируется на холодной поверхности труб с их последующим разогревом. Образующийся конденсат стекает по стенкам труб термосифонов 5 в испарительную часть 7. Охлажденная греющая среда удаляется из канала 3 через патрубок 13. При достижении необходимой температуры поверхности труб термосифонов 5 в конденсационной части 8 и в испарительной части 7, фиксируемой соответственно по показанию термопар 18 и 19, подключенных в систему автоматического управления работой теплообменника, производится подача холодной среды через раструб 20 в канал 4 и в межтрубное пространство термосифонов 5 с отводом тепла с поверхности оребрения 6 труб термосифонов 5, которое удаляется из теплообменника через раструб 21. Температура холодной среды на входе и выходе из канала 4 фиксируется по показаниям термопар 14 и 15, а температура греющей среды на входе и выходе из канала 3 фиксируется по показаниям термопар 16 и 17. При известных расходах греющей и холодной сред, а также по показанию температур сред на входе и выходе из каналов 3 и 4 определяется количество подведенного и отведенного тепла в теплообменнике и эффективность передачи в нем тепла.The heat exchanger is as follows. A heating medium is supplied through the pipe 12 to the heat exchanger channel 3, which leads to heating of the evaporation part 7 of the thermosyphon tubes 5, and at the same time the heat carrier contained in them. The resulting coolant vapor enters the condensation part 8 of the thermosyphons 5 and condenses on the cold surface of the pipes with their subsequent heating. The resulting condensate flows down the walls of the thermosiphon tubes 5 to the evaporation part 7. The cooled heating medium is removed from the channel 3 through the nozzle 13. When the required surface temperature of the thermosiphon tubes 5 is reached in the condensation part 8 and in the evaporation part 7, fixed according to the reading of thermocouples 18 and 19 connected to the automatic control system of the heat exchanger, the cold medium is supplied through the bell 20 into the channel 4 and into the annular space of the thermosyphons 5 with heat removal from the surface of the ore shaving 6 thermosyphon tubes 5, which is removed from the heat exchanger through the bell 21. The temperature of the cold medium at the inlet and outlet of channel 4 is recorded according to the readings of thermocouples 14 and 15, and the temperature of the heating medium at the inlet and outlet of channel 3 is fixed according to the readings of thermocouples 16 and 17 With the known flow rates of heating and cold media, as well as by reading the temperatures of the media at the inlet and outlet of channels 3 and 4, the amount of supplied and removed heat in the heat exchanger and the efficiency of heat transfer in it are determined.

В качестве примера использования теплообменника может быть конструкция, состоящая из 20 термосифонов, оребренных только в конденсационной части и расположенных в 3 ряда в шахматном порядке с диаметром термосифонов d₂=27 мм, диаметром оребрения d₁=41 мм и высотой термосифона в конденсационной части ℓ_к=0,35 м и в испарительной части ℓ_и=0,3 м. Теплообменник оснащается термопарами, расположенными на поверхности термосифонов, 5As an example of the use of a heat exchanger, there can be a design consisting of 20 thermosiphons finned only in the condensation part and arranged in staggered rows with a thermosiphon diameter d ₂ = 27 mm, a fin diameter d ₁ = 41 mm and a thermosiphon height in the condensation part ℓ _k = 0.35 m and in the evaporation part ℓ _and = 0.3 m. The heat exchanger is equipped with thermocouples located on the surface of thermosyphons, 5

а также на входе и выходе холодной и греющей сред из каналов теплообменника.as well as at the inlet and outlet of cold and heating media from the heat exchanger channels.

Claims

1. A heat exchanger containing a housing with a transverse partition in the form of a plate installed in it with the formation of channels for heat-exchanging media, thermosyphons installed in the partition, pipes, thermocouples in the channels, an automatic control system for the operation of the heat exchanger, supporting elements in the upper part of the heat exchanger, including screws mounted on the lid, characterized in that the thermosiphons are made finned only in the condensation part and are located in a heat exchanger in a checkerboard pattern along the heating and cold medium, the fin diameter “d ₁ ” and the diameter of the thermosiphon tubes “d ₂ ” are connected by the ratio d ₁ / d ₂ = 1.5-1.75; thermosiphon height in condensation "ционной? _to "and in the evaporation part" ℓ? _and are related by the relation ℓ? _to / ℓ? _and = 1.05-1.25.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that thermocouples are installed on the surface of the thermosiphon in the evaporative and condensation part, as well as at the inlet and outlet of the cold and heating medium from the heat exchanger channels.