RU2279617C2 - Fan-shaped rotor heat exchanger - Google Patents

Fan-shaped rotor heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2279617C2
RU2279617C2 RU2004121273/06A RU2004121273A RU2279617C2 RU 2279617 C2 RU2279617 C2 RU 2279617C2 RU 2004121273/06 A RU2004121273/06 A RU 2004121273/06A RU 2004121273 A RU2004121273 A RU 2004121273A RU 2279617 C2 RU2279617 C2 RU 2279617C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
flows
plates
rotor
fan
Prior art date
Application number
RU2004121273/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004121273A (en
Inventor
Андрей Викторович Прокопченко (RU)
Андрей Викторович Прокопченко
Original Assignee
Андрей Викторович Прокопченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Викторович Прокопченко filed Critical Андрей Викторович Прокопченко
Priority to RU2004121273/06A priority Critical patent/RU2279617C2/en
Publication of RU2004121273A publication Critical patent/RU2004121273A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279617C2 publication Critical patent/RU2279617C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: heat and power engineering, namely heat exchangers with movable intermediate heat transfer agent, possibly used in ventilation systems of residential, industrial rooms.
SUBSTANCE: fan-shaped rotor type heat exchanger includes rotor in the form of pack of plates uniformly distributed along circle and secured to shaft of rotor rotating in direction opposite to cooled and also to heated flows overcoming said plates through heat exchange inserts provided in them. At rotation of shaft plates are drawn together by means of restricting members placed in boundary interfaces of flows passing through heat exchanger. Revolution number of shaft is linearly depends upon flow speeds; proportionality coefficient is controlled by means of control unit on base of measured difference of initial and final temperature values of said flows at realizing function for finding maximum difference between said temperature values.
EFFECT: improved efficiency of heat exchanger.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности к теплообменникам с подвижным промежуточным теплоносителем, и может быть использовано в системах вентиляции жилых, производственных помещений.The invention relates to energy, in particular to heat exchangers with a movable intermediate coolant, and can be used in ventilation systems of residential, industrial premises.

Известны теплообменники (GB 1426971, SU 603830), состоящие из корпуса, разделенного на две зоны, в одной из которых перемещается охлаждаемый поток, а во второй нагреваемый поток, вала с закрепленным на нем набором дисков, которые являются теплоносителем, вращающихся в двух зонах одновременно и осуществляющих теплообмен между потоками. Однако эффективный теплообмен возможен лишь между близкими к поверхностям дисков слоями потока, и поэтому КПД теплообмена ограничен.Known heat exchangers (GB 1426971, SU 603830), consisting of a housing divided into two zones, in one of which the cooled stream moves, and in the second heated stream, a shaft with a set of disks mounted on it, which are a coolant rotating in two zones simultaneously and carrying out heat exchange between flows. However, effective heat transfer is possible only between flow layers close to the disk surfaces, and therefore the heat transfer efficiency is limited.

Известны роторные теплообменники (US 1522825, US 2337907) с дисковым теплоносителем, имеющие очень большую эффективную площадь теплообмена. В этих теплообменниках теплоноситель имеет структуру множества каналов в направлении потока, т.е. поток продувается через микропоры. Однако значение КПД теплообмена для них также имеет принципиальное ограничение, т.к. изменение температуры по сечению потока на выходе из теплоносителя различно и приближается к максимально возможному лишь для небольшой части потока.Known rotary heat exchangers (US 1522825, US 2337907) with disk heat transfer medium having a very large effective heat transfer area. In these heat exchangers, the coolant has the structure of a plurality of channels in the flow direction, i.e. the stream is blown through micropores. However, the value of heat transfer efficiency for them also has a fundamental limitation, since the temperature change over the flow cross section at the outlet of the coolant is different and approaches the maximum possible only for a small part of the flow.

Наиболее близким по уровню техники к заявляемой конструкции является теплообменник (SU 1333970), состоящий из корпуса с примыкающими к нему входными и выходными коллекторами для прохождения через теплообменник нагреваемого и охлаждаемого потоков, двигателя привода ротора, вращающегося встречно к обоим потокам, и нагнетательных вентиляторов для создания потоков с подвижным промежуточным теплоносителем, где для разделения потоков используются группы обратных клапанов. Недостатком является сложность конструкции из-за использования группы обратных клапанов.The closest prior art to the claimed design is a heat exchanger (SU 1333970), consisting of a housing with adjacent input and output headers for passing through the heat exchanger of the heated and cooled flows, a rotor drive motor rotating counterclockwise to both flows, and discharge fans to create flows with a movable intermediate coolant, where groups of check valves are used to separate the flows. The disadvantage is the design complexity due to the use of a group of check valves.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и поддержание максимального для данной конструкции КПД теплообмена при изменении скорости потоков или их состава.The objective of the invention is to simplify the design and maintain the maximum for this design, the efficiency of heat transfer when changing the speed of the flows or their composition.

Поставленная задача решается тем, что веерно-роторный теплообменник, состоящий из корпуса с примыкающими к нему входными и выходными коллекторами для прохождения через теплообменник нагреваемого и охлаждаемого потоков, двигателя привода ротора, вращающегося встречно к обоим потокам, и нагнетательных вентиляторов для создания потоков с подвижным промежуточным теплоносителем, снабжен ограничителями движения пластин, установленными на границе раздела зон прохождения потоков, а также блоком управления частотой вращения ротора и датчиками входных и выходных температур, а теплоноситель выполнен в виде вставок в пластины.The problem is solved in that the fan-rotor heat exchanger, consisting of a housing with adjacent input and output collectors for passing through the heat exchanger of heated and cooled flows, a rotor drive motor rotating counterclockwise to both flows, and discharge fans to create flows with a movable intermediate coolant, equipped with plate movement limiters installed at the interface of the flow passage zones, as well as a rotor speed control unit and a sensor the inlet and outlet temperatures, and the coolant is made in the form of inserts in the plates.

Кроме того, вставки теплоносителя выполнены из материала с ячеистой структурой сетки, обеспечивающей эффективный теплообмен, пластины выполнены из гибкого упругого материала, вставки теплоносителя расположены на пластинах таким образом, что при сложении любых К штук, где К>1, соседних пластин образуемая поверхность не имеет отверстий для свободного прохождения потока, как через вставку теплоносителя, а разделение областей охлаждаемого и нагреваемого потоков происходит за счет сложения пластин на ограничителях их движения при вращении ротора, при этом величина торможения, создаваемая ограничителями движения пластин, выбирается таким образом, чтобы на границе разделения потоков происходило сложение не менее чем К+1 пластин, для обеспечения максимального разделения потоков. Скорость вращения линейно связана со скоростью потоков, и коэффициент пропорциональности между ними регулируется блоком управления путем измерения начальной и конечной температуры любого из проходящих через теплообменник потоков и реализуя функцию нахождения максимума разности этих температур для достижения максимальной теплопередачи между потоками.In addition, the coolant inserts are made of a material with a cellular mesh structure that ensures efficient heat transfer, the plates are made of flexible elastic material, the coolant inserts are located on the plates so that when any K pieces, where K> 1, add adjacent plates, the surface does not have openings for free passage of the flow, as through the coolant insert, and the separation of the areas of the cooled and heated flows occurs due to the addition of plates on the limiters of their movement during rotation rotor, while the amount of braking created by the plate movement restraints is chosen so that at least K + 1 plates are added at the flow separation boundary to ensure maximum flow separation. The rotation speed is linearly related to the flow rate, and the proportionality coefficient between them is controlled by the control unit by measuring the initial and final temperature of any of the flows passing through the heat exchanger and realizing the function of finding the maximum difference of these temperatures to achieve maximum heat transfer between the flows.

Как показано на фиг.1, теплообменник состоит из ротора - пакета пластин 4, расположенных радиально, равномерно распределенных по окружности и закрепленных на валу 3, двигателя 2, установленного на корпусе 1 теплообменника. К корпусу теплообменника примыкают входные коллекторы 5, 7 и выходные коллекторы 6, 8, с установленными в них вентиляторами 9, 10, создающими потоки, проходящие через теплообменник. На границе раздела потоков установлены ограничители движения пластин 11.As shown in figure 1, the heat exchanger consists of a rotor - a package of plates 4 located radially, evenly distributed around the circumference and mounted on the shaft 3, of the engine 2 mounted on the housing 1 of the heat exchanger. The input manifolds 5, 7 and the output manifolds 6, 8 are adjacent to the heat exchanger body, with fans 9, 10 installed in them, creating flows passing through the heat exchanger. At the interface between the flows installed limiters movement of the plates 11.

Пластины имеют вставки теплоносителя с ячеистой структурой 12 (сетки - с учетом малой толщины пластин), расположенные на пластинах таким образом, что при их сложении вместе К штук соседних пластин, будучи закрепленными на валу, образуют сплошную поверхность без отверстий, что необходимо для разделения теплообменника на зоны охлаждаемого и нагреваемого потоков.The plates have heat carrier inserts with a cellular structure 12 (nets - taking into account the small thickness of the plates) located on the plates in such a way that when they are combined together, the K pieces of adjacent plates, being fixed on the shaft, form a continuous surface without holes, which is necessary to separate the heat exchanger on the zones of the cooled and heated streams.

Для управления скоростью потоков и скоростью вращения ротора используется блок управления 15 и датчики температуры потоков 13, 14.To control the flow rate and rotor speed, the control unit 15 and the temperature sensors of the flows 13, 14 are used.

Общее количество пластин много больше К. Пластины изготавливаются из гибкого, упругого материла, так как они подвержены непрерывному изгибу. Очевидно, что для уменьшения изгиба пластин необходимо выбирать число пластин достаточно большим, больше 100.The total number of plates is much larger than K. The plates are made of flexible, elastic material, as they are subject to continuous bending. Obviously, to reduce the bending of the plates, it is necessary to choose the number of plates large enough, more than 100.

Ротор вращается с угловой скоростью W встречено к обоим потокам, которые движутся соответственно встречено друг к другу через входные коллекторы 5, 7 и выходные коллекторы 6, 8 соответственно со скоростями V1 и V2 (не обязательно равными друг другу). Потоки, создаваемые приточным 9 и вытяжным 10 вентиляторами, преодолевают пластины через вставки теплоносителя. На границах раздела потоков при вращении вала происходит сложение пластин за счет ограничителей 11, т.к. для преодоления ограничителя пластина должна отклониться, и прогнуться от своего начального положения. Величина торможения внешних краев пластин на ограничителе выбирается такой, чтобы происходило одновременное сложение не менее чем К+1 пластин для надежного разделения зон прохождения потоков.The rotor rotates with an angular speed W met towards both flows, which move respectively met towards each other through the input collectors 5, 7 and output collectors 6, 8, respectively, with speeds V1 and V2 (not necessarily equal to each other). The flows created by the supply 9 and exhaust 10 fans overcome the plates through the coolant inserts. At the interfaces between the flows during rotation of the shaft, the plates are added due to the limiters 11, because to overcome the limiter, the plate must deviate and bend from its initial position. The braking value of the outer edges of the plates on the limiter is chosen so that at least K + 1 plates are folded simultaneously to reliably separate the zones of the passage of flows.

Таким образом, пластины перемещаются в нагреваемом потоке, постепенно остывая и соответственно наоборот, создавая почти равномерное изменение температуры потока по углу в направлении вращения, как показано на фиг.2.Thus, the plates move in the heated stream, gradually cooling and, conversely, vice versa, creating an almost uniform change in the temperature of the stream along the angle in the direction of rotation, as shown in Fig. 2.

Условие оптимальной скорости W вращения вала, при которой достигается максимальный КПД теплопередачи, может быть записано как равенство мощности, необходимой для изменения температуры потока от его начальной температуры до начальной температуры другого потока и мощности, передаваемой от теплоносителя к потоку (идеальный теплообменник), что эквивалентно - скорость W должна быть линейно связана со скоростью V и коэффициент пропорциональности между ними регулируется блоком управления методом измерения разности начальной и конечной температуры любого из потоков и реализуя функцию нахождения максимума разности этих температур. Пример реализации алгоритма работы блока управления показан на фиг.3, где V - скорость потока, по которому ведется регулирование, W - скорость вращения ротора, ΔТ разность температур датчиков температуры потока на входе и выходе из теплообменника, V0, М, ΔТ0 - переменные алгоритма, М0, dW - постоянные значения, задаваемые (или сохраняемые) в блоке управления.The condition for the optimal shaft rotation speed W, at which the maximum heat transfer efficiency is achieved, can be written as the equality of the power needed to change the temperature of the stream from its initial temperature to the initial temperature of another stream and the power transmitted from the coolant to the stream (ideal heat exchanger), which is equivalent - the speed W should be linearly related to the speed V and the proportionality coefficient between them is regulated by the control unit by measuring the difference between the initial and final pace the temperature of any of the flows and realizing the function of finding the maximum of the difference of these temperatures. An example of the implementation of the operation algorithm of the control unit is shown in Fig. 3, where V is the flow rate by which regulation is carried out, W is the rotor speed, ΔТ is the temperature difference of the flow temperature sensors at the inlet and outlet of the heat exchanger, V0, M, ΔT0 are the variables of the algorithm , M0, dW - constant values set (or stored) in the control unit.

Claims (6)

1. Веерно-роторный теплообменник, состоящий из корпуса с примыкающими к нему входными и выходными коллекторами для прохождения через теплообменник нагреваемого и охлаждаемого потоков, двигателя привода ротора, вращающегося встречно к обоим потокам, и нагнетательных вентиляторов для создания потоков с подвижным промежуточным теплоносителем, отличающийся тем, что он снабжен ограничителями движения пластин, установленными на границе раздела зон прохождения потоков, а также блоком управления частотой вращения ротора и датчиками входных и выходных температур, а теплоноситель выполнен в виде вставок в пластины.1. Fan-rotor heat exchanger, consisting of a housing with adjacent input and output collectors for passing through the heat exchanger of the heated and cooled flows, a rotor drive motor rotating counterclockwise to both flows, and pressure fans to create flows with a movable intermediate heat carrier, characterized in that it is equipped with plate movement limiters installed at the interface of the flow passage zones, as well as a rotor speed control unit and input sensors and output temperatures, and the coolant is made in the form of inserts in the plate. 2. Веерно-роторный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что вставки теплоносителя выполнены из материала с ячеистой структурой сетки, обеспечивающего эффективный теплообмен.2. Fan-rotor heat exchanger according to claim 1, characterized in that the coolant inserts are made of a material with a cellular mesh structure, which ensures efficient heat transfer. 3. Веерно-роторный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что пластины выполнены из гибкого упругого материала.3. Fan-rotor heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plates are made of flexible elastic material. 4. Веерно-роторный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что вставки теплоносителя расположены на пластинах таким образом, что при сложении любых К штук, где К>1, соседних пластин образуемая поверхность не имеет отверстий для свободного прохождения потока как через вставку теплоносителя.4. Fan-rotor heat exchanger according to claim 1, characterized in that the coolant inserts are located on the plates in such a way that when any K pieces, where K> 1, of adjacent plates are added, the surface formed does not have openings for free passage of the flow as through the coolant insert . 5. Веерно-роторный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что разделение областей охлаждаемого и нагреваемого потоков происходит за счет сложения пластин на ограничителях их движения при вращении ротора, при этом величина торможения, создаваемая ограничителями движения пластин, выбирается таким образом, чтобы на границе разделения потоков происходило сложение не менее чем К+1 пластин для обеспечения максимального разделения потоков.5. The fan-rotor heat exchanger according to claim 1, characterized in that the separation of the areas of the cooled and heated flows occurs due to the addition of the plates on their motion limiters during rotor rotation, while the braking value created by the plate motion limiters is selected so that the boundary of the separation of flows was the addition of at least K + 1 plates to ensure maximum separation of flows. 6. Веерно-роторный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что скорость вращения линейно связана со скоростью потоков и коэффициент пропорциональности между ними регулируется блоком управления путем измерения начальной и конечной температуры любого из проходящих через теплообменник потоков, реализуя функцию нахождения максимума разности этих температур для достижения максимальной теплопередачи между потоками.6. Fan-rotor heat exchanger according to claim 1, characterized in that the rotation speed is linearly related to the flow rate and the proportionality coefficient between them is controlled by the control unit by measuring the initial and final temperature of any of the flows passing through the heat exchanger, realizing the function of finding the maximum difference of these temperatures to achieve maximum heat transfer between flows.
RU2004121273/06A 2004-07-12 2004-07-12 Fan-shaped rotor heat exchanger RU2279617C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121273/06A RU2279617C2 (en) 2004-07-12 2004-07-12 Fan-shaped rotor heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121273/06A RU2279617C2 (en) 2004-07-12 2004-07-12 Fan-shaped rotor heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004121273A RU2004121273A (en) 2006-01-10
RU2279617C2 true RU2279617C2 (en) 2006-07-10

Family

ID=35872218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004121273/06A RU2279617C2 (en) 2004-07-12 2004-07-12 Fan-shaped rotor heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279617C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004121273A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101357355B1 (en) Magnetocaloric thermal generator
US6892795B1 (en) Embossed regenerator matrix for heat exchanger
US8826684B2 (en) Rotating valve and heat pump
JP6589706B2 (en) Thermomagnetic cycle equipment
EP0877909B1 (en) Regenerative heat recovery unit comprising heat accumulators titable to have a valve function
US5513697A (en) Method and device for transfer of heat
FI67446C (en) REGENERATING MATERIAL EXPLORATION
RU2279617C2 (en) Fan-shaped rotor heat exchanger
JP2016040506A (en) Desiccant block device and desiccant air conditioner
RU2672957C1 (en) Method of ventilation and air conditioning
SE412284B (en) HEAT EXCHANGER INCLUDING A MULTIPLE IN A STATIVE INPUT, MAINLY RECTANGULATED PLATE
EP0586402B1 (en) Method and device for transfer of heat or mass
RU2672958C1 (en) Supply ventilation device with heat energy recovery
US4073337A (en) Rotary regenerator pin rack seal
JPS62123288A (en) Heat exchanging method and heat exchanger thereof
JPH0249510Y2 (en)
WO2023175238A1 (en) A heat exchanger and a method of producing a matrix for a recuperative heat exchanger
CN211346409U (en) Multi-return-stroke rotary disc type cooling tower
SU1121543A1 (en) Regenerative heat exchanger
Rahman et al. Performance testing of a novel porous concrete energy exchanger for agricultural buildings
JPS6133429Y2 (en)
US3228457A (en) Regenerative heat exchanger
SU901809A1 (en) Heat exchanger
SU1241033A1 (en) Method of heat exchange in recuperative heat exchanger
KR20230063174A (en) Heat exchange element of rotary regenerative heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120713