RU2445565C2

RU2445565C2 - Multi-wick heat exchange partition

Info

Publication number: RU2445565C2
Application number: RU2010121094/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов (RU); Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2012-03-20
Also published as: RU2010121094A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: in a multi-wick heat exchange partition comprises a body, inside which there are evaporation areas, transport (wick) areas, condensation areas, casing boards are coated with a wick from inside, which in its turn is coated with a jacket having triangular slots made on its upper and lower edges and attached to the cover and the bottom of the casing coated with a grid made of capillary material strips and forming cells from inside. Besides, in the casing cavity the above grids of the cover and the bottom are connected to each other by vertical wicks coated with cylindrical jackets with triangular slots made on their upper and lower ends and attached to the cover and the bottom of the casing.

EFFECT: improved efficiency and reliability.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для проведения процессов теплообмена, в частности для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии.The present invention relates to a power system and can be used to conduct heat transfer processes, in particular for the utilization of low-potential thermal energy.

Известна тепловая труба, содержащая частично заполненные жидким теплоносителем корпус и расположенные в нем ребра, образующие каналы (капилляры), сообщающиеся между собой со стороны зон испарения и конденсации, ограниченные буртиками с обеих сторон [а.с. №1783268, Мкл. F28D 15/02, 1991].A heat pipe is known that contains a body partially filled with liquid heat carrier and ribs located in it, forming channels (capillaries) that communicate with each other from the side of the evaporation and condensation zones, bounded by flanges on both sides [a.s. No. 1783268, mkl. F28D 15/02, 1991].

Недостатком известного устройства является низкая удельная производительность, что снижает его эффективность.A disadvantage of the known device is the low specific productivity, which reduces its effectiveness.

Более близким к предлагаемому изобретению является плоская тепловая труба, содержащая корпус, разделенный на полости (камеры охлаждения и нагрева) горячего и холодного газов (горячей и холодной среды), в которых происходит охлаждение горячего и нагрев холодного газов, плоским диском на вращающемся валу с размещенными на нем параллельно валу тепловыми трубами, состоящими из корпуса с расположенными в нем зонами испарения, транспорта (капиллярного материала-фитиля) и конденсации, частично заполненными рабочей жидкостью [а.с. №1673824, Мкл. F28D 15/02, 1989].Closer to the proposed invention is a flat heat pipe containing a housing divided into cavities (cooling and heating chambers) of hot and cold gases (hot and cold medium), in which the hot and cold gases are cooled, with a flat disk on a rotating shaft with on it parallel to the shaft with heat pipes, consisting of a housing with zones of evaporation, transport (capillary material-wick) and condensation located in it, partially filled with working fluid [a.s. No. 1673824, Ml. F28D 15/02, 1989].

Основным недостатком известной плоской тепловой трубы является необходимость подвода механической энергии для вращения вала, что снижает ее эффективность и надежность.The main disadvantage of the known flat heat pipe is the need to supply mechanical energy to rotate the shaft, which reduces its efficiency and reliability.

Техническим результатом предлагаемой мультифитильной теплообменной перегородки является повышение эффективности и надежности.The technical result of the proposed multifilament heat exchange partition is to increase efficiency and reliability.

Технический результат достигается в мультифитильной теплообменной перегородке, содержащей корпус, внутри которого расположены зоны испарения, транспорта (фитиля), конденсации, борта корпуса покрыты изнутри фитилем, составляющим зону транспорта, в свою очередь, покрытым кожухом с треугольными прорезями, выполненными на его верхней и нижней кромках и прикрепленными к крышке и днищу корпуса, покрытых изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки, составляющей зоны транспорта и конденсации, причем в полости корпуса вышеупомянутые решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, также входящими в зону транспорта, покрытыми цилиндрическим кожухами с треугольными прорезями, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса.The technical result is achieved in a multifilament heat-exchange partition containing a housing, inside of which there are zones of evaporation, transport (wick), condensation, the sides of the housing are covered from the inside with a wick that makes up the transport zone, in turn, covered with a casing with triangular slots made on its upper and lower edges and attached to the lid and the bottom of the body, covered inside with a lattice made of strips of capillary material forming a cell constituting the transport and condensation zones, and in the polo The aforementioned grilles of the lid and the bottom are interconnected by vertical wicks, also included in the transport zone, covered with cylindrical casings with triangular slots made at their upper and lower ends and attached to the lid and bottom of the hull.

Устройство предлагаемой мультифитильной теплообменной перегородки (МФТОП) приведено на фиг.1-4 (фиг.1, 3 - разрезы, фиг.3, 4 - узел МФТОП).The device of the proposed multifilament heat-exchange partition (MFTOP) is shown in Fig.1-4 (Fig.1, 3 - sections, Fig.3, 4 - site MFTOP).

МФТОП состоит из корпуса 1, борта 2 которого покрыты изнутри фитилем 3, в свою очередь, покрытым кожухом 4 с треугольными прорезями 5, выполненными на его верхней и нижней кромках и прикрепленным к крышке и днищу 6 и 7 корпуса 1, покрытых изнутри решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала, образующей ячейки 9, в полости 10 корпуса 1 решетки 8 крышки и днища 6 и 7 соединены между собой вертикальными фитилями 11, покрытыми цилиндрическим кожухами 12 с треугольными прорезями 13, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу 6 и 7 корпуса 1, причем внутренняя поверхность крышки 6 и днища 7, покрытые решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала, образующих ячейки 9, составляют зоны испарения и конденсации 14 и 15, соответственно, а фитили 3 и 11 образуют зону транспорта 16.MFTOP consists of a casing 1, the sides 2 of which are covered from the inside with a wick 3, in turn, covered with a casing 4 with triangular slots 5, made on its upper and lower edges and attached to the lid and bottom 6 and 7 of the casing 1, covered from the inside with a grill 8, made of strips of capillary material forming a cell 9, in the cavity 10 of the housing 1 of the lattice 8 of the cover and the bottom 6 and 7 are interconnected by vertical wicks 11, covered with cylindrical casings 12 with triangular slots 13, made on their upper and lower ends and attached to the roofs e and the bottom 6 and 7 of the housing 1, and the inner surface of the cover 6 and the bottom 7, covered with a lattice 8 made of strips of capillary material forming cells 9, comprise the evaporation and condensation zones 14 and 15, respectively, and the wicks 3 and 11 form a zone transport 16.

Предлагаемая МФТОП работает следующим образом.The proposed MFTP operates as follows.

Предварительно, перед началом работы из полости 10 удаляют воздух и в фитили 3, 11 и полосы капиллярного материала решеток 8 закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред до их полного насыщения (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1-4 не показаны), в количестве, достаточном для заполнения объема их пор и образования пара в паровом пространстве полости 10. Затем МФТОП (или устройство, в котором она помещена) устанавливают таким образом, чтобы крышка 6 контактировала с горячей средой (жидкость или газ), а днище 7 с холодной средой (жидкость или газ). При нагреве крышки 6 происходит испарение рабочей жидкости в ячейках 9, находящейся в фитилях 3, 11 и капиллярном материале решетки 8, которые транспортируют рабочую жидкость в зону испарения 14 (внутренняя поверхность крышки 6, находящаяся в ячейках 9), в результате чего образуется пар. При этом покрытие решеткой 8, выполненной из полос капиллярного материала и образующей ячейки 9 на внутренней поверхности крышки 6, предотвращает образование паровой пленки на ней и таким образом, интенсифицирует процесс испарения. Образовавшийся пар заполняет паровое пространство полости 10 и конденсируется в зоне конденсации 15, а именно, в ячейках 9 на внутренней поверхности днища 7, покрытой решеткой 8, что уменьшает толщину пленки конденсата на ней и, таким образом, интенсифицирует процесс конденсации. Образовавшийся конденсат поглощается капиллярным материалом полос решетки 8, соединенной с фитилями 3 и 11 зоны транспорта 16 через треугольные прорези 5 и 13 на нижних кромках цилиндрических кожухов 12, распределяется решеткой 8 по внутренней поверхности крышки 6, после чего цикл повторяется. При этом процесс теплообмена с горячей и холодной средами протекает со скоростью, многократно превышающей скорость аналогичного процесса в обычных теплообменниках, обусловленной высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации. [А.Н.Плановский, П.И.Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1987, с.146; В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Высш. школа, 1988, с.106; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. трудов. М.: - 1990, с.22]. В то же время, покрытие фитилей 3 и 11 кожухами 4 и 12, прикрепленными к крышке и днищу 6 и 7, придает конструкции МФТП механическую прочность, а выполнение на их кромках треугольных прорезей 5 и 13 обеспечивает непрерывное и равномерное поступление (или отвод) рабочей жидкости в решетки 8 (или из решеток 8), а возможность размещения неограниченного числа фитилей 11 в полости 10 позволяет также неограниченно увеличивать площадь теплообмена МФТОП.Previously, before starting work, air is removed from the cavity 10 and a working fluid is pumped into the wicks 3, 11 and strips of capillary material of the gratings 8, which are selected depending on the temperature potential of cold and hot media until they are completely saturated (fitting for removing air and supplying working fluid 1-4), in an amount sufficient to fill the volume of their pores and generate steam in the vapor space of the cavity 10. Then MPTOP (or the device in which it is placed) is installed so that the lid 6 con aktirovala hot medium (liquid or gas), and the bottom 7 with a cold medium (liquid or gas). When the lid 6 is heated, the working fluid evaporates in the cells 9 located in the wicks 3, 11 and the capillary material of the grating 8, which transport the working fluid to the evaporation zone 14 (the inner surface of the lid 6, located in the cells 9), as a result of which steam is generated. Moreover, the coating with a grating 8 made of strips of capillary material and forming a cell 9 on the inner surface of the lid 6 prevents the formation of a vapor film on it and thus intensifies the evaporation process. The resulting vapor fills the vapor space of the cavity 10 and condenses in the condensation zone 15, namely, in the cells 9 on the inner surface of the bottom 7, covered with a lattice 8, which reduces the thickness of the condensate film on it and, thus, intensifies the condensation process. The resulting condensate is absorbed by the capillary material of the strips of the lattice 8 connected to the wicks 3 and 11 of the transport zone 16 through the triangular slots 5 and 13 on the lower edges of the cylindrical casings 12, is distributed by the lattice 8 along the inner surface of the cover 6, after which the cycle repeats. In this case, the heat exchange process with hot and cold media proceeds at a speed many times higher than the speed of a similar process in conventional heat exchangers, due to the high values of the heat transfer coefficient in the processes of evaporation and condensation. [A.N. Planovsky, P.I.Nikolaev. Processes and devices of chemical and petrochemical technology. - M .: Chemistry, 1987, p.146; VVKharitonov et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. - Minsk: Higher. school, 1988, p. 106; Heat pipes and heat exchangers: from science to practice. Collection of scientific labor. M .: - 1990, p.22]. At the same time, covering wicks 3 and 11 with casings 4 and 12 attached to the lid and bottom 6 and 7 gives the MPTP design mechanical strength, and the execution of triangular slots 5 and 13 on their edges ensures a continuous and uniform supply (or tap) of the working liquid in the lattice 8 (or from the lattice 8), and the possibility of placing an unlimited number of wicks 11 in the cavity 10 also allows you to unlimitedly increase the heat transfer area MFTP.

Таким образом, предлагаемая МФТОП значительно упрощает конструкцию и повышает производительность теплообменного устройства за счет возможности многократного увеличения площади контакта с горячей и холодной средами без подвода дополнительной механической энергии путем размещения в паровой зоне множества отдельных фитилей, что позволяет использовать ее в промышленных масштабах и обеспечивает высокую эффективность и надежность, в том числе и при утилизации низкопотенциальной энергии.Thus, the proposed MPTOP significantly simplifies the design and increases the performance of the heat exchanger due to the possibility of repeatedly increasing the area of contact with hot and cold media without supplying additional mechanical energy by placing many individual wicks in the vapor zone, which allows it to be used on an industrial scale and provides high efficiency and reliability, including the utilization of low potential energy.

Claims

A multifilament heat-exchange partition, including a housing with evaporation, transport (wick) and condensation zones located in it, partially filled with working fluid, characterized in that the sides of the housing are covered with a wick from the inside, in turn covered with a casing with triangular slots made on its upper and lower edges, and attached to the lid and bottom of the body, internally coated with a lattice made of strips of capillary material forming a cell, and in the cavity of the body the aforementioned lattices of the lid and bottom with interconnected by vertical wicks covered with cylindrical casings with triangular slots made at their upper and lower ends and attached to the cover and bottom of the body.