RU2772386C2 - Device for chamber of latent heat exchanger - Google Patents

Device for chamber of latent heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2772386C2
RU2772386C2 RU2020118731A RU2020118731A RU2772386C2 RU 2772386 C2 RU2772386 C2 RU 2772386C2 RU 2020118731 A RU2020118731 A RU 2020118731A RU 2020118731 A RU2020118731 A RU 2020118731A RU 2772386 C2 RU2772386 C2 RU 2772386C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
liquid
latent heat
micro
microgrooves
Prior art date
Application number
RU2020118731A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020118731A (en
RU2020118731A3 (en
Inventor
Хуан Эусебио НОМЕН КАЛВЕТ
Дан Александру ХАНГАНУ
Original Assignee
Вга Вотер Глобал Аксесс, Сл
Хуан Эусебио НОМЕН КАЛВЕТ
Дан Александру ХАНГАНУ
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
Priority claimed from ES201731494U external-priority patent/ES1203439Y/en
Application filed by Вга Вотер Глобал Аксесс, Сл, Хуан Эусебио НОМЕН КАЛВЕТ, Дан Александру ХАНГАНУ filed Critical Вга Вотер Глобал Аксесс, Сл
Publication of RU2020118731A publication Critical patent/RU2020118731A/en
Publication of RU2020118731A3 publication Critical patent/RU2020118731A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2772386C2 publication Critical patent/RU2772386C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering; it can be used in a chamber of latent heat exchangers, used in distillation devices. In a device for a chamber of a latent heat exchanger, the chamber contains an evaporator in a capillary evaporation mode on its inner surface and a condenser in a capillary condensation mode on its outer surface, with a system of dosed liquid supply to micro-grooves or micro-waviness of the inner surface of the evaporator.
EFFECT: in the device, the formation of thin water films on the evaporator surface is prevented, wherein the device provides high coefficients of latent heat transfer.
9 cl, 5 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к устройству для камеры теплообменника скрытой теплоты, содержащей испаритель на ее внутренней поверхности и конденсатор на ее наружной поверхности, применимому к дистилляционным устройствам.The present invention relates to an apparatus for a latent heat exchanger chamber comprising an evaporator on its inner surface and a condenser on its outer surface, applicable to distillation devices.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Технические проблемы, которые необходимо решить:Technical problems to be solved:

- Известны горизонтальные трубные и кожуховые или камерные теплообменники скрытой теплоты с гладкими или гофрированными трубами или камерами, наружная поверхность которых является испарительной и на которых происходит испарение жидкости в режиме тонкой нисходящей пленки, имеющие свой коэффициент теплопередачи скрытой теплоты, ограниченный тепловым сопротивлением тонкой нисходящей пленки жидкости на испарительной поверхности и сопротивлением слоев сконденсированной воды на конденсационной поверхности. Использование труб или камер с гофрированными поверхностями увеличивает теплообменную поверхность и создает эффективные эффекты турбулентности потока жидкости, которые улучшают тепловые характеристики, но добавочный коэффициент теплопередачи все еще ограничен тепловым сопротивлением слоев жидкости. Тепловое сопротивление тонкого нисходящего слоя жидкости, особенно когда это вода или водные растворы, уменьшает добавочный коэффициент теплопередачи скрытой теплоты труб или камер, который определяет используемый в настоящее время тепловой градиент между температурой испаряемого пара на наружной испарительной поверхности и температурой конденсированного пара на внутренней конденсационной поверхности.- Horizontal tube and shell or chamber latent heat exchangers are known with smooth or corrugated pipes or chambers, the outer surface of which is evaporative and on which the liquid evaporates in the thin downward film mode, having its own latent heat transfer coefficient, limited by the thermal resistance of the thin downward liquid film on the evaporation surface and the resistance of condensed water layers on the condensation surface. The use of tubes or chambers with corrugated surfaces increases the heat exchange surface and creates effective fluid flow turbulence effects that improve thermal performance, but the added heat transfer coefficient is still limited by the thermal resistance of the fluid layers. The thermal resistance of a thin descending liquid layer, especially when it is water or aqueous solutions, reduces the added latent heat transfer coefficient of pipes or chambers, which determines the currently used thermal gradient between the temperature of the evaporating vapor at the outer evaporative surface and the temperature of the condensed vapor at the inner condensing surface.

- Известны вертикальные трубчатые и кожуховые теплообменники с гладкими или гофрированными трубами, которые работают на их наружной поверхности в качестве конденсаторов и на их внутренней поверхности в качестве опускающих или поднимающих пленочных испарителей, имеющих свой тепловой коэффициент теплопередачи скрытой теплоты, ограниченный тепловым сопротивлением жидких слоев с обеих сторон трубы теплообменника. Использование гофрированных труб с двойным рифлением с обеих сторон улучшает добавочный коэффициент теплопередачи скрытой теплоты за счет турбулентности, возникающей в потоках жидкости, и увеличенной теплообменной поверхности, но этот коэффициент все еще ограничен тепловым сопротивлением слоев жидкости. Известный перепад температур между обеими сторонами труб или камер этих устройств также обусловлен тепловым сопротивлением жидких пленок, которые покрывают, по крайней мере частично, обе стороны вертикальной стенки трубы, особенно когда это вода или водные растворы.- Known vertical tubular and shell heat exchangers with smooth or corrugated pipes, which operate on their outer surface as condensers and on their inner surface as lowering or raising film evaporators, having their own thermal latent heat transfer coefficient, limited by the thermal resistance of the liquid layers on both side of the heat exchanger tube. The use of corrugated tubes with double corrugation on both sides improves the added latent heat transfer coefficient due to the turbulence that occurs in the fluid flows and the increased heat transfer surface, but this coefficient is still limited by the thermal resistance of the liquid layers. The known temperature difference between both sides of the pipes or chambers of these devices is also due to the thermal resistance of the liquid films which cover at least partially both sides of the vertical wall of the pipe, especially when it is water or aqueous solutions.

- Известные теплообменники с конденсаторно-испарительными трубками в режиме капиллярной конденсации на внутренней поверхности и капиллярного испарения на наружной поверхности представляют собой следующие практические проблемы подачи жидкой текучей среды для испарения на испаряющей наружной поверхности.- Known evaporative tube heat exchangers in capillary condensation on the inner surface and capillary evaporation on the outer surface present the following practical problems of supplying a liquid evaporative fluid to the evaporating outer surface.

Очень трудно добиться подачи жидкости, которая не переливалась бы через микроканавки или микро волнистости, при попытке обеспечить жидкой текучей среды внутри микроканавок или микро волнистости, находящихся на испарительной наружной поверхности труб, расположенных в пучке труб, так как они обычно расположены в теплообменниках скрытой теплоты. Трудность подачи жидкости в том, что она вводится упорядоченным образом в капиллярные структуры испарительной наружной поверхности и вызывает появление тонких нисходящих слоев из-за избыточной подачи жидкой текучей среды на испаряющие капилляры или вызывает появление сухих областей, когда подача недостаточна. Оба явления ограничивают фактический суммарный коэффициент теплообмена скрытой теплоты стенок этих теплообменников скрытой теплоты.It is very difficult to achieve a liquid supply that does not overflow through the microgrooves or micro undulations when attempting to provide liquid fluid inside the micro grooves or micro undulations found on the evaporative outer surface of the tubes located in the tube bundle, as these are usually located in latent heat exchangers. The difficulty in supplying liquid is that it is introduced in an orderly manner into the capillary structures of the evaporative outer surface and causes thin descending layers due to excess supply of liquid fluid to the evaporating capillaries or causes dry areas when the supply is insufficient. Both phenomena limit the actual total latent heat transfer coefficient of the walls of these latent heat exchangers.

Практически невозможно подавать жидкость для испарения на наружную поверхность горизонтальных труб, расположенных в центре трубного пучка без перелива жидкости выше микроканавок, так как расход, необходимый для подачи во все трубы в пучке, больше расхода, который может быть направлен внутрь микроканавок каждой трубы. Таким образом, жидкость, предназначенная для испарения, в конечном итоге образует тонкие пленки, которые покрывают микроканавки на наружной поверхности, предотвращая их действие в режиме капиллярного испарения и создавая теплоизолирующие слои, которые уменьшают добавочный коэффициент теплопередачи скрытой теплоты трубы теплообменника.It is practically impossible to supply liquid for evaporation to the outer surface of horizontal pipes located in the center of the tube bundle without liquid overflow above the microgrooves, since the flow rate required to supply all the tubes in the bundle is greater than the flow rate that can be directed inside the microgrooves of each tube. Thus, the liquid intended for evaporation eventually forms thin films that cover the microgrooves on the outer surface, preventing them from capillary evaporation and creating heat insulating layers that reduce the added heat transfer coefficient of the latent heat of the heat exchanger tube.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Настоящее изобретение направлено на повышение суммарного коэффициента теплопередачи скрытой теплоты и уменьшение перепада температур или градиента между конденсационной поверхностью и испарительной поверхностью теплообменника скрытой теплоты посредством устройства теплообменной камеры скрытой теплоты, как определено в формуле изобретения.The present invention is directed to increasing the overall latent heat transfer coefficient and reducing the temperature difference or gradient between the condensing surface and the evaporating surface of the latent heat exchanger by providing a latent heat exchange chamber as defined in the claims.

Теплообменная камера скрытой теплоты имеет следующие характеристики:The latent heat exchange chamber has the following characteristics:

- это камера с уровнем герметичности, достаточным для поддержания перепада или градиента между давлением внутри нее и давлением в корпусе, содержащем указанную камеру;- this is a chamber with a level of tightness sufficient to maintain a difference or gradient between the pressure inside it and the pressure in the housing containing the specified chamber;

- она может быть изготовлена для использования в горизонтальном или вертикальном теплообменнике скрытой теплоты;- it can be manufactured for use in a horizontal or vertical latent heat exchanger;

- ее наружная поверхность представляет собой конденсатор, в котором конденсирующаяся газовая фаза выделяет тепло конденсации, ее внутренняя поверхность представляет собой испаритель, в котором испаряющаяся жидкая фаза поглощает скрытую теплоту испарения;- its outer surface is a condenser, in which the condensing gas phase releases the heat of condensation, its inner surface is an evaporator, in which the evaporating liquid phase absorbs the latent heat of evaporation;

- ее внутренняя испарительная поверхность покрыта микроканавками или микро волнистости, внутри которых течет испаряемая жидкость, образуя мениски с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар;- its inner evaporative surface is covered with microgrooves or micro undulations, inside which the evaporating liquid flows, forming menisci with a concave liquid-vapor interface;

- ее наружная конденсирующая поверхность покрыта микроканавками или другой капиллярной структурой, на которой конденсируемый пар конденсируется в режиме капиллярной конденсации, образуя мениски с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар;- its outer condensing surface is covered with microgrooves or other capillary structure, on which the condensed vapor condenses in the capillary condensation mode, forming menisci with a concave liquid-vapor interface;

- стенка камеры может иметь зигзагообразное, зубчатое или гофрированное сечение, так что конденсирующий мениск и испаряющий мениск соседствуют по обе стороны стенки камеры или разделены коротким тепловым путем между обоими менисками;- the chamber wall may have a zigzag, serrated or corrugated section, so that the condensing meniscus and the evaporating meniscus are adjacent on both sides of the chamber wall or separated by a short thermal path between both menisci;

- слои теплоизолирующей жидкости уменьшаются или устраняются в тепловом пути за счет скрытой теплоты конденсации, выделяемой на конденсирующей наружной поверхности, и скрытой теплоты, поглощаемой на испарительной внутренней поверхности, благодаря сочетанию следующих элементов:- layers of heat-insulating liquid are reduced or eliminated in the thermal path due to the latent heat of condensation released on the condensing outer surface and the latent heat absorbed on the evaporative inner surface, due to a combination of the following elements:

- микроканавки или другая капиллярная структура конденсирующей поверхности имеют необходимую форму, наклон и сечение для отвода сконденсированной жидкости, так что между конденсирующим мениском и концом капиллярной структуры, в которой он находится, есть область, свободная от слоев жидкости;- microgrooves or other capillary structure of the condensing surface have the necessary shape, slope and section for the removal of condensed liquid, so that between the condensing meniscus and the end of the capillary structure in which it is located, there is a region free from liquid layers;

- микроканавки или микро волнистости на испарительной поверхности имеют необходимую форму, наклон и сечение для направления испаряемой жидкости и отвода остальной не испарившейся жидкости с требуемой концентрацией соли и для обеспечения того, чтобы между испарительным мениском и концом микроканавки или микро волнистости, в которой она находится, имелась по меньшей мере одна свободная от жидкости зона вдоль микроканавки или микро волнистости;- the microgrooves or micro undulations on the evaporative surface have the necessary shape, slope and section to guide the evaporated liquid and drain the rest of the non-evaporated liquid with the required salt concentration and to ensure that between the evaporative meniscus and the end of the microgroove or micro undulations in which it is located, there was at least one liquid-free zone along the microgroove or microwaviness;

- упорядоченная подача испаряемой жидкости в микроканавки или микро волнистости на испаряющей поверхности; Расположение поверхности испарителя внутри камеры обеспечивает легкий доступ внутрь каждой камеры и упорядоченную и равномерную подачу жидкости в микроканавки или микро волнистости поверхности испарителя каждой камеры, минимизируя переливы жидкости поверх микроканавок и минимизируя сухие области, так что преодолевается известная проблема теплообменных труб, сконфигурированных в горизонтальном трубном пучке, испарительная поверхность которого находится на наружной поверхности известной трубы, в котором практически невозможно подавать жидкость в трубы, расположенные в центральной части трубного пучка теплообменника без образования жидких пленок, так как подача воды в каскад труба-труба предполагает более высокий расход, чем могут вместить микроканавки наружной испарительной поверхности. В конфигурации известного горизонтального трубного пучка на наружной испарительной поверхности обязательно образуются тонкие водяные пленки, что снижает добавочный коэффициент теплопередачи скрытой теплоты. С другой стороны, если поверхность испарителя расположена внутри трубы, то можно обеспечить доступ непосредственно внутрь каждой трубы и сделать управляемую, дозированную, равномерную и точную подачу в микроканавки, без образования переполняющих слоев воды.- orderly supply of the evaporating liquid into microgrooves or micro undulations on the evaporating surface; The location of the evaporator surface within the chamber allows for easy access to the inside of each chamber and an orderly and uniform supply of liquid into the microgrooves or micro-undulations of the evaporator surface of each chamber, minimizing liquid overflow over the microgrooves and minimizing dry areas, so that the well-known problem of heat exchange tubes configured in a horizontal tube bundle is overcome. , the evaporating surface of which is located on the outer surface of a known pipe, in which it is practically impossible to supply liquid to the pipes located in the central part of the tube bundle of the heat exchanger without the formation of liquid films, since the supply of water to the pipe-pipe cascade implies a higher flow rate than the microgrooves can accommodate outer evaporation surface. In the known horizontal tube bundle configuration, thin water films are necessarily formed on the outer evaporative surface, which reduces the added latent heat transfer coefficient. On the other hand, if the surface of the evaporator is located inside the pipe, it is possible to provide access directly to the inside of each pipe and make a controlled, metered, uniform and accurate supply into the microgrooves, without the formation of overflowing layers of water.

Сочетание хорошей дозировки жидкости с помощью системы подачи на испаряющую внутреннюю поверхность в сочетании с испарением внутри капиллярной структуры, которая покрывает ее, позволяет уменьшить или устранить слои жидкости на испаряющей поверхности.The combination of good liquid dosing by means of a supply system to the evaporating inner surface, combined with evaporation within the capillary structure that covers it, makes it possible to reduce or eliminate liquid layers on the evaporating surface.

Отсутствие слоев жидкости с тепловым сопротивлением на пути между точкой высвобождения скрытой теплоты конденсации и точкой поглощения скрытой теплоты испарения позволяет достичь более высоких коэффициентов теплопередачи скрытой теплоты достигаемой в теплообменнике, что позволяет уменьшить перепады или температурные градиенты между паром на стороне конденсации и паром на стороне испарения.The absence of liquid layers with thermal resistance on the path between the point of release of the latent heat of condensation and the point of absorption of the latent heat of evaporation allows higher latent heat transfer coefficients achieved in the heat exchanger, which allows to reduce differences or temperature gradients between the steam on the condensing side and the steam on the evaporation side.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Более подробное объяснение изобретения дается в нижеследующем описании, которое основано на прилагаемых чертежах:A more detailed explanation of the invention is given in the following description, which is based on the accompanying drawings:

на фиг. 1 показано поперечное сечение теплообменной камеры скрытой теплоты и ее внутренней системы подачи жидкости для испарения, а также вид конденсирующей наружной стенки теплообменной камеры скрытой теплоты, покрытой, по меньшей мере частично, микроканавками или другой капиллярной структурой;in fig. 1 is a cross-sectional view of a latent heat exchange chamber and its internal evaporative liquid supply system, as well as a view of the condensing outer wall of the latent heat exchange chamber covered at least in part by microgrooves or other capillary structure;

на фиг. 2 показан продольное сечение теплообменной камеры скрытой теплоты в варианте исполнения с микроканавками перпендикулярными оси камеры и увеличенной деталью ее зигзагообразного сечения;in fig. 2 shows a longitudinal section of a latent heat exchange chamber in an embodiment with microgrooves perpendicular to the chamber axis and an enlarged detail of its zigzag section;

на фиг. 3 показано поперечное сечение горизонтального корпуса и камерного устройства, в варианте исполнения с камерами, расположенными в перекрывающихся рядах;in fig. 3 shows a cross-section of a horizontal body and a chamber device, in an embodiment with chambers arranged in overlapping rows;

на фиг. 4 показано поперечное сечение камеры в варианте исполнения с гофрированным нерегулярным сечением и с видом ее наружной поверхности с микроканавками или микро волнистостями; иin fig. 4 shows a cross-section of the chamber in an embodiment with a corrugated irregular section and with a view of its outer surface with microgrooves or micro-undulations; and

на фиг. 5 показано поперечное сечение устройства с вертикально расположенными камерами и деталь камеры с внутренней системой подачи солевого раствора.in fig. 5 shows a cross section of a device with vertically arranged chambers and a detail of a chamber with an internal brine supply system.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

На фиг. 1 и 2 показано расположение теплообменной камеры 1 скрытой теплоты, конденсирующей на ее наружной поверхности и испаряющей на ее внутренней поверхности.In FIG. 1 and 2 show the location of the heat exchange chamber 1 of latent heat condensing on its outer surface and evaporating on its inner surface.

Наружная поверхность теплообменной камеры 4 покрыта, по меньшей мере частично, микроканавками или другой капиллярной структурой, в которой пар конденсируется в режиме капиллярной конденсации. Сконденсированная жидкость на наружной поверхности образует мениски 8 с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар. На этом мениске происходит капиллярная конденсация, и энергия выделяется в виде скрытой теплоты.The outer surface of the heat exchange chamber 4 is covered, at least in part, with microgrooves or other capillary structure in which the vapor is condensed in a capillary condensation mode. The condensed liquid on the outer surface forms menisci 8 with a concave liquid-vapor interface. Capillary condensation occurs on this meniscus, and energy is released in the form of latent heat.

Внутренняя поверхность теплообменной камеры скрытой теплоты покрыта, по меньшй мере частично, микрогроканавками или микро волнистостями, в которых жидкость для испарения течет упорядоченно, образуя мениски 7 с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар. С верхнего конца этих менисков 7 происходит наиболее эффективное испарение и поглощается скрытая теплота.The inner surface of the latent heat exchange chamber is covered, at least in part, with micro-grooves or micro-undulations, in which the evaporation liquid flows in an orderly manner, forming menisci 7 with a concave liquid-vapor interface. From the upper end of these menisci 7 the most efficient evaporation takes place and the latent heat is absorbed.

Теплообменная камера скрытой теплоты, которая конденсирует на своей наружной поверхности и испаряет на своей внутренней поверхности, может быть реализована в горизонтальной конфигурации, как показано на фиг.1 или в вертикальной конфигурации. Одним вариантом исполнения является вариант с микроканавками или микро волнистостями, параллельными оси камеры для установки в вертикальной конфигурации. Другой вариант исполнения представляет собой вариант с микроканавками или микро волнистостями, перпендикулярными оси камеры для установки в горизонтальной конфигурации.The latent heat exchanger, which condenses on its outer surface and evaporates on its inner surface, can be implemented in a horizontal configuration as shown in FIG. 1 or in a vertical configuration. One embodiment is one with microgrooves or micro undulations parallel to the chamber axis for installation in a vertical configuration. Another embodiment is one with microgrooves or micro undulations perpendicular to the chamber axis for mounting in a horizontal configuration.

Теплообменная камера скрытой теплоты имеет овальное сечение 1, как показано на фиг. 1, или она также может иметь квадратное, прямоугольное, круглое или сечение неправильной формы, как показано на фиг. 4. Сечение - это параметр, который будет зависеть от характеристик устройства, в которое встроен теплообменник, и от того, какая дистилляция будет осуществляться.The latent heat exchange chamber has an oval section 1 as shown in FIG. 1, or it may also have a square, rectangular, circular, or irregular section, as shown in FIG. 4. The cross section is a parameter that will depend on the characteristics of the device in which the heat exchanger is built and on what kind of distillation will be carried out.

Для камер, работающих в горизонтальной конфигурации, в камеру встроен по меньшей мере один механизм 2 для подачи испаряемой жидкости, избыток 3 которой отводится из нижней области теплообменной камеры. Этот механизм 2 для подачи испаряемой жидкости может быть типа душа, разбрызгивателя, распылителя или туманообразователя для создания брызг или тумана, который смачивает микроканавки или микро волнистости, образуя мениски и не создавая переливов над микроканавками. Отвод избыточной жидкости 3 и пара, выделяющегося в процессе испарения, производится по меньшей мере с одного из концов камеры или из специальных отверстий, созданных в камере для этих целей.For chambers operating in a horizontal configuration, at least one mechanism 2 is built into the chamber for supplying an evaporating liquid, the excess of which 3 is removed from the lower region of the heat exchange chamber. This evaporating liquid supply mechanism 2 may be of the shower, sprinkler, atomizer or mist type, which wets the microgrooves or micro undulations, forming menisci and without creating overflows over the microgrooves. Excess liquid 3 and steam released during the evaporation process are removed from at least one of the ends of the chamber or from special openings created in the chamber for this purpose.

Как показано на фиг. 5, для камер, работающих вертикально, испаряемая жидкость может подаваться на испаряющую внутреннюю поверхность камеры посредством системы 19 подачи жидкости под давлением по меньшей мере в верхней части каждой камеры, и механизмы или конструкции гравитационной подачи могут использоваться внутри камеры для испаряемой жидкости.As shown in FIG. 5, for chambers operating vertically, evaporative liquid may be supplied to the evaporative inner surface of the chamber by a pressurized liquid supply system 19 at least at the top of each chamber, and gravity feed mechanisms or structures may be used within the evaporative liquid chamber.

На фиг. 2 показано продольное сечение 5 стенки теплообменной камеры скрытой теплоты в варианте осуществления с микроканавками, перпендикулярными оси камеры, и увеличение ее зигзагообразного сечения 6, чтобы сопоставить или приблизить испаряющий мениск 8 к испаряющему мениску 7 и достичь теплового пути 9, свободного от слоев жидкости. Эта близость менисков и теплового пути, свободного от слоев воды, также может быть достигнута с помощью зубчатого или гофрированного сечения.In FIG. 2 shows a longitudinal section 5 of the wall of the latent heat exchange chamber in an embodiment with microgrooves perpendicular to the axis of the chamber, and an increase in its zigzag section 6 in order to match or bring the evaporating meniscus 8 closer to the evaporating meniscus 7 and achieve a thermal path 9 free from liquid layers. This proximity of the meniscus and the thermal path free of water layers can also be achieved with a serrated or corrugated section.

Внутренняя поверхность теплообменной камеры скрытой теплоты покрыта микроканавками или микро волнистостями, в которых испаряемая жидкость образует мениск 7 с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар. Наиболее эффективное испарение жидкости происходит с верхнего конца этого мениска 7. Сечение микроканавки или микро волнистости и его наклон достаточны для того, чтобы между концом этого мениска 7 и концом микроканавки или микро волнистости, в которой он находится, существовала область, свободная от жидких слоев или пленок.The inner surface of the latent heat exchange chamber is covered with microgrooves or micro undulations, in which the evaporating liquid forms a meniscus 7 with a concave liquid-vapor interface. The most efficient evaporation of the liquid occurs from the upper end of this meniscus 7. The cross section of the microgroove or micro-waviness and its slope are sufficient to ensure that between the end of this meniscus 7 and the end of the micro-groove or micro-waviness in which it is located, there is an area free from liquid layers or films.

Наружная поверхность теплообменной камеры скрытой теплоты покрыта микроканавками или другими капиллярными структурами, в которых пар конденсируется в режиме капиллярной конденсации и образует мениски 8 с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар. Сечение микроканавки или другой капиллярной структуры и ее наклон достаточны для того, чтобы между концом конденсированного жидкого мениска 8 и концом капиллярной структуры, в которой он находится, имелась область, свободная от жидких слоев или пленок.The outer surface of the latent heat exchange chamber is covered with microgrooves or other capillary structures, in which the vapor condenses in the capillary condensation mode and forms menisci 8 with a concave liquid-vapor interface. The cross section of the microgroove or other capillary structure and its slope are sufficient to ensure that there is a region free of liquid layers or films between the end of the condensed liquid meniscus 8 and the end of the capillary structure in which it is located.

Теплообменная камера 1, 5, 20 скрытой теплоты с капиллярным испарением внутри и капиллярной конденсацией снаружи сводит к минимуму образование теплоизолирующих пленок жидкости за счет сочетания следующих факторов:The latent heat exchange chamber 1, 5, 20 with capillary evaporation inside and capillary condensation outside minimizes the formation of heat-insulating liquid films due to a combination of the following factors:

1 - Между концом конденсирующего мениска 8 и концом капиллярной структуры на наружной поверхности стенки камеры имеется область, свободная от слоев сконденсированной жидкости, через которую выделяющаяся энергия эффективно передается в виде скрытой теплоты конденсации. На испаряющей внутренней поверхности также имеется зона, свободная от слоев жидкости между концом 7 мениска и концом капиллярной структуры, в которой он находится. Таким образом, существует эффективный тепловой путь 9, свободный от слоев жидкости, между верхней частью конденсирующегося мениска 8, где скрытая теплота конденсации выделяется на наружной поверхности, и верхним концом мениска 7 испаряемой жидкости на внутренней поверхности, где скрытая теплота поглощается.1 - Between the end of the condensing meniscus 8 and the end of the capillary structure on the outer surface of the chamber wall there is a region free from layers of condensed liquid, through which the released energy is effectively transferred in the form of latent heat of condensation. On the evaporating inner surface there is also a zone free from liquid layers between the end 7 of the meniscus and the end of the capillary structure in which it is located. Thus, there is an effective thermal path 9, free from layers of liquid, between the top of the condensing meniscus 8, where the latent heat of condensation is released on the outer surface, and the upper end of the meniscus 7 of the evaporating liquid on the inner surface, where the latent heat is absorbed.

2 - Подача жидкости на внутреннюю испарительную поверхность не производится в режиме нисходящей пленки. Испаряемая жидкость подается внутрь микроканавок или микро волнистостей, через которые она течет, образуя мениски. В горизонтальной конфигурации теплообменной камеры скрытой теплоты, внутри камеры встроен по меньшей мере один канал 2 с расположенными вдоль трубы устройствами для распределения испаряемой жидкости. Некоторые формы такого распределения жидкости могут быть в форме душа, разбрызгивания, распыления или туманообразования, создающих микрокапли или туман внутри камеры, которые смачивают все микроканавки или микро волнистости.2 - The liquid supply to the inner evaporating surface is not performed in the descending film mode. The evaporated liquid is fed into microgrooves or micro undulations through which it flows, forming menisci. In the horizontal configuration of the latent heat exchange chamber, at least one channel 2 is built inside the chamber with devices arranged along the pipe for distributing the evaporated liquid. Some forms of such liquid distribution may be in the form of showering, splashing, spraying, or fogging, creating microdroplets or mist within the chamber that wets any microgrooves or micro undulations.

В вертикальной конфигурации теплообменной камеры испаряемая жидкость подается по меньшей мере по одному каналу 19 с по меньшей мере одним механизмом распределения жидкости в верхней части камеры. Некоторые формы распределения жидкости, подлежащей испарению, могут осуществляться способом душа, разбрызгивания, распыления или туманообразования. Также можно использовать по меньшей мере одну переливную или гравитационную систему подачи испаряемой жидкости, расположенную в верхней части камеры для упорядоченной подачи испаряемой жидкости в микроканавки или микро волнистости на внутренней поверхности камеры.In the vertical configuration of the heat exchange chamber, the evaporative liquid is supplied through at least one channel 19 with at least one liquid distribution mechanism at the top of the chamber. Some forms of distribution of the liquid to be evaporated may be by showering, splashing, spraying or fogging. It is also possible to use at least one overflow or gravity evaporative liquid supply system located in the upper part of the chamber for orderly supply of evaporable liquid into microgrooves or micro-undulations on the inner surface of the chamber.

3 - Расположение испарительной поверхности внутри камеры позволяет подавать количество жидкости для испарения равномерным и дозированным способом в микроканавки или микро волнистости на испарительной поверхности каждой камеры, без образования переливов жидкости выше микроканавок, которые приводили бы к образованию теплоизолирующих слоев жидкости. Таким образом, преодолевается известная проблема трубных пучков в горизонтальной конфигурации с наружной испарительной поверхностью, при которой невозможно обеспечить подачу жидкости на наружную поверхность труб, расположенных в центре пучка, без создания жидких пленок, имеющих толщину большую, чем испарительные микроканавки, поскольку расход, необходимый для подачи во все трубы, требует толщин, превышающих объем жидкости, который может протекать внутри микроканавок. В вертикальных конфигурациях размещение дозирующего устройства, дозатора или распылителя внутри каждой камеры обеспечивает равномерную и точную подачу во все микроканавки или микро волнистости испарительной поверхности внутри камеры.3 - The location of the evaporation surface inside the chamber allows you to supply the amount of liquid for evaporation in a uniform and dosed way into the microgrooves or micro-undulations on the evaporation surface of each chamber, without the formation of liquid overflows above the microgrooves, which would lead to the formation of heat-insulating liquid layers. Thus, the well-known problem of tube bundles in a horizontal configuration with an outer evaporative surface is overcome, in which it is impossible to supply liquid to the outer surface of the tubes located in the center of the bundle without creating liquid films having a thickness greater than the evaporative microgrooves, since the flow rate required for delivery to all pipes requires thicknesses that exceed the volume of liquid that can flow inside the microgrooves. In vertical configurations, placing a dispenser, dispenser, or nebulizer within each chamber ensures uniform and accurate delivery to all micro-grooves or micro-ripples of the evaporative surface within the chamber.

В вертикальных конфигурациях также возможно иметь по меньшей мере одну равномерную и точную дозированную гравитационную систему перелива для обеспечения испарения жидкости внутри микроканавок или микро волнистостей каждой камеры.In vertical configurations, it is also possible to have at least one uniform and accurate metered gravity overflow system to allow evaporation of liquid within the micro-grooves or micro-undulations of each chamber.

Таким образом, между точкой, где скрытая теплота конденсации выделяется на мениске 8 на наружной конденсирующей поверхности, и точкой поглощения скрытой теплоты испарения на конце мениска 7 на внутренней испаряющей поверхности, энергия передается по тепловому пути 9, свободному от слоев жидкости, уменьшая или устраняя тепловые сопротивления, создаваемые слоями жидкости.Thus, between the point where the latent heat of condensation is released on the meniscus 8 on the outer condensing surface and the point of absorption of the latent heat of evaporation at the end of the meniscus 7 on the inner evaporating surface, energy is transferred along a thermal path 9 free from liquid layers, reducing or eliminating thermal resistance created by liquid layers.

Этот путь 9, свободный от жидких слоев или пленок, также теоретически может быть выполнен в испарительно-конденсаторных трубках с капиллярными структурами на их внутренней конденсационной поверхности и на их наружной испарительной поверхности. Но на практике, когда эти трубы расположены таким образом, чтобы образовать пучок труб, в теплообменнике скрытой теплоты, трудно получить доступ к наружной поверхности труб внутри пучка, особенно в горизонтальных конфигурациях, и подача жидкости на испаряющую наружную поверхность этих труб заканчивается переполнением микроканавок и образованием нисходящих пленок, которые покрывают микроканавки и образуют сухие области. Оба явления уменьшают суммарный коэффициент теплопередачи скрытой теплоты. Чтобы избежать этих проблем с подачей жидкости в микроканавки на испарительной поверхности, необходимо изменить положение испарительной поверхности и поместить ее в теплообменную камеру скрытой теплоты, где точное количество испаряемой жидкости может подаваться внутрь микроканавок или микро волнистостей.This path 9, free from liquid layers or films, can also theoretically be implemented in evaporator-condenser tubes with capillary structures on their inner condensate surface and on their outer evaporator surface. But in practice, when these tubes are arranged to form a tube bundle in a latent heat exchanger, it is difficult to access the outer surface of the tubes inside the bundle, especially in horizontal configurations, and the supply of liquid to the evaporative outer surface of these tubes ends up overflowing with microgrooves and forming descending films that cover the microgrooves and form dry areas. Both phenomena reduce the total latent heat transfer coefficient. To avoid these problems with the supply of liquid to the microgrooves on the evaporative surface, it is necessary to reposition the evaporative surface and place it in a latent heat exchange chamber, where the exact amount of liquid to be evaporated can be fed into the microgrooves or micro undulations.

Расположение испарительной зоны на внутренней поверхности камеры также облегчает периодические процессы химической очистки, обеспечивая погружение всей испарительной поверхности в очищающую жидкость в течение запрограммированного периода времени. Система 2 подачи также позволяет проводить периодическую очистку под давлением внутри камеры.The location of the evaporation zone on the inner surface of the chamber also facilitates periodic chemical cleaning processes by ensuring that the entire evaporation surface is immersed in the cleaning liquid for a programmed period of time. The supply system 2 also allows periodic pressure cleaning inside the chamber.

Теплообменные камеры скрытой теплоты могут иметь высоту, равную диаметру корпуса, в котором они размещены, или они могут иметь меньшую высоту. На фиг.3 показано поперечное сечение варианта исполнения с корпусным устройством с горизонтальными камерами, сгруппированными рядами на различных уровнях. Высота камеры может быть адаптирована к условиям проведения дистилляции. Помимо других факторов, его высота может быть функцией сочетания расхода, который может проходить через микроканавки или микро волнистости, коэффициента испарения и желаемой концентрации невыпаренного рассола.Latent heat exchange chambers may have a height equal to the diameter of the housing in which they are placed, or they may have a lower height. Figure 3 shows a cross-section of an embodiment with a housing device with horizontal chambers grouped in rows at different levels. The height of the chamber can be adapted to the distillation conditions. Among other factors, its height can be a function of a combination of the flow rate that can pass through the microgrooves or micro undulations, the evaporation rate, and the desired unevaporated brine concentration.

На фиг.4 показано поперечное сечение и вид наружной поверхности варианта выполнения с камерой, покрытой микроканавками с нерегулярным гофрированным сечением 10. Это сечение 10 позволяет камере занимать объем, аналогичный тому, который занимает пучок труб в известной конфигурации известного кожухотрубного теплообменника скрытой теплоты.Figure 4 shows a cross-sectional view and a view of the outer surface of an embodiment with a chamber covered with microgrooves with an irregular corrugated section 10. This section 10 allows the chamber to occupy a volume similar to that occupied by a tube bundle in a known configuration of a known shell and tube latent heat exchanger.

Расположение теплообменных камер скрытой теплоты с капиллярной конденсацией на их наружной поверхности и испарением с конца мениска в капиллярах на их внутренней поверхности и эффективное распределение жидкости внутри микроканавок или микро волнистостей, достигаемое при точной подаче жидкости, подлежащей испарению внутри камеры, позволяют:The location of the latent heat exchange chambers with capillary condensation on their outer surface and evaporation from the end of the meniscus in capillaries on their inner surface and the effective distribution of liquid inside microgrooves or micro undulations, achieved with an accurate supply of the liquid to be evaporated inside the chamber, allow:

1 - добиться на практике более высоких коэффициентов теплопередачи скрытой теплоты, чем те, которые получены в известных теплообменниках скрытой теплоты;1 - to achieve in practice higher latent heat transfer coefficients than those obtained in known latent heat exchangers;

2 - работать с перепадами температур между температурой конденсированного пара на наружной поверхности и температурой испаренного пара на внутренней поверхности, достигающими градиентов всего 0,2°С и менее, плюс получить необходимый скачок температуры, путем повышения точки кипения испаряемого соляного раствора;2 - work with temperature differences between the temperature of the condensed vapor on the outer surface and the temperature of the vaporized vapor on the inner surface, reaching gradients of only 0.2 ° C or less, plus obtain the necessary temperature jump by raising the boiling point of the evaporated brine;

3 - достичь этих коэффициентов теплопередачи и температурных градиентов при работе при низких температурах. В частности, в случае обессоливающих устройств, работающих при температурах, которые могут быть равны или близки к температуре среды обессоливаемой жидкости.3 - Achieve these heat transfer coefficients and temperature gradients when operating at low temperatures. In particular, in the case of desalination devices operating at temperatures that may be equal to or close to the medium temperature of the desalination liquid.

Claims (9)

1. Устройство для теплообменной камеры скрытой теплоты, конденсирующей на ее наружной поверхности и испаряющей на ее внутренней поверхности, отличающееся тем, что наружная поверхность этой камеры покрыта, по крайней мере частично, микроканавками или другой капиллярной структурой, в которой конденсация осуществляется в капиллярном режиме, и мениски конденсирующейся жидкости образованы с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар; внутренняя поверхность камеры покрыта, по крайней мере частично, микроканавками или микроволнистостями, в которых испаряемая жидкость течет и образует мениски с вогнутой поверхностью раздела жидкость-пар, и испарение происходит с верхнего конца мениска, где испарение наиболее эффективно; испаряемая жидкость подана без препятствий прямым и контролируемым образом на испаряющую внутреннюю поверхность каждой камеры без нежелательных переливов жидкости в микроканавках или микроволнистостях и уменьшающим или устраняющим сухие области; и камера имеет тепловые пути, свободные от жидких слоев между поверхностью конденсирующего мениска, где газовая фаза конденсируется и высвобождает скрытую теплоту конденсации, и концом испаряющего мениска, где жидкая фаза испаряется и поглощает скрытую теплоту испарения.1. A device for a latent heat exchange chamber condensing on its outer surface and evaporating on its inner surface, characterized in that the outer surface of this chamber is covered, at least in part, with microgrooves or other capillary structure in which condensation is carried out in a capillary mode, and the menisci of the condensing liquid are formed with a concave liquid-vapor interface; the inner surface of the chamber is covered, at least in part, with microgrooves or micro-undulations, in which the evaporated liquid flows and forms menisci with a concave liquid-vapor interface, and evaporation occurs from the upper end of the meniscus, where evaporation is most effective; the evaporating liquid is applied without obstruction in a direct and controlled manner to the evaporating inner surface of each chamber without unwanted overflows of liquid in micro-grooves or micro-undulations and reducing or eliminating dry areas; and the chamber has thermal paths free of liquid layers between the surface of the condensing meniscus, where the gas phase condenses and releases the latent heat of condensation, and the end of the evaporating meniscus, where the liquid phase evaporates and absorbs the latent heat of evaporation. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один участок стенки камеры в направлении микроканавок или микроволнистостей имеет зигзагообразную, зубчатую или гофрированную форму.2. The device according to claim. 1, characterized in that one section of the chamber wall in the direction of microgrooves or micro-undulations has a zigzag, serrated or corrugated shape. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменная камера скрытой теплоты имеет овальное поперечное сечение (1).3. Device according to claim 1, characterized in that the latent heat exchange chamber has an oval cross section (1). 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменная камера скрытой теплоты имеет круглое поперечное сечение (1).4. Device according to claim 1, characterized in that the latent heat exchange chamber has a circular cross section (1). 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменная камера скрытой теплоты имеет прямоугольное или квадратное сечение (1).5. Device according to claim 1, characterized in that the latent heat exchange chamber has a rectangular or square section (1). 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроканавки или микроволнистости расположены перпендикулярно центральной оси камеры, для использования теплообменников скрытой теплоты в горизонтальных конфигурациях.6. Device according to claim. 1, characterized in that the microgrooves or micro-undulations are located perpendicular to the central axis of the chamber, for the use of latent heat exchangers in horizontal configurations. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микроканавки или микроволнистости расположены параллельно центральной оси камеры для использования теплообменников скрытой теплоты в вертикальных конфигурациях.7. Device according to claim. 1, characterized in that the micro-grooves or micro-undulations are located parallel to the central axis of the chamber for the use of latent heat exchangers in vertical configurations. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменная камера скрытой теплоты содержит внутри, по меньшей мере, один канал для подачи испаряемой жидкости, снабженный, по меньшей мере, одним дозирующим устройством для полива, разбрызгивания, распыления или туманообразования жидкости.8. The device according to claim 1, characterized in that the latent heat exchange chamber contains inside at least one channel for supplying the evaporated liquid, equipped with at least one dosing device for watering, spraying, spraying or fogging the liquid. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплообменная камера скрытой теплоты имеет вертикальную конфигурацию и имеет на верхнем конце каждой камеры, по меньшей мере, один механизм или конструкцию для гравитационного дозирования испаряемой жидкости на внутренней поверхности камеры.9. The device according to claim 1, characterized in that the latent heat exchange chamber has a vertical configuration and has at the upper end of each chamber at least one mechanism or structure for gravitational dosing of the evaporated liquid on the inner surface of the chamber.
RU2020118731A 2017-12-05 2018-12-04 Device for chamber of latent heat exchanger RU2772386C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201731494U ES1203439Y (en) 2017-12-05 2017-12-05 Latent heat exchanger chamber
ESU201731494 2017-12-05
PCT/ES2018/070781 WO2019110861A1 (en) 2017-12-05 2018-12-04 Arrangement for a latent-heat exchanger chamber

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020118731A RU2020118731A (en) 2022-01-11
RU2020118731A3 RU2020118731A3 (en) 2022-03-21
RU2772386C2 true RU2772386C2 (en) 2022-05-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251061C2 (en) * 2000-02-22 2005-04-27 Гадельшин Марат Шавкатович Method for pumping heat transfer agent through duct (variants)
RU143575U1 (en) * 2014-03-03 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) LAMINATED CAPILLARY CAPACITOR
RU2578773C1 (en) * 2015-01-28 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Sectional condenser with capillary nozzle
CN107167013A (en) * 2017-06-28 2017-09-15 郑善 A kind of accumulation of energy heat-exchanger rig

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2251061C2 (en) * 2000-02-22 2005-04-27 Гадельшин Марат Шавкатович Method for pumping heat transfer agent through duct (variants)
RU143575U1 (en) * 2014-03-03 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) LAMINATED CAPILLARY CAPACITOR
RU2578773C1 (en) * 2015-01-28 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Sectional condenser with capillary nozzle
CN107167013A (en) * 2017-06-28 2017-09-15 郑善 A kind of accumulation of energy heat-exchanger rig

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666919C1 (en) Condenser evaporating pipe
AU2018381061B2 (en) Arrangement for a latent-heat exchanger chamber
JPH0253711B2 (en)
JP4701147B2 (en) 2-stage absorption refrigerator
JPS6342291Y2 (en)
JP2000227262A (en) Absorption refrigerating machine and manufacture of same
RU2772386C2 (en) Device for chamber of latent heat exchanger
JP3572869B2 (en) Sprayer for absorption refrigerator
WO2017088763A1 (en) Shallow tank heat exchange mechanism for absorption-type refrigeration unit, refrigeration unit, and refrigeration matrix
RU2323762C1 (en) Evaporator
WO2017088772A1 (en) Refrigerant evaporator of no-circulation pump of absorption type refrigeration unit, refrigeration unit and matrix
JP2007085592A (en) Regenerative condenser
RU173748U1 (en) TWO PHASE THERMOSIPHONE
JP3378785B2 (en) Absorption chiller absorber
JPS60181587A (en) Cascade cycle type heat converting system
KR100307641B1 (en) Horizontal rectifier for absorption system
JPH0522838B2 (en)
JPS5819021B2 (en) absorption refrigerator
JPH06147696A (en) Liquid distributor for absorption refrigerator
JPH0260957B2 (en)
CS263094B1 (en) Apparatus for uniform dividing of thickened liquids
JPH10246534A (en) Absorption freezing device
JPS6033468A (en) Evaporator for absorption cold heat machine
JP2000220981A (en) Heat transfer tube for falling liquid film type evaporator
JPH0635875U (en) Absorption type ice manufacturing cold storage device