RU2816996C1

RU2816996C1 - Thermoelectric fluid cooler

Info

Publication number: RU2816996C1
Application number: RU2023127226A
Authority: RU
Inventors: Антон Евгеньевич Лебедев; Илья Сергеевич Гуданов; Анна Борисовна Капранова; Дмитрий Сергеевич Долгин; Сафуан Суид; Александра Вадимовна Власова; Валерия Евгеньевна Сташевская
Filing date: 2023-10-23
Publication date: 2024-04-09

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used for cooling liquid media in chemical, metallurgical, food and other industries. Thermoelectric fluid cooler, comprising a housing with filling and drain branch pipes and cold junctions connected to the housing surfaces, and by hot junctions – to heat-removing radiators, vertical heat exchange fins are installed on inner surface of the housing, and heat-removing radiators of hot junctions of thermoelements are connected to fans installed in the upper part of the housing. Under the thermal elements on the upper inner surface of the housing, cylindrical projections with holes are coaxially installed, wherein the height of the cylindrical projections decreases from the inner cylindrical projection to the outer one, and the size of the holes – from the outer to the inner one, inclined rectangular partitions with triangular openings in the lower part and horizontally located cylindrical projections in the upper part in the area of cylindrical projections are installed between vertical heat exchange fins.

EFFECT: higher efficiency of liquid cooling.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение предназначено для охлаждения жидких сред в химической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности.The invention is intended for cooling liquid media in the chemical, metallurgical, food and other industries.

Известен термоэлектрический охладитель жидкости, содержащий корпус с установленными в нем баком с заливным и сливным патрубками, термоэлементами с горячими и холодными спаями и системой охлаждения горячих спаев термоэлементов, снабженный установленными оппозитно на двух стенках бака держателями термоэлементов, выполненными в виде пластин, например, резиновых, со сквозными ячейками, в которых размещены термоэлементы, обращенные холодными спаями к внешним сторонам стенок бака, а система охлаждения горячих спаев термоэлемента выполнена в виде теплоотводящих радиаторов, содержащих ребра с основаниями, установленными вплотную к горячим спаям термоэлементов, а также размещенных в корпусе напротив свободной стенки бака электровентиляторов, при этом каждый термоэлемент снабжен расположенными с двух его рабочих сторон тонкопленочными уплотнителями, а теплоотводящие радиаторы установлены на подпружиненных элементах [Патент РФ на ПМ №11524, МПК B61D 27/00, опубл. 16.10.1999]A thermoelectric liquid cooler is known, containing a housing with a tank installed in it with filler and drain pipes, thermocouples with hot and cold junctions and a cooling system for the hot junctions of thermocouples, equipped with thermocouple holders installed oppositely on two walls of the tank, made in the form of plates, for example, rubber, with through cells in which thermoelements are placed, the cold junctions facing the outer sides of the tank walls, and the cooling system for the hot junctions of the thermoelement is made in the form of heat sinks containing fins with bases installed close to the hot junctions of the thermoelements, and also located in the housing opposite the free wall tank of electric fans, with each thermoelement equipped with thin-film seals located on its two working sides, and heat sinks installed on spring-loaded elements [RF Patent for PM No. 11524, IPC B61D 27/00, publ. 16.10.1999]

Недостатком данного термоэлектрического охладителя жидкости является относительно не высокая степень охлаждения.The disadvantage of this thermoelectric liquid cooler is the relatively low degree of cooling.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является термоэлектрический охладитель жидкости, содержащий корпус с установленным в нем баком с заливными и сливными патрубками и термоэлементами, прижатыми холодными спаями к одной или нескольким поверхностям бака, а горячими спаями - к теплоотводящим радиаторам. На внутренней поверхности бака дополнительно установлены радиаторы с вертикальными теплообменными ребрами, а теплоотводящие радиаторы горячих спаев термоэлементов с вертикально расположенными ребрами связаны с вентилятором, установленным в верхней части корпуса бака [Патент РФ на ПМ №19876, F01P 3/00, опубл. 10.10.2021, БИ №28].The closest to the proposed invention is a thermoelectric liquid cooler containing a housing with a tank installed in it with filler and drain pipes and thermoelements pressed by cold junctions to one or more surfaces of the tank, and by hot junctions to heat sinks. On the inner surface of the tank, radiators with vertical heat-exchange fins are additionally installed, and heat-removing radiators of the hot junctions of thermoelements with vertically located fins are connected to a fan installed in the upper part of the tank body [RF Patent for PM No. 19876, F01P 3/00, publ. 10.10.2021, BI No. 28].

Недостатком термоэлектрического охладителя жидкости является относительно не высокая степень охлаждения.The disadvantage of a thermoelectric liquid cooler is the relatively low degree of cooling.

Техническим результатом данного изобретения является создание термоэлектрического охладителя жидкости, имеющего высокую степень охлаждения.The technical result of this invention is the creation of a thermoelectric liquid cooler having a high degree of cooling.

Технический результат достигается тем, что предлагается термоэлектрический охладитель жидкости, содержащий корпус с заливными и сливными патрубками и термоэлементами, холодными спаями присоединенными к поверхностям корпуса, а горячими спаями - к теплоотводящим радиаторам, на внутренней поверхности корпуса установлены вертикальные теплообменные ребра, а теплоотводящие радиаторы горячих спаев термоэлементов связаны с вентиляторами, установленными в верхней части корпуса.The technical result is achieved by the fact that a thermoelectric liquid cooler is proposed, containing a housing with filler and drain pipes and thermoelements, cold junctions connected to the surfaces of the housing, and hot junctions to heat-removing radiators; vertical heat-exchange fins are installed on the inner surface of the housing, and heat-removing radiators of the hot junctions thermoelements are connected to fans installed in the upper part of the case.

Отличительными конструктивными элементами изобретения является то, что под термоэлементами на верхней внутренней поверхности корпуса коаксиально установлены цилиндрические выступы с отверстиями, причем высота цилиндрических выступов уменьшается от внутреннего цилиндрического выступа к внешнему, а размер отверстий - от внешнего к внутреннему, между вертикальными теплообменными ребрами установлены наклонные прямоугольные перегородки с окнами треугольной формы в нижней части и горизонтально расположенными цилиндрическими выступами в верхней части в зоне цилиндрических выступов.Distinctive structural elements of the invention are that under the thermoelements on the upper inner surface of the housing, cylindrical protrusions with holes are coaxially installed, and the height of the cylindrical protrusions decreases from the inner cylindrical protrusion to the outer, and the size of the holes - from outer to inner, inclined rectangular ones are installed between the vertical heat exchange fins partitions with triangular-shaped windows in the lower part and horizontally located cylindrical projections in the upper part in the area of cylindrical projections.

На фиг. 1 показана схема термоэлектрического охладителя жидкости.In fig. Figure 1 shows a diagram of a thermoelectric liquid cooler.

На фиг. 2 изображен вид А.In fig. 2 shows view A.

На фиг. 3 представлен вид Б.In fig. 3 shows view B.

На фиг. 4 представлен вид В.In fig. 4 shows view B.

Термоэлектрический охладитель жидкости содержит корпус 1 с заливными 2 и сливными 3 патрубками и термоэлементами 4, холодными спаями присоединенными к поверхностям корпуса 1, а горячими спаями - к теплоотводящим радиаторам 5, на внутренней поверхности корпуса 1 установлены вертикальные теплообменные ребра 6, а теплоотводящие радиаторы 5 горячих спаев термоэлементов 4 связаны с вентиляторами 7, установленными в верхней части корпуса 1. Под термоэлементами 4, на верхней внутренней поверхности корпуса 1, коаксиально установлены цилиндрические выступы 8, с отверстиями 9, причем высота цилиндрических выступов 8 уменьшается от внутреннего цилиндрического выступа 8 к внешнему, а размер отверстий 9 от внешнего к внутреннему, между вертикальными теплообменными ребрами 6, установлены наклонные прямоугольные перегородки 10 с окнами 11 треугольной формы в нижней части и горизонтально расположенными цилиндрическими выступами 12 в верхней части, в зоне цилиндрических выступов 8.The thermoelectric liquid cooler contains a housing 1 with filler 2 and drain 3 pipes and thermoelements 4, cold junctions connected to the surfaces of the housing 1, and hot junctions to heat sinks 5, vertical heat exchange fins 6 are installed on the inner surface of the housing 1, and heat sinks 5 hot The junctions of thermoelements 4 are connected to fans 7 installed in the upper part of the housing 1. Under the thermoelements 4, on the upper inner surface of the housing 1, cylindrical protrusions 8 are installed coaxially, with holes 9, and the height of the cylindrical protrusions 8 decreases from the inner cylindrical protrusion 8 to the outer one, and the size of the holes 9 from external to internal, between the vertical heat exchange fins 6, inclined rectangular partitions 10 are installed with triangular windows 11 in the lower part and horizontally located cylindrical protrusions 12 in the upper part, in the area of cylindrical protrusions 8.

Термоэлектрический охладитель жидкости работает следующим образом.The thermoelectric liquid cooler works as follows.

Требующая охлаждения жидкость поступает во внутренний объем корпуса 1 через заливной патрубок 2 и направляется к сливному патрубку 3 при этом происходит ее охлаждение за счет подвода холода от термоэлементов 4, холодными спаями присоединенными к поверхностям корпуса 1.The liquid requiring cooling enters the internal volume of housing 1 through the filler pipe 2 and is directed to the drain pipe 3, while it is cooled due to the supply of cold from thermoelements 4, with cold junctions attached to the surfaces of housing 1.

Для интенсификации процесса охлаждения под термоэлементами 4, на верхней внутренней поверхности корпуса 1, коаксиально установлены цилиндрические выступы 8, с отверстиями 9, обтекая которые, жидкость охлаждается. Кроме того, наличие коаксиально установленных цилиндрических выступов 8, с отверстиями 9, увеличивает поверхность теплоотдачи и увеличивает время охлаждения, что способствует повышению степени охлаждения.To intensify the cooling process under the thermoelements 4, on the upper inner surface of the housing 1, cylindrical protrusions 8 are installed coaxially, with holes 9, flowing around which, the liquid is cooled. In addition, the presence of coaxially installed cylindrical protrusions 8, with holes 9, increases the heat transfer surface and increases the cooling time, which helps to increase the degree of cooling.

За счет того, что высота цилиндрических выступов 8 уменьшается от внутреннего цилиндрического выступа 8 к внешнему, происходит более длительный контакт охлаждаемой жидкости с центральными, наиболее охлаждаемыми цилиндрическими выступами 8 и организуется течение в зазорах между цилиндрическими выступами 8, что приводит к интенсификации охлаждения.Due to the fact that the height of the cylindrical protrusions 8 decreases from the inner cylindrical protrusion 8 to the outer one, longer contact of the cooled liquid occurs with the central, most cooled cylindrical protrusions 8 and flow is organized in the gaps between the cylindrical protrusions 8, which leads to intensified cooling.

Благодаря тому, что размер отверстий 9 уменьшается от внешнего цилиндрического выступа 8 к внутреннему организуются перетоки охлаждаемой жидкости между зазорами и деление потоков на струи разного диаметра, что дополнительно турбулизирует охлаждаемую жидкость и интенсифицирует ее охлаждение.Due to the fact that the size of the holes 9 decreases from the outer cylindrical protrusion 8 to the inner one, flows of cooled liquid between the gaps are organized and the flows are divided into jets of different diameters, which additionally turbulizes the cooled liquid and intensifies its cooling.

Размещение между вертикальными теплообменными ребрами 6, наклонных прямоугольных перегородок 10, в зоне цилиндрических выступов 8, позволяет изменить направление течения охлаждаемой жидкости и турбулизировать поток и повысить интенсивность охлаждения.Placing inclined rectangular partitions 10 between vertical heat exchange fins 6, in the area of cylindrical protrusions 8, allows you to change the direction of flow of the cooled liquid and turbulize the flow and increase the cooling intensity.

Выполнение окон 11 треугольной формы в нижней части позволяет организовать разбиение потока охлаждаемой жидкости на струи сложной формы, которые, смешиваясь с остальной жидкостью, приводят к турбулизации, что предотвращает возникновение застойных зон в нижней части и повышает степень охлаждения.Making triangular-shaped windows 11 in the lower part makes it possible to organize the division of the flow of cooled liquid into jets of complex shapes, which, when mixed with the rest of the liquid, lead to turbulization, which prevents the occurrence of stagnant zones in the lower part and increases the degree of cooling.

Предлагаемая конструкция термоэлектрического охладителя жидкости позволяет эффективно охлаждать жидкие среды.The proposed design of a thermoelectric liquid cooler allows for efficient cooling of liquid media.

Claims

Thermoelectric liquid cooler containing a housing with filler and drain pipes and thermoelements, cold junctions connected to the surfaces of the housing, and hot junctions to heat sinks; vertical heat exchange fins are installed on the inner surface of the housing, and heat sinks of the hot junctions of the thermoelements are connected to fans installed in the upper part of the housing, characterized in that under the thermoelements on the upper inner surface of the housing, cylindrical protrusions with holes are coaxially installed, and the height of the cylindrical protrusions decreases from the inner cylindrical protrusion to the outer, and the size of the holes - from external to internal, inclined rectangular ones are installed between the vertical heat exchange fins partitions with triangular-shaped windows in the lower part and horizontally located cylindrical projections in the upper part in the area of cylindrical projections.