SU1657891A1

SU1657891A1 - Теплообменное устройство дл динамических аккумул торов скрытого тепла

Info

Publication number: SU1657891A1
Application number: SU867774387A
Authority: SU
Inventors: Андреас Гюнтер; Уве Кеснер; Вольфганг Аренс; Христине Айльдерманн; Томас Фанггенель; Ганс-Гайнс Эмонс; Вольфганг ДИТРИХ; Рудигер Науманн
Original assignee: Академия Строительства (Инопредприятие)
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1991-06-23
Also published as: SE8605619L; SE461546B; AT388046B; JPS62182594A; DD256434A3; SE8605619D0; CH673889A5; ATA332486A; BG50799A1; HUT46141A; HU199980B; DE3642754A1

Abstract

Изобретение может быть использовано дл аккумулировани тепла с использованием теплоты фазового перехода. Цель - увеличение мощности теплопередачи и снижение материалоемкости путем интенсификации теплообмена. Устройство содержит корпус (К) 3 с теплоаккумулирующим веществом (ТВ) 2, претерпевающим фазовое превращение в диапазоне рабочих температур , и наход щимс с ним в пр мом контакте промежуточным теплоносителем (ПТ) 1. В последний погружена греюща теп- лообменна поверхность 4. В К 3 установле- ны нагреваема теплообменна поверхность 5 и дополнительный теплообменник из одной или нескольких труб (Т) 7, погруженный в ТВ 2. Т 7 расположены вдоль конической поверхности с углом наклона к горизонтали. Т 7 могут быть снабжены нижним и/или верхним кольцевыми коллекторами 9 и 10 с расположением последнего в ТВ 2. Т 7 могут быть выполнены с петлеобразными участками. Т 7 может быть выполнена спиральной. Т 7 могут быть снабжены только нижним кольцевым коллектором и выполнены с заглушенными верхними концами. Греющий теплоноситель, протека через Т 7 и греющую теплообмен- ную поверхность 4,расплавл ет ТВ 2, образу в нем канал 8. и испар ет ПТ 1 на теплообменной поверхности 4. Пузыри пара ПТ 1 поднимаютс по каналу 8 и конденсируютс на нагреваемой теплообменной поверхности 5. Теплообмен между ПТ 1 и ТВ 2 интенсифицирован за счет наклона Т 7, улучшающего контакт паровых пузырей и ТВ 2. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. {л С о ел VJ 00 ю

Description

Изобретение относитс к теплотехнике и может быть использовано дл аккумулировани тепла с использованием теплоты фазового перехода.

Известные технические решени направлены , в основном на решение двух типов задач: на использование веществ с возможно большей скрытой теплотой фазового перехода дл повышени компактности , а также на использование веществ и добавочных элементов, компенсирующих отрицательное вли ние на теплообмен с теплоаккумулирующим веществом (патент ГДР N 154126, кл. F 24 Н 7/02, опублик. 1982).

Дл таких технических решений характерно применение сред, транспортирующих тепло, которые дл повышени мощности теплопередачи привод тс в движение и наход тс в пр мом контакте с веществом , мен ющим агрегатное состо ние. Тепло транспортируют с помощью жидкостей с высокой температурой кипени , например масел, которые при теплообмене наход тс в жидком состо нии, или с помощью легкокип щих жидкостей, например хладагентов, испар ющихс и конденсирующихс при теплообмене. При этом важно условие нерастворимости контактирующих сред одна в другой.

Движение сред, транспортирующих тепло, может осуществл тьс с помощью насосов (авторское свидетельство СССР № 1455170, кл. F 24 Н 7/02. 14.07.86), либо с использованием естественной конвекции, в частности с использованием кипени .

При этом проблемой вл етс непроницаемость теплоаккумулирующего вещества, наход щегос в твердой фазе. Перемешивание с ним труднокип щих жидкостей либо невозможно, либо требует применени высоконапорных насосов. Перемешивание легкокип щих жидкостей возможно только через капилл ры и трещины в твердом теп- лоаккумулирующем веществе, либо через промежуточные области, возникающие при добавках втеплоаккумулирующее вещество специальных присадок в кристаллическом виде. В этих област х теплопередаче преп тствует противочное движение поднимающегос пара и стекающего вниз конденсата.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство (патент ФРГ № 3010625, кл. С 09 К 5/02, опублик. 1981), содержащее корпус с теплоаккумулирующим веществом, претерпевающим фазовое превращение в диапазоне рабочих температур, и наход щимс с ним в пр мом контакте промежуточным теплоносителем, погруженную в

последний греющую теплообменную поверхность , а также нагреваемую теплообменную поверхность и дополнительный теплообменник из труб, погруженный в теплоаккумулирующее вещество.

В данном устройстве трубы дополнительного теплообменника, расположенные вертикально, расплавл ют вокруг себ теп- лоаккумулирующее вещество, создава в

последнем вертикальные каналы дл циркул ции промежуточного теплоносител , что улучшает теплообмен в случае применени труднокип щих промежуточных теплоносителей .

Недостатком известного устройства вл етс невысока мощность теплопередачи при использовании легкокип щих промежуточных теплоносителей из-за отсутстви контакта пузырей пара промежуточного

теплоносител с теплоаккумулирующим веществом в упом нутых вертикальных каналах . Применение средств, увеличивающих поверхность теплообмена в этих каналах и внутри теплоаккумул торного вещества

(оребрени , решеток и т.п.), повышает материалоемкость и затрудн ет процессы кипени и конденсации.

Цель изобретени - увеличение мощности теплопередачи и снижение материалоемкости устройства путем интенсификации теплообмена между теплоаккумулирующим веществом и промежуточным теплоносителем .

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - то же, с трубами допол- нительноготеплообменника,

выполненными с петлеобразными участками; на фиг.З - то же, с трубой дополнительного теплообменника, выполненной спиральной; на фиг.4 - то же, с заглушенными трубами дополнительного теплообменника.

Теплообменное устройство дл динамических аккумул торов скрытого тепла содержит герметичный корпус 3 с

теплоаккумулирующим веществом 2, претерпевающим фазовое превращение в диапазоне рабочих температур, и наход щимс с ним в пр мом контакте промежуточным теплоносителем 1. В последний погружена

0 греюща теплообменна поверхность 4. В корпусе установлены нагреваема теплообменна поверхность 5 и дополнительный теплообменник из одной или нескольких труб 7, погруженный в теплоаккумулирую5 щее вещество 2. Одна или несколько труб 7 дополнительного теплообменника расположены вдоль воображаемой конической поверхности с углом наклона а50-85° к горизонтали.

Трубы 7 дополнительного теплообменника могут быть снабжены нижним и/или верхним кольцевыми коллекторами 9 и 10 соответственно, причем последний расположен в зоне теплоаккумулирующего вещества 2.

Трубь- 7 дополнительного теплообменника могут быть выполнены с петлеобразными участками (фиг.2).

Труба 7 дополнительного теплообменника может быть выполнена спиральной и полностью погружена в теплоаккумулирую- v зе вещество 2 (фиг 3).

Трубы 7 дополнительного теплообменника могут быть снабжены только нижним кольцевым коллектором 9 и выполнены с заглушенными верхними концами.

Теплообменное устройство снабжено входной 14 и выходной 15 камерами греющего теплоносител , обратным трубопроводом 6. Нагреваема теплообмен па поверхность 5 установлена в зоне 13 отвода тепла.

В теплоаккумулирующем веществе 2 в результате его расплавлени образован канал 8. Позици ми II и 12 обозначены направлени движени соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей.

Теплообменное устройство дл динами ческих аккумул торов скрытого тепла работает следующим образом.

Греющий теплоноситель подают из камеры 14 в греющую теплообменную поверхность 4 и параллельным потоком в одну или несколько труб дополнительного теплообменника . Из последнего греющий теплоноситель после отбора от него тепла по обратному трубопроводу 6 попадает в камеру 15 и отводитс из устройства в направлении 11.

Нагреваемый теплоноситель подают в нагреваемую теплообменную поверхность 5 (направление подачи обозначено позицией 1.2), где он нагреваетс , отбира тепло от пара промежуточного теплоносител 1, и отвод т из устройства к потребителю тепла (не показан).

При протекании греющего теплоносител через одну или несколько труб 7 допол- нительноготеплообменника,

расположенные в толще теплоаккумулирующего вещества 2, последнее плавитс , образу вдоль труб 7 соответственно один или несколько каналов 8, открыва доступ промежуточному теплоносителю 1 в зону 13 отвода тепла в верхней части корпуса 3 Одновременно в результате протекани греющего теплоносител через греющую теплообменную поверхность 4 промежуточный теплоноситель1, заполн ющий нижнюю часть корпуса 3 (что может быть достигнуто за счет разности плотностей промежуточного теплоносител 1 и теплоак- 5 кумулирующего вещества 2), испар етс на греющей теплообменной поверхности 4. Образующиес паровые пузыри промежуточного теплоносител 1 поднимаютс по наклонным каналам (или канату) 8, вступа

10 в контакт с еще не расплавленным теплоак- кумулирующим веществом 2, Температура плавлени последнего, естественно, должна быть ниже температуры кипени промежуточного теплоносител 1. Паровые

5 пузыри нагревают и расплавт ют теплоак- куг.;улирующее вещество 2 Пар промежуточного теплоносител 1 конденсируетс на нагреваемой теплообменной поверхности 5, отдава тепло протекающему через нее

0 нагреваемому теплоносителю, а конденсат стекает в канал 8 и ча его стенке снова вступает в контакт с теплоэккумулирующим веществом 2. Достигнув греющей теплообменной поверхности 4, конденсат вновь ис5 пэр етс и цикл повтор етс

Как показали эксперименты, протекание 8% греющего теплоносител (от полного его расхода) через трубки 7 дополнительного теплообменника, распо0 ложенные, например, под углом и - 78° к горизонтали, позвол ет увеличить мощность теплообменного устройства по передаче тепла на 20%.

Теплообмен между промежуточным

5 теплоносителем 1 и теплоэккумулирующим веществом 2 интенсифицирован за счет наклона труб 7 дополнительного теплообмен- ника, обеспечивающего тесное контактирование паровых пузырей с тепло0 аккумулирующим веществом 2.

Claims

Формула изобретени

1 Теплообменное устройство дл дина- 5 мических аккумул торов скрытого тепла, содержащее корпус с теплоэккумулирующим веществом, претерпевающим фазовое превращение в диапазоне рабочих температур, и наход щимс с ним в пр мом контакте 0 промежуточным теплоносителем, погруженную а последний греющую теплообменную поверхность, а также нагреваемую теплообменную поверхность и дополнительный теплообменник из одной или не- 5 скольких труб, погруженный з теплоакк/мулирующее вещество, отличающеес тем, что, с целью увеличени мощности теплопередачи и снижени материалоемкости путем интенсификации теплообмена между теплоаккумулирующим

веществом и промежуточным теплоносителем , одна или несколько труб дополнительного теплообменника расположены вдоль конической поверхности с углом наклона 50-85° к горизонтали.
2.Устройство поп.1,отличающее- с тем, что трубы дополнительного теплообменника снабжены нижним и/или верхним кольцевыми коллекторами, причем последний расположен в зоне теплоаккуму- лирующего вещества.
3.Устройство по пп.1 и 2, отличающее с тем, что трубы дополнительного

0

теплообменника выполнены с петлеобразными участками.
4.Устройство поп.1,отличающее- с тем, что труба дополнительного теплообменника выполнена спиральной и полностью погружена в теплоаккумулирующее вещество.
5.Устройство поп.1,отличающее- с тем, что трубы дополнительного теплообменника снабжены нижним кольцевым коллектором и выполнены с заглушенными верхними концами.

77

15

У.«л/У. : :xj

/

Фиг. 2

Ъ 9

Фие.З

13

/