SU1763841A1

SU1763841A1 - Thermoelectric heat exchanger

Info

Publication number: SU1763841A1
Application number: SU904883512A
Authority: SU
Inventors: Тагир Абдурашидович Исмаилов; Юрий Николаевич Цветков; Александр Борисович Сулин; Аслан Беделович Гусейнов; Надир Рагимжанович Салманов; Исмаил Рамазанович Керимов
Original assignee: Дагестанский Политехнический Институт
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1992-09-23

Description

1one

(21)4883512/06 (22)21.11.90 (46)23.09.92. Бюл. №35(21) 4883512/06 (22) 21.11.90 (46) 09/23/92. Bul No. 35

(71)Дагестанский политехнический институт(71) Dagestan Polytechnic Institute

(72)Т.А.Исмаилов, Ю.Н.Цветков, А.Б.Сулин, А.Б.Гусейнов, Н.Р.Салманов и И.Р.Каримов (56) Авторское свидетельство СССР(72) T.A. Ismailov, Yu.N. Tsvetkov, A. B. Sulin, A. B. Huseynov, N. R. Salmanov and I. R. Karimov (56) USSR author's certificate

№ 1483234, кл. F 28 F13/14, 1989No. 1483234, cl. F 28 F13 / 14, 1989

Патент США № 4634803, кл. Н 01 LUS patent number 4634803, class. H 01 L

35/28, опублик. 1987.35/28, published. 1987

Авторское свидетельство СССРUSSR author's certificate

№439252, кл. Н 01 L 35/02, 1973.No. 439252, cl. H 01 L 35/02, 1973.

(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕПЛООБМЕННИК(54) THERMOELECTRIC HEAT EXCHANGER

(57) Использование: в теплотехнике. Сущность изобретени : теплообменник содержит коаксиально расположенные внешнюю и внутреннюю трубы. Последн снабжена продольными ребрами 2, каждое из которых имеет теплоизолированный участок, размещенный внутри внешней трубы, и участок, расположенный снаружи внешней трубы. Последн выполнена с радиальными отверсти ми под ребра, имеющими наружные отбортовки 4, а между ними и ребрами 2 размещены термоэлектрические элементы. 5 ил.(57) Use: in heat engineering. SUMMARY OF THE INVENTION: A heat exchanger comprises coaxially arranged outer and inner tubes. The latter is provided with longitudinal ribs 2, each of which has a heat-insulated portion located inside the outer tube and a portion located outside the outer tube. The latter is made with radial holes under the ribs having outer flanges 4, and thermoelectric elements are placed between them and the ribs 2. 5 il.

Изобретение относитс к области теплообмена и может быть использовано дл интенсификации теплопередачи.The invention relates to the field of heat transfer and can be used to intensify heat transfer.

В теплообменнике передача тепла осуществл етс через стенку, раздел ющую потоки двух сред, эффективность теплопередачи при этом определ етс коэффициентом теплопередачи и располагаемым температурным напором.In a heat exchanger, heat is transferred through the wall separating the flows of the two media, the heat transfer efficiency being determined by the heat transfer coefficient and the available temperature pressure.

Известны устройства, в которых дл интенсификации теплопередачи используютс различные механические воздействи на процесс истечени теплоносител путем изменени проходного сечени каналов, сообщени потоку пульсирующего движени , создани в стенках каналов зон с различной теплопроводностью и т.п. Все эти воздействи направлени на увеличение коэффициента теплопроводности, как, например, в 1.Devices are known in which, in order to intensify heat transfer, various mechanical effects are applied on the process of heat carrier outflow by changing the flow area of the channels, telling the flow of pulsating motion, creating zones with different heat conductivity in the walls of the channels, and the like. All these effects of direction on the increase of the coefficient of thermal conductivity, as, for example, in 1.

Известны также технические решени в которых интенсификаци достигаетс за счет изменени температурного напора между потоками двух сред, разделенных стенкой,Technical solutions are also known in which intensification is achieved by varying the temperature difference between the flows of two media separated by a wall,

Одним из таких решений вл етс устройство , описанное в 2. Это устройство содержит несколько термоэлектрических модулей (ТЭМ), на одной стороне каждого из которых имеетс рабочий канал, куда поступает рабоча жидкость с заданной начальной температурой, а на другой - теплообменник, куда поступает втора жидкость при заданной начальной температуре, протекающа в заданном направлении по отношению к потоку рабочей жидкости.One of these solutions is the device described in 2. This device contains several thermoelectric modules (TEM), on one side of each of which there is a working channel to which the working fluid flows with a given initial temperature, and on the other is a heat exchanger to which the second fluid at a given initial temperature, flowing in a given direction relative to the flow of the working fluid.

Наиболее близким к предлагаемому решению вл етс теплообменник 3, используемый в генераторе дл термоэлектрического преобразовани энергии.Closest to the proposed solution is the heat exchanger 3 used in the generator for thermoelectric power conversion.

VIVI

ОABOUT

Сл 00Sl 00

ЈJ

оabout

Этот теплообменник содержит коакси- ально расположенные внутреннюю и внешнюю трубы, по которым протекают потоки сред с различной температурой, термоэлектрические элементы, расположенные на внешней поверхности внутренней трубы и защищенные от потока чехлом, и турбулиза- тор потока во внешней трубе, выполненный в виде проволочной спирали.This heat exchanger contains coaxially arranged inner and outer tubes through which fluxes of media with different temperatures flow, thermoelectric elements located on the outer surface of the inner tube and protected from the flow by the cover, and a flow turbulator in the outer tube made in the form of a wire helix. .

Недостатками указанного устройства вл ютс недостаточные эффективность теплообмена и эксплуатационна надежность , т.к. термоэлектрические элементы расположены внутри трубы, к ним нет доступа , что исключает возможность замены от- дельных испортившихс элементов.The disadvantages of this device are insufficient heat exchange efficiency and operational reliability, since thermoelectric elements are located inside the pipe; there is no access to them, which excludes the possibility of replacing individual damaged elements.

Целью предлагаемого изобретени вл етс устранение указанных недостатков, т.е. интенсификаци теплообмена и повышение эксплуатационной надежности.The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, i.e. Intensification of heat exchange and increased operational reliability.

Дл достижени этой цели предлагаетс теплообменник, в котором внутренн труба выполнена с продольными ребрами, выход щими н поверхность внешней трубы через выполненные в последней ради- альной щели (отверсти ), снабженные отбортовками. Термоэлектрические элементы расположены между отбортовками и ребрами в тепловом контакте с ними своими первыми и вторыми спа ми. Причем, участ- ки ребер, расположенные внутри внешней трубы,теплоизолированы.To achieve this goal, a heat exchanger is proposed, in which the inner tube is made with longitudinal ribs extending onto the surface of the outer tube through the last radial slots (openings) provided with flanges. The thermoelectric elements are located between the flanging and the fins in thermal contact with them by their first and second spans. Moreover, the rib sections located inside the outer pipe are insulated.

На фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг.2 - изменение температур потоков TI и Та по длине обычного пр моточного теплообменника; на фиг.З - то же, по длине предлагаемого теплообменника; на фиг.4 - применение изобретени в пр моточном теплообменнике; на фиг.5 -то же, в противоточном,1 shows the proposed heat exchanger; FIG. 2 shows the variation in the temperatures of the streams TI and Ta along the length of a conventional direct-flow heat exchanger; on fig.Z - the same, along the length of the proposed heat exchanger; Fig. 4 illustrates the application of the invention in a flow heat exchanger; figure 5 is the same, in countercurrent,

На этих фиг. t - температура, I - длина теплообменника, L- длина участка теплообменника , на котором внутренн труба снабжена продольными ребрами и установлены термоэлектрические элементы.In these FIG. t is the temperature, I is the length of the heat exchanger, L is the length of the section of the heat exchanger on which the inner tube is provided with longitudinal ribs and thermoelectric elements are installed.

Предлагаемое устройство представл ет собой теплообменник типа труба в трубе, в котором происходит передача тепла между потоками с температурами Ti и Та. На стенке 1, раздел ющей потокитеплоносите- лей Ti и Та, установлены продольные ребра 2, имеющие тепловой контакт с потоком Ti и теплоизолированный от потока Т2. На участке выхода ребер 2 на поверхности внешней трубы через выполненные в последней радиальные отверсти с ними контактируют первые спаи ТЭМ 3, вторые спаи которых через отбортовки 4 радиальных отверстий и стенку внешней трубы наход тс в тепловом контакте с потоком Т2.The proposed device is a tube-in-tube heat exchanger in which heat is transferred between the streams with temperatures Ti and Ta. On the wall 1 separating the fluxes of Ti and Ta, the longitudinal ribs 2 are installed, which are in thermal contact with the Ti flux and thermally insulated from the T2 flux. At the exit of the ribs 2 on the surface of the outer pipe, through the radial holes made in the latter, the first junctions of TEM 3 contact them, the second junctions of which through the flanges 4 radial holes and the wall of the outer pipe are in thermal contact with the flow T2.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Если тепло передаетс от потока, протекающего по внутренней трубе, к потоку во внешней трубе, т.е. Ti Та, то дл интенсификации теплопередачи включают ток питани ТЭМ 3 такой пол рности, чтобы тепло поглощалось первыми спа ми ТЭМ, наход щимис в тепловом контакте с ребрами 2. При этом понижаетс температура стенки 1, что увеличивает температурный напор от потока с температурой Ti и, следовательно, интенсифицируетс теплопередача. Тепло, выдел емое на вторых спа х ТЭМ, через отбортовки 4 передаетс стенке внешней трубы, увеличива ее температуру относительно температуры Т2, что включает эту стенку в теплообмен, также интенсифициру теплопередачу. Сила тока питани ТЭМ выбираетс такой, чтобы температура стенки 1 не становилась ниже температуры потока во внешней трубе, т.е. Та.If heat is transferred from the flow through the inner tube to the flow in the outer tube, i.e. Ti Ta, then, to intensify heat transfer, turn on the TEM 3 supply current of such a polarity that heat is absorbed by the first TEM slots that are in thermal contact with the fins 2. At the same time, the temperature of wall 1 decreases, which increases the temperature from the flow with temperature Ti and therefore, heat transfer is intensified. The heat released at the second spas of TEM is transferred through the flanges 4 to the wall of the outer pipe, increasing its temperature relative to the temperature T2, which includes this wall in the heat exchange, also to the heat transfer intensifier. The supply current TEM is chosen such that the temperature of wall 1 does not become lower than the flow temperature in the outer tube, i.e. Ta

В случае, если тепло передаетс от потока во внешней трубе к потоку во внутренней , т.е. если Ti Та, то пол рность тока питани мен етс и его сила выбираетс таким образом, чтобы температура стенки 1 не становилась выше температуры Та.In the event that heat is transferred from the flow in the outer tube to the flow in the inner tube, i.e. if Ti Ta, then the polarity of the supply current changes and its strength is chosen so that the temperature of wall 1 does not become higher than the temperature Ta.

Как известно, в пр моточном теплообменнике наиболее эффективно работают участки теплообменной поверхности со стороны входа потоков теплоносителей (фиг.2), далее теплопередача менее эффективна. Поэтому применение предлагаемого изобретени в таких теплообменниках целесообразно в зоне низких температурных напоров, т.е. ближе к выходу теплоносителей (фиг.З и 4). Дл противоточных теплообменников целесообразно выполнить внутреннюю трубу с продольными ребрами по всей длине (фиг.5).As is well known, in a direct-flow heat exchanger, sections of the heat-exchange surface work most efficiently on the inlet side of the coolant flows (Fig. 2), then heat transfer is less efficient. Therefore, the application of the invention in such heat exchangers is advisable in the zone of low temperature pressure, i.e. closer to the outlet coolants (fig.Z and 4). For counterflow heat exchangers, it is advisable to make an inner tube with longitudinal ribs along the entire length (figure 5).

Интенсификаци теплопередачи при применении предлагаемого изобретени достигаетс , как за счет использовани термоэлектрических модулей, так и за счет включени в теплообмен стенки внешней трубы, а эксплуатационна надежность увеличиваетс за счет расположени термоэлектрических элементов на поверхности теплообменника, что обеспечивает надежную их работу и возможность быстрой замены отдельных испортившихс элементов.Intensification of heat transfer in the application of the proposed invention is achieved both by using thermoelectric modules and by including the outer pipe wall in heat exchange, and operational reliability is increased by arranging thermoelectric elements on the surface of the heat exchanger, which ensures their reliable operation and the ability to quickly replace individual damaged ones. items.

Claims

The invention of thermoelectric heat exchanger containing coaxially arranged inner and outer tubes and thermoelectric elements, characterized in that, in order to increase the intensification of the heat exchanger and operational

reliability, the inner tube is made with longitudinal ribs, each of which has a heat-insulated portion located inside the outer tube and a portion located outside the outer tube.

the latter is made with radial holes under the ribs having outer flanges, and thermoelectric elements are located between the flanges and the ribs.

FIG. 2

1763841

With an inte / fukator

shchshshshshshshshschzppashshgg

шшшЈ1шзшт1ашт ±

Fig.Z

Я00ЛШ & Л7вК

+ d

-B

Fig.b

g j