WO2016082843A1 - Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова - Google Patents
Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016082843A1 WO2016082843A1 PCT/EA2014/000020 EA2014000020W WO2016082843A1 WO 2016082843 A1 WO2016082843 A1 WO 2016082843A1 EA 2014000020 W EA2014000020 W EA 2014000020W WO 2016082843 A1 WO2016082843 A1 WO 2016082843A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat
- sheet
- coolant
- exchange
- space
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
Definitions
- the invention relates to the field of heat engineering and can be used in heat exchangers and reactors for the transfer of heat.
- the prior art apparatuses are reactors, which are a kind of tank with a cylindrical lateral surface, to which heat must be supplied from the outside. Heat sources are located outside the tank. To solve this problem, it is necessary to organize the removal of heat from heat sources and the transfer of its surface to the reactor.
- the reactor and heat sources are placed inside a certain external vessel, and the space formed between the internal and external vessel, where the heat sources are located, is filled with coolant.
- the coolant removes heat from the heat sources and transfers it to the surface of the reactor.
- Inorganic liquid coolants are known from the prior art, which include liquid metals and their alloys, for example, tin, lead, alloys of Wood, Rose and others. These coolants are characterized by a high temperature range of their application, provide a uniform heating temperature and good heat transfer conditions. The use of metals and alloys as heat carriers makes it possible to achieve fine temperature control due to their high thermal conductivity.
- metals and alloys as heat carriers.
- lithium, potassium, sodium, sodium and potassium alloys, gallium, bismuth, lead, tin, alloys based on them and others are used as metal coolants.
- These coolants have significant advantages over organic and salt ones in relation to thermophysical properties and temperature limits of application.
- high-temperature coolants liquid-metal ones have the highest thermal resistance.
- liquid coolants usually have a high melting point, they need to be warmed up at start-up, which lengthens start-up operations.
- the technical result of the invention is to increase the thermal conductivity in the vertical direction, increase the uniformity of temperature throughout the volume of the coolant, increase the heating rate of the coolant and accelerate launch operations. It is possible to intensify heat transfer and reduce the uneven distribution of temperature along the height of the heat exchanger by placing a sheet of metal wound with respect to the internal capacity of the metal with high thermal conductivity in the space between the two containers. The development of the inner surface leads to an increase in the intensity of heat transfer. The longitudinal placement of the sheet increases linear thermal conductivity in the vertical direction by 2-3 times, eliminates the uneven distribution of temperature along the height of the heat exchanger. The method allows to achieve a temperature difference of not more than 1 K at any two points in the volume of the zone filled with a metal coolant.
- the technical result is achieved in that a sheet of a material with high thermal conductivity, wound relative to the internal capacity, is placed in the heat exchange space of the reactor, making holes in the sheet for free circulation of the coolant, fill the space with a liquid, mainly metallic, coolant, and heat flow from heat sources to the surface of the inner tank.
- FIG. 1 shows a variant of a device that implements the method according to this invention, consisting of a heat exchange surface of the reactor (1), heat sources (2), nozzles (3) with holes (4), coolant (5), and the surface of the outer tank (6).
- FIG. 2 shows a section A — A in FIG. 1 illustrating an embodiment of the device of the present invention.
- the method is as follows. In the space between two coaxial containers with cylindrical lateral surfaces, where one or more heat sources is located (2), a sheet of material with high thermal conductivity, wound relative to the internal container, is placed, making holes in the sheet (4) for free circulation of the coolant (5), fill the space with a liquid coolant (5), mainly metal, heat the coolant (5) and transfer heat from heat sources (2) to the surface of the inner tank.
- a device for implementing the method of intensifying heat transfer can be carried out as follows.
- the heat exchanger consists of two tanks with cylindrical side surfaces. Tanks are located coaxially, and one of them is inside the other. Heat is transferred to the surface of the inner tank.
- heat sources (2) of any type (for example, heating elements, or a tubular structure with flue gas inside the tubes).
- the space between the containers is filled with coolant (5).
- the nozzle (3) is preferably made of a continuous single sheet of metal having a cylindrical shape and located in the space between the heat exchange surface of the heat exchanger and the heat sources coaxially to the heat exchange surface of the heat exchanger.
- holes (4) are made in the nozzle sheet.
- the nozzle according to one of the possible variants of implementation may be a package of sheets wound in layers relative to the inner container, forming longitudinal channels for the passage of coolant.
- the sheets are preferably made of metal having high thermal conductivity, for example, copper, nickel, aluminum, stainless steel.
- the method allows to avoid local overheating zones, to increase the efficiency of using the useful area of the reactor, to obtain a more uniform distribution of the heat flux towards the heat exchange surface of the reactor.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано и тепяообменных аппаратах и реакторах дя« осуществления передачи тепла. Согласно изобретению, при реализации способа технический результат достигается тем, что в теплообменном пространстве реактора-теплообменника размешают навитый относительно внутренней емкости лист из материала с высокой теплопроводностью, проделав в листе отверстия для свободной циркуляции теплоносителя, заполняют пространство жидким, преимущественно металлическим, теплоносителем, отводят тепловой поток от источников тепла к поверхности внутренней емкости, Развитие внутренней поверхности ведет к увеличению интенсивности теплообмена. Продольное размещение листа увеличивает линейную теплопроводность в вертикальном направлении в 2-3 раза, ведет к устранению неравномерности распределения температуры по высоте теплообменного аппарата, Способ позволяет добиться разности температур не более 1 К в любых даух точках объема зоны, заполненной металлическим теплоносителем. Способ позволяет избежать локальных зон перегрева, увеличить «эффективность использования полезной площади реактора, получить более равномерное распределение теплового потока в направлении к теплообмениой поверхности реактора.
Description
СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах и реакторах для осуществления передачи тепла.
Из уровня техники известны аппараты-реакторы, представляющие собой некую емкость с цилиндрической боковой поверхностью, к которым необходимо извне подвести тепло. Источники нагрева расположены снаружи емкости. Для решения этой задачи необходимо организовать отвод тепла от источников нагрева и передачу его поверхности реактора.
В этом случае реактор и источники нагрева размещают внутри некой внешней емкости, а пространство, образовавшееся между внутренней и внешней емкостью, где оказались источники нагрева, заполняют теплоносителем. Теплоноситель отводит тепло от источников нагрева и передает его поверхности реактора.
Из уровня техники известны неорганические жидкие теплоносители, к числу которых относятся жидкие металлы и их сплавы, например, олово, свинец, сплавы Вуда, Розе и другие. Эти теплоносители характеризуются высоким температурным интервалом их применения, обеспечивают равномерную температуру обогрева и хорошие условия теплообмена. Применение в качестве теплоносителей металлов и сплавов позволяет достичь тонкого регулирования температуры вследствие их высокой теплопроводности. В настоящее время в качестве металлических теплоносителей применяют литий, калий, натрий, сплавы натрия и калия, галлий, висмут, свинец, олово, сплавы на их основе и другие. Эти теплоносители имеют существенные преимущества перед органическими и солевыми в отношении теплофизических свойств и температурных пределов применения. Среди высокотемпературных теплоносителей жидкометаллические имеют самую высокую термическую стойкость.
Так как жидкие теплоносители имеют обычно высокую температуру плавления, необходим их разогрев при пуске, что удлиняет пусковые операции.
Техническим результатом изобретения является увеличение теплопроводности в вертикальном направлении, увеличение однородности температуры по всему объему теплоносителя, увеличение скорости прогрева теплоносителя и ускорение пусковых операций.
Интенсифицировать теплообмен, уменьшить неравномерность распределения температуры по высоте теплообменного аппарата можно путем размещения навитый относительно внутренней емкости листа металла с высокой теплопроводностью в пространстве между двумя емкостями. Развитие внутренней поверхности ведет к увеличению интенсивности теплообмена. Продольное размещение листа увеличивает линейную теплопроводность в вертикальном направлении в 2-3 раза, ведет к устранению неравномерности распределения температуры по высоте теплообменного аппарата. Способ позволяет добиться разности температур не более 1 К в любых двух точках объема зоны, заполненной металлическим теплоносителем.
Согласно изобретению, при реализации способа технический результат достигается тем, что в теплообменном пространстве реактора-теплообменника размещают навитый относительно внутренней емкости лист из материала с высокой теплопроводностью, проделав в листе отверстия для свободной циркуляции теплоносителя, заполняют пространство жидким, преимущественно металлическим, теплоносителем, отводят тепловой поток от источников тепла к поверхности внутренней емкости.
По совокупности признаков не обнаружены способ интенсификации теплообмена, а также устройство для реализации способа, аналогичные предлагаемому.
На Фиг. 1 представлен вариант устройства, реализующего способ по данному изобретению, состоящий из теплообменной поверхности реактора (1), источников тепла (2), насадки (3) с отверстиями (4), теплоносителя (5), поверхности наружной емкости (6). На Фиг. 2 представлен разрез А— А на Фиг. 1 , поясняющий вариант устройства по данному изобретению.
Способ осуществляют следующим образом. В пространстве между двумя соосными емкостями с цилиндрическими боковыми поверхностями, где расположен один или несколько источников тепла (2), размещают навитый относительно внутренней емкости лист из материала с высокой теплопроводностью, проделав в листе отверстия (4) для свободной циркуляции теплоносителя (5), заполняют пространство жидким теплоносителем (5), преимущественно металлическим, разогревают теплоноситель (5) и осуществляют передачу тепла от источников тепла (2) к поверхности внутренней емкости.
Устройство для реализации способа интенсификации теплообмена может быть осуществлено следующим образом. Теплообменный аппарат представляет собой две емкости с цилиндрическими боковыми поверхностями. Емкости расположены соосно, причем одна из них находится внутри другой. Передача тепла осуществляется к поверхности внутренней емкости. В пространстве между двумя емкостями расположены источники тепла (2) любого типа (например, ТЭНы, или трубчатая конструкция с
дымовыми газами внутри трубок). Пространство между емкостями заполнено теплоносителем (5).
Насадка (3) предпочтительно изготовлена из сплошного одиночного листа металла, имеющего цилиндрическую форму, и расположенного в пространстве между теплообменной поверхностью теплообменника и источниками нагрева коаксиально теплообменной поверхности теплообменника. Для свободного контакта теплоносителя (5) с теплообменной поверхностью реактора (1) в листе насадки сделаны отверстия (4).
Насадка по одному из возможных вариантов реализации может представлять собой пакет послойно навитых относительно внутренней емкости листов, образующих продольные каналы для прохода теплоносителя. Листы предпочтительно изготовлены из металла, обладающего высокой теплопроводностью, например, меди, никеля, алюминия, нержавеющей стали.
Способ позволяет избежать локальных зон перегрева, увеличить эффективность использования полезной площади реактора, получить более равномерное распределение теплового потока в направлении к теплообменной поверхности реактора.
Claims
1. Способ интенсификации теплообмена, отличающийся в том, что в пространстве между двумя соосными цилиндрическими емкостями, где расположен один или более источников тепла, и в котором происходит передача тепла от источников тепла к поверхности внутренней емкости, размещают навитый относительно внутренней емкости лист из материала с высокой теплопроводностью, проделав в листе отверстия для свободной циркуляции теплоносителя, заполняют пространство жидким, преимущественно металлическим, теплоносителем, отводят тепло от источников тепла к поверхности внутренней емкости.
2. Способ по п. 1 , при котором в качестве материала жидкого металлического теплоносителя используется сплав олова и свинца.
3. Способ по п. 1 , при котором в качестве материала листа используется медь, никель, алюминий, нержавеющая сталь.
4. Устройство для реализации способа интенсификации теплообмена, содержащее теплоноситель и один или более источников тепла, а также навитый относительно внутренней емкости лист из материала с высокой теплопроводностью с проделанными в листе отверстиями для свободной циркуляции теплоносителя, заполняющих пространство между двумя соосными емкостями с цилиндрическими боковыми поверхностями, находящимися одна внутри другой.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что источником нагрева являются дымовые трубы котла пульсирующего горения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2014/000020 WO2016082843A1 (ru) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2014/000020 WO2016082843A1 (ru) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016082843A1 true WO2016082843A1 (ru) | 2016-06-02 |
Family
ID=56073652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2014/000020 WO2016082843A1 (ru) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2016082843A1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU265906A1 (ru) * | А. Ф. Морозов, В. М. Коломпец , М. А. Гуз | Подогреватель газа | ||
| SU994895A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-02-07 | Предприятие П/Я Р-6837 | Теплообменник |
| SU1562614A1 (ru) * | 1988-07-05 | 1990-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Конструкторский, Проектно-Технологический Центр "Биотехника" | Регенеративный косвенно-испарительный воздухоохладитель |
| EA007521B1 (ru) * | 2001-06-28 | 2006-10-27 | Оутокумпу Ойй | Способ изготовления теплопроводящих труб |
| RU2293253C1 (ru) * | 2005-12-22 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Кимовский радиоэлектромеханический завод" | Котел пульсирующего горения (варианты) |
| RU2518066C2 (ru) * | 2010-04-21 | 2014-06-10 | Кабусики Кайся Тосиба | Ядерный реактор с жидкометаллическим охлаждением и способ отвода от него теплоты |
-
2014
- 2014-11-25 WO PCT/EA2014/000020 patent/WO2016082843A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU265906A1 (ru) * | А. Ф. Морозов, В. М. Коломпец , М. А. Гуз | Подогреватель газа | ||
| SU994895A1 (ru) * | 1981-06-04 | 1983-02-07 | Предприятие П/Я Р-6837 | Теплообменник |
| SU1562614A1 (ru) * | 1988-07-05 | 1990-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Конструкторский, Проектно-Технологический Центр "Биотехника" | Регенеративный косвенно-испарительный воздухоохладитель |
| EA007521B1 (ru) * | 2001-06-28 | 2006-10-27 | Оутокумпу Ойй | Способ изготовления теплопроводящих труб |
| RU2293253C1 (ru) * | 2005-12-22 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Кимовский радиоэлектромеханический завод" | Котел пульсирующего горения (варианты) |
| RU2518066C2 (ru) * | 2010-04-21 | 2014-06-10 | Кабусики Кайся Тосиба | Ядерный реактор с жидкометаллическим охлаждением и способ отвода от него теплоты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6612042B2 (ja) | 太陽熱蓄熱装置 | |
| WO2004088231A3 (en) | Heat exchanger for high purity and corrosive fluids | |
| RU155676U1 (ru) | Змеевиковый теплообменник | |
| Dhaidan et al. | Experimental investigation of thermal characteristics of phase change material in finned heat exchangers | |
| Kemme | HEAT PIPE CAPABILITY EXPERIMENTS. | |
| CN103884218A (zh) | 偏心型径向换热管 | |
| WO2016082843A1 (ru) | Способ интенсификации теплообмена ы устройство для осуществления спосова | |
| US7503289B2 (en) | Enhanced radiant heat exchanger apparatus | |
| JP5523935B2 (ja) | 気化方法及びこれに用いられる気化装置並びに同装置を備えた気化システム | |
| JP2011190955A (ja) | ヒートパイプ製造方法およびヒートパイプ製造装置 | |
| CN202274793U (zh) | 一种换热冷却器 | |
| RU2017134410A (ru) | Устройство охлаждения твердого теплоносителя, предназначенное для точного контроля температуры, подходящее для применения в эндотермическом или экзотермическом процессе | |
| CN204362329U (zh) | 立式厚膜加热器 | |
| JP7233336B2 (ja) | 沸騰伝熱部材、沸騰伝熱部材を備えた冷却器及び沸騰伝熱部材を備えた冷却装置 | |
| CN103175427A (zh) | 一种椭圆型换热翅片管 | |
| JP2017193969A (ja) | 暖房装置 | |
| CN217148618U (zh) | 一种有机废液预热装置 | |
| RU165628U1 (ru) | Термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора | |
| JP2014185815A (ja) | 熱交換装置 | |
| JPH0699754B2 (ja) | 金属管の熱処理方法 | |
| CN203869563U (zh) | 偏心型径向换热管 | |
| CN203069028U (zh) | 一种椭圆型换热翅片管 | |
| CN211215518U (zh) | 一种低温结晶器的加热装置 | |
| JP4325946B2 (ja) | 液体の熱交換モジュール | |
| CN111721147B (zh) | 换热单元及换热反应器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14906850 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14906850 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |