Теплообменный аппарат

 

Изобретение относится к теплообменной технике и м.б. использовано а силовых установках, системах отопления транспортных средств и домов, например, использующих солнечную и геотермальную энергию. Цель изобре

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) д11 4 F 28 П 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ 1КНТ СССР (21) 4295832/24-06 (22) 05.08.87 (46) 30.03.89. Бюл. М 12 (75) Г.П.Большаков (53) 62 1.565.94 (088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

Ф 756173, кл. F 28 D 7/00, 1978. (54) TEIIJIOOSMEHHbN АППАРАТ (57) Изобретение относится к теплообменной технике и м.б. использовано а силовых установках, системах отопления транспортных средств и домов, например, использующих солнечную и геотермальную энергию. Цель изобре1469279 тения — интенсификация теплообмена путем периодического изменения направления движения среды межтрубного пространства. Пучки теплообменных труб 4 размещены в кожухе 1, расположены послойно взаимно перпендикулярно в смежных слоях и закреплены концами в трубных досках. Порционный поршневый дозатор выполнен в виде установленного в корпусе подвижного поршня, снабженного продольными проточками 46, 49, 50» 53„ 56; 59, 61, 62, 65, 66 и 69 и радиальными отверстиями 47 и 48. По оси поршня расположен двухпозиционный золотниковый распределитель, снабженный кольцевыми ка: авками. Входные и выходные отверстия 39, 43, 56 и 44, 40, Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в силовых установках, системах отопления транспортных средств и домов, например, использующих солнечную и геотермальную энергию.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена путем периодического изменения направления движения среды межтрубного пространства.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого теплообменного аппарата, ис". польэуемого в системе отопления жилого дома; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. i; на фиг.5 — сечение Г-Г на фиг.1; на фиг.6 — сечение Д-Д на фиг.1; на фиг.7 — сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг,8 — сечение Ж-Ж на фиг. 1.

Теплообменный аппарат состоит из собственно теплообменника и поршневого доэатора. Теплообменник образован кожухом 1 в виде прямоугольной рамки, крышками 2 и 3 и теплообменным блоком, состоящим иэ капиллярных трубок 4 и трубных досок 5-8, охватывающих пучки трубок 4 с четырех сторон. Трубки 4 расположены послойно со взаимно перпендикулярной ори41 корпуса сообщены с коллектопагпг среды межтрубного пространства л гя поочередного подвода и отвода пос— ледней. Периодическое изменение направления движения жидкости исключает возможность появления застойных эов с пониженным давлением, где могли бы скапливаться осадки и образовьгваться накипи, снижающие коэффициент теплопередачи. Каждое изменение направления движения жидкости приводит к резкому возрастанию, а затем и понижению давления в межтрубных зазорах, что препятствует появлению на трубах осадков. Всплески давления воздействуют и на внутреннюю поверхность труб, с которых также стряхиваются частицы, налипающие из воздуха. 8 ил, ентацией в смежных слоях. Трубные доски 5-8 образуют прямоугольную рамку, проемы которой обращены к полостям 9 и 10 кожуха 1. По крайней мере

5 горизонтальные трубные доски 5 и 6 имеют выступы для отделения полостей

9и 10 от воздушных полостей 11 и 12 в крышках 2 и 3. Жидкостные полости

9 и 10 отделены от полостей 13 и 14 кожуха 1 выступами 15 в его углах.

В каждой крышке 2 и 3 выполнено по одному выступу 16 (фиг.3), которые после сборки оказываются противоположными и за счет которых из полостей

11 и 13 образована Г-образная камера для приема предварительно подогретого воздуха иэ трубы 17, а из полостей 12 и 14 — Г-образная камера для выпуска горячего воздуха в трубу 18.

Все концФ трубок 4 выходят в Г-образные камеры, благодаря чему воздух проходит только через трубки 4. Подвод воздуха в теплообменник осуществляется побудителем движения 19 через фильтр 20 и рекуператор 21. Горячий воздух из теплообменника по трубке 18 поступает в проницаемую нижнюю панель 22 дома 23. Из помещений дома отработанный воздух через проницаемый потолок удаляется по трубе 24 в рекуператор 21 и далее в атмосферу.

1469279

Циркуляция жидкости 25 по замкнутому контуру осуществляется насосом

26, забирающим ее из коллектора 27 солнечной энергии и нагнетающим по трубе 28 через поршневой дозатор в теплообменник. Две противоположные жидкостные полости 9 и 10 теплообменника при этом соединены с дозатором четырьмя трубами — верхними 29, 30 и нижними 31, 32. Возврат охлажденной жидкости иэ теплообменника в коллектор 27 осуществляется поочередно по трубам 31 и 32, через дозатор и далее по трубе 33.

Дозатор состоит из цилиндрического корпуса 34, поршня 35, двухпозиционного распределителя 36 потоков, крышек 37 и 38, образующих вместе с поршнем 35 левую и правую подпоршневые полости. Корпус 34 в своей средней плоскости имеет следующие .радиальные отверстия: отверстие 39 для впуска жидкости 25 с давлением

Р„ „ из трубы 28, два отверстия 40 и 41 для выпуска в трубы 29 и 30 (поочередно) отмеренных доз жидкости с уменьшенным давлением Р, из правой и левой подпоршневых полостей, два отверстия 42 и 43 для приема иэ труб

32 и 31 (поочередно) охлажденной жидкости с еще более низким давлением

Р, одно отверстие 44 для выпуска У жидкости с давлением Р, в трубу 33, одно резьбовое отверстие для винта

45, предотвращаюшего проворачиваемость поршня 35 относительно корпуса

34. Поршень 35 выполнен со сквозным трехступенчатым отверстием (для размещения распределителя 36), с радиальными отверстиями и окнами и продольными несквоэными проточками на цилиндрической поверхности. Проточка

46 расположена под отверстием 39 кор1 пуса 34 и с ее дна просверлено два симметричных относительно поршня 35 радиальных отверстия 47 и 48, выходящих в диаметрально противоположную проточку 49 на поршне 35, равную по площади проточке 46 и предназначенную для уравновешивания радиальных сил, действующих на поршень 35. Проточка 50 расположена под отверстием

40 и с ее дна в правой половине поршня 35 просверлено сквозное отверстие

51,. выходящее в диаметрально противоположную проточку 52 ° Проточка 53 расположена под отверстием 41 и с ее дна в левой половине поршня 35 просверлена сквозное отверстие 54, выходящее в диаметрально противоположную проточку 55. Проточка 56 расположена под отверстием 42 и сообщена в правой половине поршня 35 сквозньпк отверстием 57 с диаметрально противоположной проточкой 58. Проточка 59 расположена под отверстием 43 и сообщена сквозным отверстием 60 с противоположной проточкой 61 в левой половине поршня 35. Под отверстием

44 расположена проточка 62, сообщенная сквозными отверстиями 63 и 64 с диаметрально противоположной проточкой 65. Две короткие проточки 66, выходящие на торцы поршня 35 и расположенные на одной его образующей, предназначены для ввода через них (и вывода) жидкости в подпоршневые полости. Со дна проточек выполнены продольные окна 67 прямоугольного сечения и длиной, равной шагу расположения кольцевых канавок 68 на распределителе 36. Диаметрально проточкам

66 выполнены равные им две короткие уравновешивающие проточки 69. Распределитель 36 образован из двух одинаковых стержней, имеющих по три канавки 68, расположенных с равным шагом. Стержни соединены друг с другом плоскими торцами после введения их в крайние ступени трехступенчатого осевого отверстия поршня 35, выполненные эксцентрично по отношению к средней ступени 70. Последняя симметрична относительно поршня 35 и имеет длину 1, которая определяет величину осевых смещений распределителя 36. Суммарная длина распределителя больше длины поршня 35 на величину 1. В средней продольной плоскости распределителя 36 после соединения его стержневых частей образуются два серповидных участка, которые поочередно упираются в торцы средней ступени 70 трехступенчатого осевого отверстия поршня 35. Концы распределителя 36 выполнены закругленными и не отнимают у поршня 35 площадь его торцовых поверхностей в начале каждого его хода.

Теплообменный аппарат работает следующим образом.

Через теплообменник прокачиваются во взаимно перпендикулярных направлениях нагреваемый воздух и отдающая тепло жидкость 25, Свежий воздух, забираемый из атмосферы через фильтр обменника, проходит через зазоры между трубками 4 в левую жидкостную полость 9 и иэ нее по трубе 3! входит в дозатор, проходит далее в трубу 33 и по ней возвращается в коллектор 27.

При подходе к крышке 37 распределитель 36 снова автоматически переключается и поршень снова начинает двигаться вправо.

Использование изобретения позволяет интенсифицировать теплообмен как за счет повышения компактности теплообменных поверхностей и турбулиэации жидкости, проходящей в межтрубном пространстве теплообменника, так и за счет периодического изменения направления ее движения. Периодические изменения направлений движения жидкости исключают возможность появления застойных зон с пониженным давлением, где могли бы скапливаться осадки и образовываться накипи, снижающие коэффициент теплопередачи.

Каждое изменение направления движения жидкости приводит к резкому возрастанию и затем понижению давления в межтрубных зазорах, что препятствует появлению на трубках 4 осадков.

Всплески давления жидкости в межтрубных зазорах воздействуют и на внутренние поверхности капиллярных тру- бок 4, с которых также стряхиваются частицы, которые могут налипать из воздуха, что способствует интенсификации теплообмена в теплообменнике.

Теплообменный аппарат, содержащий кожух с размещенными внутри пучками теплообменных труб, расположенных послойно взаимно перпендикулярно в смежных слоях, закрепленных концами в трубных досках, и коллекторы сред трубного и межтрубного пространства, о отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена путем периодического изменения направления движения среды межтрубного пространства, он дополнительно содержит порционный поршневой дозатор этой среды, выпблненный в виде установленного в корпусе подвижного поршня с расположенным по его оси двухпозиционным золотниковым распределителем, причем распределитель снабжен кольцевыми канавками, поршень доза5 1469279 б

20 побудителем движения 19 (насосом), проходит через рекуператор 21 и далее через трубу 17 и полости 11 и 13 поступает s трубки 4, в которых нагревается от жидкости, протекающей

5 через межтрубное пространство. Из трубок 4 воздух попадает в полости

12 и 14 и далее через трубу 18 и проницаемую панель 22 входит в отапливаемые помещения снизу. В рекуператоре 21 уходящая с отработанным воздухом теплота используется на подогрев свежего воэдуха, подаваемого в теплообменник. 15

Жидкость 25 проходит по всем коммуникациям замкнутого циркуляционного контура от напора, создаваемого насосом 26. Поршневой дозатор обеспечивает требуемое периодическое

20 автоматическое изменение направления движения жидкости 25 через зазоры между трубками 4. Периодичность за" висит от объема подпоршневых полостей в дозаторе, а автоматичность 25 обеспечивается самопереключаемостью двухпозиционного распределителя 36 и подвижностью поршня 35 от напора

Р „, жидкости, подаваемой насосом

26. При движении поршня 35 вправо 30 распределитель 36 смещен вправо относительно поршня 35, жидкость проходит в левую подпоршневую полость через конструктивные элементы дозатора. В это .время из правой подпоршневой полости жидкость вытесняется поршнем 35 в трубу 29 через дозатор (фиг.5). Из .трубы 29 жидкость входит в левую жидкостную полость 9, прохо- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я дит через зазоры между трубками 4, отдавая тепло воздуху, в правую полость 10 и из нее по трубе 32 входит в дозатор. Затем жидкость проходит через конструктивные элементы дозатора и по трубе 33 возвращается в коллектор 27. При подходе к крышке

38 распределитель 36 смещается относительно поршня 35 влево на величину

1 и жидкостные потоки переключаются: жидкость иэ продольной проточки 46 начинает поступать в отверстие 48 (фиг.4), из него через канавку 68, окно 67 и проточку 66 (фиг.б) в правую подпоршневую полость. Поршень

35 начинает двигаться влево и жид55 кость иэ левой подпоршневой полости вытесняется в трубу 30.

Иэ трубы 30 жидкость входит в правую жидкостную полость 10 тепло1469279 тора — продольными проточками и радиальными отверстиями, а корпус имеет входные и выходные отверстия, сообщенные с коллекторами среды межтрубного пространства для поочередного подвода в них и отвода последней.

1469279

slt l

Фиг б

1469279

Составитель М.Косоротов

Корректор В.Романенко

Редактор В.Ковтун

Техред М.Дидык

Заказ 1345/43 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101