Струйный теплообменник

 

Использование: в области теплообмена и может быть применено в теплсобменных устройствах при высоких значениях плотности теплового потока. Сущность изобретения: струйный теплообменник включает устройство для подачи теплоносителя с соплами 1. Из них он в виде струй поступает на теплообменную поверхность 2 с ребрами 3. Ребра в основании имеют отверстия и размещены с образованием между ними щелевых каналов. Отношение расстояния h от выходного среза сопла до теплообменной поверхности к диаметру d среза сопла удовлетворяет условию ,5. Отношение расстояния а между ребрами к диаметру сопла равно ,5-3. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я} s F 28 F 13/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нйрщщ

K ABT0PCKOMY CBNQETEJlbCTBY

1 (21) 4710411!06 (22) 26.06,89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Б.Н.Юдаев, К.А.Кушнарев, И,Б.Молодцов, B.А,Туманов и К.Н.Агафонов (56) Юдаев 6,H., Михайлов M,Ñ., Савин В.К, Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. М.: Машиностроение, 1977..

Дыбан Е.П„Мазур А,И, Конвективный теплообмен при струйном обтекании тел.

Киев. Наукова думка, 1982, Пате нт Ф РГ N 2009035, êë, F 28 F 13/ОО, 1976.

„, Ы,, 1758390 А1 (54) CTPYAHbfA TEAfl006MEHHNK (57) Использование: в области теплоабмена и может быть применено в теплообменных . устройствах при высоких значениях плотности теплового потока. Сущность изобретения; струйный теплообменник включает устройство для подачй теплоносителя с соплами 1. Из них îí s виде струй поступает на теплообменную поверхность 2 с ребрами

3. Ребра в основании имеют отверстия и размещены с образованием между ними щелевых каналов. Отношение расстояния h от выходного среза сопла до теплообменной поверхности к диаметру б среза сопла удовлетворяет условию h/d=2-2,5. Отношение расстояния а между ребрами к диаметру . сопла равно а/d=2,5 — 3. 3 ил.

1758390

Изобретение относится к теплообмену и может быть использовано при высоких значениях плотности теплового потока.

Известен теплообменник с перегородкой, содержащий теплообменную поверхность, перегородку, сопловое отверстие, из которого истекает струя теплоносителя.

Недостатками известного теплообменника являются относительно низкая интенсивность теплообмена и невысокая экономичность, обусловленная тем, что образуются застойные зоны; на-поверхности теплообмейа нарастает толщина вязкого подслоя, это ухудшаеттеплообмен уоснова, ния йерегородок(ребер).

Цель изобретения — интенсификация теплообмена за счет удаления вязкого подсло я.Поставленная цель достигается тем, что в струйном -теплообменнике, содержащем теплообмейную поверхность с ребрами и расположенное над ней устройство для подачи теплоносителя с отверстиями, расположенными в межреберных промежутках, ребра в осйовании снабжены отверстиями и размещены с образованием между ними

:. щелевых каналов, а в отверстиях устройства для подачи теплоносителя установлены сопла, при этом отношение расстояния h от выходного среза сопла до теплообменной поверхности к диаметру d указанного среза удовлетворяет условию h/d=2 2;5, а отношение расстоянйя а между ребрами к диаметру сопла б а/d=2,5 — 3, Предлагаемый теплообменник с теп лообменной поверхностью с секциями, выполненными в виде ребер йз тейлопроводящего материала с каналами у основания и в середине ребер, с установлением сопл по цейтру секций и направлением струй перпендикулярно к теплообменной поверхности, позволяет снимать часть тепла, кро ме того, омывать ребра, где дополнительно отводится часть тепла, а отработанный теплоноситель (вязкий подслой) удаляется по каналам в ребрах, прйчем суммарная площадь отверстий одной секции должна быть больше выходного сечения сопла.

На фиг. 1 показано устройство, разрез; на фиг, 2 — то же, сопла осесимметричные (круглые); на фиг. 3 — то же, сопла плоские.

Струйный теплообменник состоит из устройства для подачи теплоносителя, из которого под давлением через сопла 1 теплоноситель в виде отдельных струй подают на теплообменную поверхность 2 по центру секций 3, образованных ребрами 4 из теплопроводящего материала с каналами у основания 5 и в середине ребра 6.

Сопла выполнены суживающимися к выходу теплоносителя и могут быть круглыми или плоскими, теплообменная поверхность может содержать хотя бы две секции, теплоноситель может быть в виде жидкости или газа, каналов в ребрах может быть не меньше трех, а выходное отверстие сопла установлено не выше высоты ребер.

Струйный теплообменник работает следующим образом

10 Теплоноситель поступает в устройство для подачи и далее через сопла 1 в виде струй направляется нэ теплообменную поверхность 2 перпендикулярно к ней по центру секций 3, образованных ребрами 4.

Растекаясь по теплообменной поверхно15 сти, струи снимают часть тепла, кроме того, омывают ребра и дополнительно отводят тепло, используя эффект струйного охлаждения, а отработанный теплоноситель ребрах 5 и 6, Таким образом, в секциях (стаканах, замкнутых полостях) не образуется застойных зон, нет противодавления и отработанный теплоноситель не "размазывается" по ребрам, все это улучшает теплосъем с теплонапряженных поверхностей, Кроме того, из теории струйных течений согласно экспериментов и обобщенных зависимостей для расчета теплообмена мож30 но рассчитать оптимальные соотношения размеров ребер и их расположение на теплообменной поверхности в зависимости от диаметра (ширины) сопла. расстояния 0T среза сопла до поверхности, что обеспечит

35 максимальное использование энергии струи, так как максимальный теплосъем (максимальный коэффициент теплоотдачи а) в области ускоренного течения (в окрест40 ности критической точки торможения струи), где максимальный градиент давления — это область а/d=.2,5 — 3, там и следует расположить ребра. Далее струя разворачивается, обтекает ребра и вторично исполь45 зуется эффект струйного охлаждения, снова лишь в зоне ускоренного течения. В следующей области пристенной струи происходит продольное обтекание пластины потоком и а в 5 — 6 раз ниже, поэтому нет

50 необходимости делать ребра высокими. Исходя из этих соображений предлагаются следующие соотношения параметров, которые обеспечивают максимальный теплосъем при натекании струйно;о потока по

55 центру секций ребер. и/d(b)=2-2,5 и а/d(b)=2,5 — 3, где h — расстояние от выходного среза сопла до поверхности; а — расстояние между ребрами„

20 (вязкий подслой) отводится по каналам в

1758390

d — диаметр сопла для осесимметричного (круглого);

Ь вЂ” ширина сопла для плоского;

Выполнение сопл суживающимися к выходному сечению обеспечивает равномерный профиль скорости на срезе сопла в отличие от отверстий, дырок, трубок и т.п.

Это позволяет формировать струйный поток. Выполнение каналов в ребрах не меньше трех обеспечивает симметричное равномерное удаление отработанного теплоносителя (вязкого подслоя) из зоны взаимодействия, а расположение выходного отверстия сопла не выше высоты ребер позволяет удалять отработанный теплоноситель в промежутках между сопловыми элементами, не оказывая воздействия на подводимые к теплообмен ой поверхности струи.

Использование и редлагаемого струйного теплообменника позволяет выбрать оптимальные параметры ребер и сопл, интенсифицировать теплообмен и повысить его эффективность,,Формула изобретения

Струйный теплообменник, содержащий

5 теплообменную поверхность с ребрами и расположенное над ней устройство для подачи теплоносителя с отверстиями, расположенными в межреберных промежутках, о тл йч а ю шийся тем, что, с целью интен10 сификации теплообмена за счет удаления вязкого подслоя; ребра в основании снабжены отверстиями и размещены с образованием между ними щелея õ каналов, а в отверстиях устройства для подачи теплоно15 сителя установлены сопла . при этом отношение расстояния h от выходного среза сопла до теплообменной поверхности к диаметру d сопла в указанном срезе удовлетворяет условию h/d=2-2,5; а отношение

20 расстояния а между ребрами к диаметру сопла а/0=2,5 — 3.