Теплообменный аппарат с интенсивным процессом теплопередачи

 

Использование: для подогрева воздуха при отоплении промышленных и бытовых помещений. Сущность изобретения: диффузор имеет осерадиальную форму с прямоугольным или квадратным выходным сечением, внутри которого установлены турбулизаторы-пульсаторы и спрямляющие лопатки. Причем общая конструкторская компоновка теплообменника или теплообменного аппарата образует камерный глушитель шума. 2 з. п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано для подогрева воздуха при отоплении промышленных и бытовых помещений.

Известны теплообменные аппараты воздушного охлаждения, у которых съем тепла осуществляется потоком воздуха, создаваемым вентилятором, обдувающим оребренные трубы, пластины жидкостных теплообменников, электрические нагревательные элементы (Теплообменники с интенсификацией теплопередачи. Коваленко Л.И. Глушков А.Ф. М. Энергоатомиздат, 1986 г. Интенсификация теплообмена. Достижения, проблемы, перспективы. Избранные труды 6-й международной конференции по теплообмену. Берглс. Перевод с англ. М. Мир, 1981 г.) где систематизированы различные способы интенсификации теплообмена.

Наиболее близким по конструкциям теплообменным аппаратом является Теплообменный аппарат с интенсивным теплообменом с турбулизацией потока воздуха по авторскому свидетельству СССР N 1476259, кл. F 24 H 3/08, 1987 г.

Однако такая конструкция имеет следующие недостатки: воздушный поток создаваемый осевым вентилятором продувает экран теплообменника по кольцу и не захватывает углов и середины, что снижает интенсивность теплообмена; турбулизация потока воздуха электростатическим полем малоэффективна, т.к. влияет на ближайшие к вентилятору секции (трубки) теплообменника и теряется (глохнет) в последующих оребренных секциях; создание электростатического поля требует больших затрат электроэнергии, усложняет аппарат, что небезопасно для обслуживающего персонала и окружающих.

Вышеуказанные недостатки устранены в предлагаемой конструкции.

Целью изобретения является интенсификация теплообмена при простоте конструкции.

Указанная цель достигается тем, что теплообменный аппарат содержит осевой вентилятор с осерадиальным диффузором прямоугольной или квадратной формы, с установленными в нем спрямляющими лопатками.

При этом интенсификация теплообмена достигается с помощью турбулизаторов пульсаторов, установленных на выходе диффузора.

Данная конструкция в целом позволяет интенсифицировать теплообмен, улучшить аэродинамические, теплотехнические и акустические характеристики теплообменного аппарата, уменьшить площади теплообмена, габаритные размеры, металлоемкость и стоимость аппарата.

Сопоставительный анализ с известными техническими решениями (аналогами и прототипами) позволяет сделать вывод, что заявленный аппарат отличается тем, что имеет: осерадиальный диффузор прямоугольной или квадратной формы, в котором установлены спрямляющие лопатки; расположенные в диффузоре турбулизаторы-пульсаторы; камерный глушитель шума, образованный в результате рациональной компановки диффузора, теплообменника и вентилятора.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез теплообменного аппарата; на фиг.2 поперечный разрез А-А аппарата; на фиг.3,4 схемы турбулизации и пульсации воздушного потока.

Теплообменный аппарат содержит осевой ветилятор 1, осерадиальный диффузор прямоугольной или квадратной формы 2, имеющий спрямляющие лопатки 3, турбулизаторы-пульсаторы 4, выполненные по типу органной трубы и теплообменник, имеющий форму прямоугольника или квадрата 5, содержащий экран 6.

Предлагаемый теплообменный аппарат работает следующим образом: поток воздуха нагнетается вентилятором 1 в осерадиальный диффузор 2, перемещается по нему и постепенно принимает форму поперечного сечения от кольцеобразной до квадратной или прямоугольной. Далее, установленные на выходе диффузора 2 турбулизаторы-пульсаторы 4, равномерно распределяют поток по прямоугольному или квадратному сечению экрана 6 теплообменника 5, турбулизируют поток и создают пульсацию.

Спрямляющие лопатки 3 диффузора 2 препятствуют закручиванию потока в диффузоре 2.

Образованные вихревые следы (вихри), турбулизируют поток воздуха перед теплообменником 5, что возбуждает пульсацию потока, в результате чего возникают колебания неустойчивых поверхностей раздела слоев воздуха в горле турбулизаторов-пульсаторов 4 (органная труба) и происходят мощные звуковые колебания.

Пульсация потока позволяет интенсифицировать теплоотдачу по всей глубине, во всех сериях теплообменника, активно разрушает пограничные слои воздуха, соприкасающиеся с трубками теплообменника.

Пульсация осуществляется на низких частотах, слабо воспринимаемых человеческим ухом.

Конструктивно примененная компановка вентилятора, осерадиального диффузора и теплообменника образует камерный глушитель шума, который значительно уменьшает шум, создаваемый вентилятором и турбулизаторами-пульсаторами.

Таким образом происходит интенсификация теплообмена в теплообменнике, улучшаются аэродинамические, теплотехнические, акустические характеристики аппарата, уменьшаются площади теплообмена, габаритные размеры, металлоемкость и стоимость аппаратов.

Формула изобретения

1. Теплообменный аппарат с интенсивным процессом теплопередачи, содержащий осевой вентилятор, диффузор и теплообменник, отличающийся тем, что диффузор имеет осерадиальную форму с прямоугольным или квадратным выходным сечением.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в диффузоре установлены турбулизаторы-пульсаторы.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что диффузор имеет спрямляющие лопатки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4