Теплообменник

 

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике. Изобретение содержит оребренное днище бытовой посуды, нагреваемое газовой горелкой кухонной плиты, причем согласно изобретению нагреваемая поверхность днища содержит шипы, выполненные с полусферическими торцами, а в центре нагреваемой поверхности расположена звездообразная ребристая розетка. Шипы расположены с шагом S = 2,8 d, где d - диаметр шипа, при высоте шипа h = 4 d. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообмен, что снижает расход газа и ускоряет процесс нагрева среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для интенсификации теплообмена при передаче тепла от газовой среды к жидкой через твердую стенку и может быть использовано в любых инженерных задачах при нагреве открытым газовым факелом.

Известно, что теплообмен на границе твердой поверхности и газовой среды на порядок (а то и больше) слабее, чем при обтекании этой поверхности капельной жидкостью, например водой. В связи с этим теплопередача через стенку от газовой среды к жидкости будет определяться термическим сопротивлением пограничного слоя на поверхности, обогреваемой газом. Для выравнивания эффекта теплообмена на обеих поверхностях в некоторых случаях рекомендуется оребрить плоскость со стороны газовой среды, увеличивая тем самым комплекс αF в уравнении теплообмена (см. Михеев М.А. Основы теплопередачи. - М., Госэнергоиздат, 1961 [1], А.С 901782, 1982 г. [2]).

Наиболее близким к указанному устройству является теплообменник, включающий оребренное днище бытовой посуды, нагреваемое газовой горелкой кухонной плиты (FR 2493125 А1, 07.05.1982).

В нашем случае рассматривается изложенный вопрос применительно к нагреву бытовой посуды с гладким дном горелкой газовой плиты.

Горелки газовой плиты формируют при горении кольцевой полый ограниченный веерный факел, в котором по ходу его развития ослабевает действие лучистого и конвективного теплообмена.

Целью изобретения является интенсификация этого теплообмена, что будет способствовать снижению расхода газа и ускорению процесса нагрева.

Указанная цель достигается в теплообменнике, включающем оребренное днище бытовой посуды, нагреваемое газовой горелкой кухонной плиты, причем согласно изобретению нагреваемая поверхность днища содержит шипы, выполненные с полусферическими торцами, а в центре нагреваемой поверхности расположена звездообразная ребристая розетка.

Отличием по п.2 является расположение шипов с шагом S = 2,8 d, где d - это диаметр шипа, при высоте шипа h = 4 d.

Указанная конструкция в принципе отличается от предлагаемого нами решения, во-первых, потому что в теплогенераторе теплообмен осуществляется внутри замкнутого объема (внутренняя задача), во-вторых, поток газа движется вдоль ошипованной поверхности с неизменной скоростью.

Такое конструктивное решение позволит максимально использовать тепловую энергию горящего газа. Интенсификация теплопередачи позволит уменьшить расход газа.

Опытные исследования с кастрюлей диаметром D = 200 мм при диаметре шипов d = 3,5 мм, высотой шипов h = 12 мм и с шагом S = 10 мм показали, что вода в ней закипает в 1,5 раза быстрее, чем при гладком днище.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит плоскую металлическую стенку днища 1, шипы 2, пластины "розетки" 3. Газовый факел формируется по периметру "розетки" 3 и, растекаясь по днищу 1, омывает шипы 2, отдавая конвективную и лучистую теплоту ошипованной поверхности.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство ошипованного днища имеет следующие отличия: во-первых, комбинированное решение по схеме "шипы + ребристая розетка", во-вторых, геометрическое расположение шипов и "розетки". Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипами, но и с другими техническими решениями в аналогичной области техники позволило выявить в нем признаки, отличающие заявленное решение от прототипа и аналогов, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Формула изобретения

1. Теплообменник, включающий оребренное днище бытовой посуды, нагреваемое газовой горелкой кухонной плиты, отличающийся тем, что нагреваемая поверхность днища содержит шипы, выполненные с полусферическими торцами, а в центре нагреваемой поверхности расположена звездообразная ребристая розетка.

2. Теплообменник по п.1 отличающийся тем, что шипы расположены с шагом S = 2,8d, где d - диаметр шипа, при высоте шипа h = 4d.

РИСУНКИ

Рисунок 1