Неізотермічна оребрена теплопередавальна стінка

Неізотермічна оребрена теплопередавальна стінка, яка містить основу з гладкою теплосприймальною поверхнею, що контактує з джерелом тепла, та оребреною поверхнею з виступами, які повернуті до рідини, що нагрівається, яка відрізняється тим, що оснащена одним або декількома однаковими ребрами прямокутної, трикутної або трапецеїдальної форми, що закріплені до кожного виступу, ребра виготовлені із корозійностійкого металу з малою теплопровідністю і встановлені одне від одного на відстані не менше потрійної ширини ребра, при цьому основа виконана з металу з високою теплопровідністю, заглибини між виступами заповнені теплоізоляційним матеріалом, а основи ребер з'єднані між собою перемичками. Винахід стосується теплотехніки і може бути використаний при розробці теплообмінників, випарювачів, генераторів пари, холодильників для охолодження металургійних печей та інших апаратів з теплопередавальними стінками, які працюють на мінералізованих водах і які сприймають теплові потоки від гарячих газів, через променистий теплообмін або контактним засобом. Відомо велику кількість теплопередавальних пристроїв, у яких для підвищення коефіцієнта теплопередачі теплопередавальна стінка виконана неізотермічною з ребрами різної конфігурації. Це теплообмінні труби, різні теплообмінні елементи, пристрої для охолодження елементів металургійних печей. Так, відомо пристрій для охолодження вузлів печі [а.с. №1345043, МПК: F27D1/12], який містить двошарову плиту із матеріалів з високою і низькою теплопровідністю з каналами, які розділені проміжками, при цьому шар з низькою теплопровідністю виконано із гофрованого матеріалу, а канали створюються порожнинами гофр. Відомо плитовий холодильник [а.с. №990819, МПК: С21В7/10], „содержащий полый корпус с тепловоспринимающей стенкой, патрубки підвода охлаждающей жидкости и отвода пара, элементы крепления, отличающиеся тем, что с целью повышения эффективности теплоотвода и стойкости к пережогу, две торцевые стенки корпуса расположены наклонно по отношению к тепловоспринимающей стенке и параллельны между собой, а внутренняя поверхность тепловоспринимющей стенки выполнена вапотронной”, тобто неізотермічною, і стінка має такі конструктивні ознаки: - гладка тепло сприймальна поверхня стінки контактує з джерелом тепла; - оребрена (неізотермічна) поверхня стінки повернута до грітої рідини. Перелічені пристрої мають добру теплосприймальну та теплорозсіювальну здатність, проте мають ваду, яка полягає в неможливості теплопе (19) UA (11) 76138 (13) (21) 2003098645 (22) 22.09.2003 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. №7, 2006р. (72) Луценко Віталій Іванович, Тиригін Ярослав Олександрович (73) Луценко Віталій Іванович, Тиригін Ярослав Олександрович (56) SU 990819, 23.01.1983 SU 340209, 17.06.1972 US 3367415 A, 06.02.1968 US 3455376 A, 15.07.1969 US 3235004 A, 15.02.1966 US 2146352 A, 07.02.1939 RU 2100728 C1, 27.12.1997 WO 8300050, 06.01.1983 UA 15434, 11.10.1999 C2 1 3 76138 4 редавальних стінок цих пристроїв працювати з - основи ребер з'єднані між собою перемичсамоочищенням від утворюваного накипу, що виками. ключає можливість їх роботи на забрудненій мінеЯк показали випробування теплогенератора з ральними солями воді або на безпосередньо мідвома і більше ребрами прямокутної форми на нералізованій воді (морській, артезіанській, морських і шахтних водах (випробування відбувашахтній, солених озер і т.і.). лися при температурі киплячої води 102...110 С), Із перелічених пристроїв до пропонованої тепіноді починалося заростання теплопередавальної лопередавальної стінки найбільш близькою за стінки починалося в проміжку між ребрами, яке очікуваним технічним результатом є неізотермічна розповсюджувалося поступово на всі бокові поверебриста (вапотронна) теплопередавальна стінка рхні ребер. Із цього виходить, що умови самоочиз [а. с. №990819] (прототип). щення стінки в проміжку між ребрами відрізняютьЗадача винаходу - створення такої неізотерміся від умов самоочищення на інших ділянках чної оребреної теплопередавальної стінки, яка стінки. Наступні випробування теплогенератора з зберігаючи високу теплопередавальну здатність, одним ребром прямокутної форми показали відсузабезпечує надійне і стійке самоочищення від тність накипоутворення на теплопередавальній утворюваного при кіпінні рідини накипу при роботі стінці до ступеня упарювання морської води, рівної на будь-якій природній мінералізованій воді. 10 (випробування при ступенях упарювання більСамоочищення теплопередавальної стінки від ше 10 не проводилися). утворюваного накипу забезпечується шляхом конЗапропоноване виконання неізотермічної ребцентрування на ній теплових потоків не менше ристої теплопередавальної стінки забезпечує до200Вт/см2, вибором теплофізичних характеристик сягнення наступних технічних результатів: стінки, геометричних параметрів оребрення, ство- самоочищення теплопередавальної стінки рення значного градієнту температур по висоті від утворюваного накипу при упарюванні будь-яких ребра, використання різниці у величинах коефіцієприродних мінералізованих вод без будь-якої понтів лінійного розширення матеріалів стінки і накипередньої обробки води з метою зменшення її пу, в результаті чого накип при роботі стінки розтздатності до накипуутворення; ріскується і відлущується від стінки. - можливість концентрування на ребрах питоПоставлена задача вирішується у неізотермічмих теплових потоків щільністю не менше ній оребреній теплопередавальній стінці, яка міс200Вт/см2 при суттєво менших теплових потоках, тить теплоприймальну поверхню, що контактує з які подаються на теплоприймальну поверхню; джерелом тепла, і оребрену поверхню, повернуту - можливість реалізувати будь-яку потрібну до грітої рідини, тим, що стінка містить одне або потужність, використовуючи одне або декілька декілька однакових ребер прямокутної, трикутної ребер; або трапецієвидної форми, які виготовлені з коро- можливо використання стінки при практично зійностійкого металу з низькою теплопровідністю і будь-якому виді енергії: нагрівання гарячими газавіддалених одне від одного на відстані не менше ми та рідкими теплоносіями, променеве нагріванпотрійної ширини ребра, при цьому стінка містить ня, індукційне нагрівання, контактне нагрівання, основу із металу з високою теплопровідністю, на нагрівання електронним бомбардуванням і т.і. одній поверхні якої виконані приливи, кількість Для пояснення конструкції пристрою і його рояких відповідає кількості ребер і якими основа боти додається креслення, на якому зображена з'єднана з ребрами, проміжки (западини) між призапронована неізотермічна ребриста тепло переливами заповнені теплоізолюючим матеріалом, давальна стінка в перерізі. основи ребер з'єднані між собою перемичками. Теплопередавальна стінка містить одне або Запропонована неізотермічна оребрена тепдекілька ребер 1 прямокутної, трикутної або тралопередавальна стінка має такі спільні з прототипецієвидної форми, виготовлених з корозійностійпом ознаки: кого металу з малою теплопровідністю (напри- гладка теплоприймальна поверхня стінки коклад, із нержавіючої сталі, титанових сплавів), нтактує з джерелом тепла; повернутих до нагрітої ридини 2, основу 3 із мета- оребрена (неізотермічна) поверхня стінки полу з високою теплопровідністю (наприклад, із міді, вернута до грітої ридини. алюмінієвих сплавів), одна поверхня 4 основи є Запропонована неізотермічна ребриста тептеплоприймальною, на другій поверхні основи 3 лопередавальна стінка має такі відмітні ознаки: виконані приливи 5, кількість яких відповідає кіль- кількість ребер може бути одне або декілька; кості ребер і якими основа 3 з'єднана з ребрами 1 - ребра мають прямокутну, трикутну або тра(наприклад, за допомогою паяння); проміжки (запецеїдну форму і виготовлені з корозійностійкого падини) між приливами заповнені теплоізолюючим металу з малою теплопровідністю; матеріалом 6, основи ребер з'єднані між собою - відстань між ребрами не менше трьох велиперемичками 7. чин їх ширини; Робота неізотермічної ребристої теплопере- стінка містить основу із металу з високою тедавальної стінки здійснюється таким чином. плопровідністю, одна поверхня основи є теплопПорожнину, де розташовані ребра теплоперериймальною, на другій поверхні виконані приливи, давальної стінки 1, заповнюють мінералізованою кількість яких відповідає кількості ребер і якими водою 2. З іншої сторони на теплоприймальну пооснова з'єднана з ребрами; верхню 4 подають постійний теплових потік, який - проміжки (западини) між приливами заповнезавдяки приливам 5 і теплоізолюючому матеріалу ні теплоізоляційним матеріалом; 6 концентрується до величини не менше 200Вт/см2 на ребрах 1 і таким чином забезпечу 5 76138 6 ється кипіння води на ребрах. Теплопередавальна в опріснювальних установках для створення перстінка працює з самоочищенням від утворюваного винної пари або для безпосередньої переробки накипу, завдяки чому інтенсивність теплопередачі мінералізованої води у прісну, в опріснювальних зберігається з часом. В міру того, як мінералізоваустановках, які працюють від тепла сонячних прона вода википає, здійснюється її дозаправлення і менів і т.і. таким чином пристроїв з пропонованою теплопеПозитивний ефект запропонованого винаходу редавальною стінкою працює протягом будь-якого полягає в забезпеченні роботи теплопередавальзаданого часу. ної стінки зі стійким самоочищенням від утворюваПропонована неізотермічна оребрена теплоного накипу при кипінні на ній мінералізованої вопередавальна стінка може знайти використання у ди, що для ряду теплових пристроїв є холодильниках доменних, електродугових, мартевизначальним: в системах охолодження металурнівських та інших металургійних печах, в охологійних печей (незважаючи на використання хімічно джувальних системах техніки для гасіння пожеж, у очищеної води в ній завжди присутні розчинені випарниках промислових мінералізованих стоків, в мінеральні солі, які вимиваються із тракту охолотому числі рідких радіоактивних відходів, у генерадження) у випарниках, у дистиляційних опріснюваторах пари, які працюють на мінералізованій воді, льних установках та інших. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601