Техника - молодёжи 1977-06, страница 19

д

Доклады лаборатории «Инверсор»

Доклад № 64

И ДУЕТ И ХОЛОДИТ

АЛЕКСАНДР КРУЗЕ, кандидат технических наук

Как только появилась теплотехника, инженеры столкнулись с проблемой: каким образом отвести тепло от потока газа? Типовое решение давно найдено: газ прогоняют через пакет оребренных труб, внутри которых протекает охлаждающая жидкость. Однако стремление сделать газоохладители легкими и компактными заставляет специалистов идти на различные ухищрения, чтобы увеличить коэффициент теплопередачи от газа к охлаждающей жидкости, или, иначе говоря, чтобы единица площади оребренной поверхности отводила побольше тепла. Возникли новые типы оребрения, специальные конструктивные элементы, которые призваны создавать в потоке газа как можно больше вихрей. Ведь при вихревом движении теплопередача возрастает. Вместо труб иногда используют .полые пластины. Сложенные стопкой, они образуют нечто вроде слоеного пирога. Газовые и жидкостные слои в таком «пироге» чередуются, а сам теплообменник получается довольно компактным.

Многие годы шла модернизация газоохладителей, и казалось, что из этих аппаратов «выжато» все. Снижение массы на несколько процентов воспринималось как выдающееся достижение. И вдруг сенсация: американцы разработали для кондиционере в воздухоохладители, которые полегчали сразу на 30%! Конечно, такой результат не получишь за счет мелких усовершенствований. В новом аппарате использован качественно иной принцип: теплообменник одновременно служит вентилятором. В прежних конструкциях был отдельный вентилятор, поток воздуха от которого и обдувал оребрен-ную поверхность. Изобретатели обратили внимание на противоречие:

хотя воздух возле его лопастей приобретает высокую скорость (20— 40 м/с), она полезно не используется, ибо успевает в 3—4 раза уменьшиться, пока поток пробирается через оребрение. А от скорости прямо зависит коэффициент теплоперэ-дачи. Вот если бы сами лопасти вентилятора были охладителями, то воздух, соприкасаясь с ними, остудился бы куда быстрее, да и отпала бы нужда в пакете оребренных труб. Но для этого охлаждающая жидкость (в кондиционерах — кипящий фреон) должна циркулировать не в неподвижных трубах, а в бешено вращающихся лопастях. Да, задачка! И все же американским специалистам удалось ее решить.

Представьте себе «беличье колесо», у которого по окружности вместо планок — полые лопасти. Те соединены с двумя тоже полыми дисками, расположенными то бокам «колеса». К одному подводится, а от другого отводится фреон (рис. 1). Все сооружение вращается, а трубопроводы, по которым (поступает фреон, неподвижны. В местах сопряжения движущихся и неподвижных частей не должно быть ни малейшей утечки, поэтому здесь применены давно известные скользящие уплотнения сальникового типа. Коэффициент теплопередачи в таком центробежном вентиляторе-воз-дуоохладителе примерно в 2 раза (!) больше, чем в обычном. Однако масса аппарата уменьшается не во столько же — тут сказывается присутствие сальников, которых раньше не было. И тем не менее экономия металла весьма солидная.

Все было бы хорошо, да вот сальники... Вообще говоря, герметичное уплотнение вращающихся деталей проблема не новая. Есть и обширная литература по этому вопросу, и множество патентов и разработок, и вполне доведенные, прекрасно действующие промышленные образцы. И все-таки, где только можно, стараются обойтись без таких уплотнений. Особенно холодильщики. Уж больно текучее вещество фреон. Малейшая неплотность, и готово дело — он ушел из системы. Поэтому в современных холодильных машинах (а миллионы их работают автономно в течение долгих лет — вспомните хотя бы домашние холодильники) все соединения стремятся сделать абсолютно надежными Сальник же, каким бы совершенным он ни был, такой стопроцентной надежностью не обладает. Вот отчего подавляющая часть фреоновых компрессоров запечатана вместе с вращающими их электродвигателями в герметичные кожухи, так что валы через стенки не проходят и уплотнять, по существу, нечего. При этом, естественно, возникают другие проблемы (например, охлаждение элек

тродвигателей), но инженеры предпочитают справляться с ними (и успешно справляются), чем возвращаться к сальникам.

Теперь становится понятным, почему энтузиазм, вспыхнувший было при сообщении о вентиляторах-воздухоохладителях, начал быстро угасать. Трудно пришлось тем, кто пытался внедрить новинку в производство. Например, Ж. Форкер в своей статье об оригинальных аппаратах (журнал «Airconditioning and Refrigeration Business» за январь 1973 года) максимум усилий употребил не на описание их устройства и даже не на то, чтобы подчеркнуть их преимущества. Разговор в основном вертелся вокруг сальниковых уплотнений. Восхвалялись именно их качества, приводились результаты длительных испытаний с целью убедить читателя, что не надо, мол, опасаться сальников, если они хорошо сконструированы и отлично изготовлены. И все же, повторим, лучше не иметь уплотнений, пусть и самых совершенных

А нельзя ли обойтись без них, сохранив при этом принцип: воздух охлаждается непосредственно лопастями вентилятора? Задавшись таким вопросом, я придумал схему аппарата, судить о которой предоставляю читателям

Не мудрствуя лукаво, за основу взял обычный осевой вентилятор. Такой сейчас нередко встретишь в магазинах — висит он на потолке и обдувает сверху покупателей и продавцов. Попробуем навязать ему дополнительную функцию: не только перемешивать атмосферу внутри помещения, но и охлаждать ее. Для этого, конечно, соединим его с холодильной машиной. Пусть подаваемый ею фреон поступает внутрь неподвижного корпуса, на который надета ступица собственно вентилятора (рис. 2). Его лопасти, сваренные из тонких листов, (имеют герметичные полости. Перед окончанием сварки в каждую введено некоторое количество легкокипящей жидкости (тот же фреон, ацетон, четыреххло-ристый углерод и т. п.). Поэтому по-

(Продолжение на 62-й стр.)

ВРДЩДЮЩИИСЯ

ештитор-ишооБж^нт

2 «Техника — молодежи» № 6