РЕКУПЕРАЦИОННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТДЕЛОЧНЫХ МАШИН Российский патент 1995 года по МПК D06B23/20 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к аппаратам для вторичного использования тепла жидких стоков машин и поточных линий отделочного производства текстильной промышленности.

Современное текстильное производство характеризуется высокой энергоемкостью. Поэтому рациональное использование тепловых энергоресурсов текстильного предприятия является важной задачей и может осуществляться следующими двумя путями:
создание нового и модернизация существующего оборудования, повышение его надежности, совершенствование технологических процессов;
использование вторичных энергоресурсов.

Вторичные энергоресурсы представляют собой энергетический потенциал продукции, отходов побочных и промежуточных продуктов, образующихся в теплотехнических агрегатах, который не используется в самом агрегате, а частично или полностью используется для энергоснабжения других потребителей или идет в отходы. К ним относятся и сбрасываемые растворы от красильных и промывных машин (установок) отделочного производства текстильной промышленности.

При использовании сточных вод в качестве теплоносителя определяющее влияние на эффективность процесса утилизации тепла оказывают такие характеристики, как загрязненность сточных вод, ее температура и расход. Поэтому при обосновании выбора конструкции теплообменного аппарата необходимо решать вопросы экономичности, удобства обслуживания и эксплуатации и очистки поверхности теплообмена от растворенных и механических включений сточных вод. Значительное содержание этих включений обусловливает быстрое загрязнение теплообменной поверхности и сводит к минимуму коэффициент теплопередачи.

Наибольшее применение в промышленности для теплообмена жидкость-жидкость находят теплообменники поверхностного типа (рекуператоры), которые по конструктивным признакам разделяются на теплообменники с трубчатой (секционные и кожухотрубчатые) и плоской (спиральные и пластинчатые) поверхностью теплообмена.

Известен кожухотрубчатый теплообменник, представляющий собой пучки труб, укрепленные в трубных решетках, помещенные в кожухе с крышками, имеющем патрубки. Горячая сточная вода под давлением подается через патрубок, расположенный в крышке, на трубную доску и попадает в пучок трубок. Поток нагреваемой воды подается в патрубок, расположенный в корпусе, и проходит в межтрубном пространстве теплообменника. Преимуществом таких теплообменников является простота конструкции, а недостатком значительные габариты и масса, труднодоступность чистки поверхности нагрева, расход энергии на привод насоса, который необходим для создания давления греющей среды [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является рекуперационный аппарат с плоской теплообменной поверхностью, представляющий собой батарею, помещенную в емкость для сора горячих отработанных растворов и соединенную со средством подачи холодной воды. Для осуществления чистки теплообменной поверхности предусмотрено средство подъема теплообменника из емкости, размещенное в П-образной стойке. Чистка производится путем опрыскивания его струей воды. Высокая степень рекуперации тепла достигается благодаря принципу противотока. Для организации направленного противотока на элементах теплообменной батареи поочередно смонтированы верхние и нижние пластины, при этом последние при установке теплообменника в емкость касаются дна ее и образуют отдельные секции. При подаче горячего отработанного раствора в емкость последний, переходя из секции в секцию, омывает поверхность теплообменника, нагревая холодную воду, проходящую по нему в противоположном направлении [2]
Несмотря на преимущества и эффективность известных теплообменников, они имеют ряд недостатков, а именно
выполнение перегородки непосредственно на теплообменнике снижает эффективность теплообмена из-за того, что загрязненные сточные воды отделочного производства несут с собой пух, сбой и другие посторонние предметы, которые при установке теплообменной батареи в емкость попадают между перегородками и дном емкости, образуя перекос и зазор, куда и устремляется горячий раствор, нарушая направленный противоток;
сложность конструкции из-за наличия штампованных пластин теплообменного блока, что требует при изготовлении разработки специальных штампов и оснастки.

При разработке заявляемой конструкции рекуперационного аппарата ставилась задача повышение эффективности работы за счет максимального упрощения конструкции теплообменника и повышение его надежности и долговечности.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в рекуперационном аппарате для текстильных отделочных машин, содержащем емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней подъемным теплообменником с закрепленной на нем крышкой, соединенным со средством подачи холодной воды, согласно изобретению теплообменник выполнен в виде последовательно соединенных попарно друг за другом труб, размещенных зигзагообразными параллельными рядами, между которыми для создания противотока расположены перегородки, жестко закрепленные у дна емкости и поочередно с одной из торцовых сторон ее, при этом на крышке теплообменника смонтированы направляющие уплотнители, взаимодействующие с верхними краями перегородок для предотвращения неорганизованного перетекания жидкости между каналами, образованными последними.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, т.к. на данный момент времени из научно-технической и патентной литературы не известна заявляемая совокупность признаков. Предлагаемая конструкция рекуперационного аппарата промышленно применима и не вызовет затруднений при изготовлении, найдет широкое применение для утилизации тепла сточных вод отделочного производства текстильной промышленности. Кроме того, изобретение может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства, например химической.

На фиг.1 изображен рекуперационнй аппарат для текстильных отделочных машин с поднятым теплообменником, вид в аксонометрии; на фиг.2 рекуперационный аппарат, подготовленный к работе, вид спереди; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг. 4 узел I на фиг.3, взаимодействие перегородок с направляющими уплотнителями к крышке теплообменника; на фиг.5 схема противотока теплоносителей в рекуператоре; на фиг. 6 схематическое изображение соединения труб теплообменника.

Рекуперационный аппарат представляет собой емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов, в которой размещен теплообменник 2. В емкости 1 имеются патрубки 3 и 4 для входа горячего отработанного раствора и для отвода охлажденного раствора соответственно. На основании емкости 1 с торцевых сторон ее смонтирована П-образная стойка 5 со средствами подъема теплообменника 2 для его очистки. Сверху емкость 1 закрывается дверями 6, шарнирно закрепленными на ней. Емкость 1 разделена на секции перегородок 7 и 8, жестко закрепленными на дне и поочередно на торцевых стенках емкости 1. Теплообменник 2 представляет собой трубы 9, последовательно и попарно соединенные друг с другом и образующие зигзагообразные вертикальные параллельные ряды, которые смонтированы на крышке 10 с помощью элементов 11 и 12. Между соседними рядами труб 9 теплообменника 2 на крышке 10 укреплены направляющие уплотнители 13, взаимодействующие с перегородками 7 и 8 емкости 1. Теплообменник 2 соединен со средствами 14 и 15 подачи холодной воды и отвода горячей (нагретой) воды соответственно. На крышке 10 теплообменника 2 сверху размещены кронштейны 16, в которых установлена ось 17, по обоим концам которой закреплены гибкие связи 18. Гибкие связи 18 через систему блоков 19, смонтированных в П-образной стойке 5, соединены с приводом 20 подъема и опускания теплообменника 2. Для перемещения последнего на приводе 20 предусмотрена рукоятка 21 привода. На поперечной части П-образной стойки 5 закреплена ось 22, имеющая возможность поворота. На оси 22 закреплены крюки 23 для фиксации в них оси 17 теплообменника 2. Для выведения оси 17 из зевов крюков 23 предусмотрена рукоятка 24.

Работает рекуперативный аппарат следующим образом.

Через средство 14 в теплообменник 2 подается холодная вода из фабричной водопроводной системы. Она последовательно проходит все ряды труб 9 и через средство 15 подается, например, в ванну (не показана) обслуживаемой отделочной машины. Горячий отработанный раствор через патрубок 3 поступает в емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов, попадает в зону первого ряда теплообменника, образуемую боковой стенкой емкости 1 и перегородкой 8, охлаждается там и через канал, образованный перегородкой 8 и торцевой стенкой емкости 1, перетекает в зону второго ряда теплообменника, где еще больше охлаждается и перетекает в зону третьего ряда теплообменника 2 и так далее до зоны последнего ряда теплообменника, где окончательно охлаждается и через патрубок 4 сливается в канализацию. Направление потоков свежей воды и горячих отработанных стоков встречное.

Перегородки 7 и 8 вместе с зигзагообразными рядами труб 9 теплообменника 2 образуют каналы для прохождения отработанных стоков до выхода их из емкости 1. Нарушение направленного потока по каналам, а также перелив его через верх перегородок 7 и 8 исключены за счет жесткого крепления перегородок у дна емкости 1 и поочередного у ее торцевых стенок, а также за счет направляющих уплотнителей 13 в крышке 10, взаимодействующих с перегородками 7 и 8. Поэтому горячая сточная жидкость вынуждена, постоянно меняя направление движения, проходить по каналам, отдавая тепло теплообменнику.

Со временем поверхность теплообменника 2, стенки емкости 1 и перегородки 7 и 8 обрастают налетом загрязнений из отработанного раствора и нуждаются в очистке. Для этого, вращая рукоятку 21 привода, через систему блоков 19 и с помощью гибких связей 18 поднимают теплообменник 2 за ось 17 из емкости 1. При достижении верхнего положения, удобного для обслуживания, ось 17 теплообменника фиксируют крюками 23, заводя зевы последних под ось 17 поворотом рукоятки 24, предотвращая тем самым самопроизвольное опускание теплообменника.

Промывка загрязненных поверхностей теплообменника 2, стенок емкости 1 и перегородок 7 и 8 осуществляется струей воды из шланга от водопроводной сети цеха.

Перед опусканием очищенного теплообменника 2 в очищенную емкость 1 рукояткой 21 привода слегка приподнимают ось 17 теплообменника, обеспечивая вывод ее из зевов крюков 23 при повороте рукоятки 24. Далее вращением рукоятки 21 привода 20 в обратном направлении начинают опускать теплообменник 2 в емкость 1. При перемещении ряды труб 9 размещаются в секциях между перегородками 7 и 8, при этом верхние края последних вступают во взаимодействие с направляющими уплотнителями 13, предотвращая перелив отработанного раствора через верх и фиксируя теплообменник от смещений.

Предлагаемая конструкция рекуперационного аппарата по сравнению с известными в настоящее время аппаратами аналогичного назначения значительно проще в изготовлении за счет использования в качестве элементов теплообменного блока стандартных труб, не требующих при изготовлении разработки специальных штампов и оснастки. Жесткое закрепление перегородок ко дну емкости и торцевым ее стенкам исключает нарушение целостности тракта сточных вод при частых чистках рекуператора, что повышает его надежность в работе и упрощает эксплуатацию.

Использование: в химической и текстильной промышленности, в частности в аппаратах для вторичного использования тепла жидких стоков машин и поточных линий отделочного производства. Сущность изобретения: рекуперационный аппарат представляет собой емкость для сбора горячих отработанных растворов, в которую помещен подъемный теплообменник. Отработанный горячий раствор поступает в емкость через патрубок и через другой патрубок выводится. Теплообменник соединен со средствами подачи и отвода нагреваемой воды, а сам выполнен в виде последовательно соединенных попарно друг за другом труб, размещенных зигзагообразными вертикальными параллельными рядами, а в емкости у дна жестко смонтированы перегородки. Последние поочередно жестко закреплены у торцевых стенок емкости. При опускании теплообменника в емкость ряды труб размещаются между перегородками и образуют каналы для прохода жидкости. Для предотвращения перетекания жидкости через верх перегородок теплообменник смонтирован на крышке, снабженной направляющими уплотнителями, которые взаимодействуют с перегородками. Подъем и опускание теплообменника осуществляется с помощью привода, гибкой связи и системы блоков, смонтированных на П-образных направляющих стойках, закрепленных у основания емкости. 6 ил.

РЕКУПЕРАЦИОННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТДЕЛОЧНЫХ МАШИН, содержащий емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней подъемным теплообменником, смонтированным на крышке и соединенным со средством подачи холодной воды, отличающийся тем, что теплообменник выполнен в виде последовательно соединенных попарно одна за другой труб, размещенных зигзагообразными вертикальными параллельными рядами, между которыми для создания противотока расположены перегородки, жестко закрепленные у дна емкости и поочередно с каждой из торцевых стенок емкости, при этом крышка теплообменника снабжена направляющими уплотнителями, взаимодействующими с перегородками емкости для предотвращения неорганизованного перетекания отработанного раствора между каналами, образованными перегородками.