ТЕПЛОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F25B15/06 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в холодильной технике, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения.

Известны теплопреобразовательные установки, содержащие десорбер, конденсатор, абсорбер, испаритель и теплообменник растворов, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами.

К недостаткам известных теплопреобразовательных установок следует отнести возможность увеличения производительности только за счет использования большего количества установок одной производительности или увеличения количества модификаций по производительности, что неэффективно.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка, содержащая модуль с десорбером, конденсатором, адсорбером, испарителем, оросителями и теплообменником растворов, заключенными в общий корпус, соответственно подключенными к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами.

Эта установка выбрана в качестве прототипа.

Дополнительно к вышеуказанным недостаткам установки следует отнести
необходимость организации индивидуальных наружных каналов для прохода парообразного рабочего вещества из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, что приводит к значительному увеличению габаритов и материалоемкости;
увеличенная мощноcть циркуляционных насосов за счет избыточной высоты модуля;
вертикальная компоновка в модуле аппаратов одного над другим приводит к увеличению материалоемкости.

Основной задачей разработки является создание такой многофункциональной теплопреобразовательной установки, в которой ее аппараты были бы скомпонованы в едином модуле с наибольшей степенью эффективности использования низкопотенциального тепла при меньшей металлоемкости.

Цель изобретения повышение надежности и эффективности.

Для решения указанной задачи и достижения поставленной цели в теплопреобразовательной установке, содержащей десорбер, абсорбер, испаритель, оросители, конденсатор и рекуперативный теплообменник растворов абсорбента, заключенные в общий корпус, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами, ее рекуперативный теплообменник растворов абсорбера размещен между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним, герметично скреплен с общим корпусом, соединен вводом в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера, а выводом с оросителем абсорбера, вывод из его трубного пространства выполнен в стенке теплообменника или общего корпуса и соединен с оросителем десорбера, а ввод в его трубное пространство выполнен в стенке общего корпуса и соединен с линией забора жидкого абсорбера из абсорбера, перегородка между десорбером и конденсатором скреплена с общим корпусом и теплообменником, а между абсорбером и испарителем с общим корпусом, обе перегородки выполнены с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, полость конденсатора по жидкому абсорбенту соединена линией с оросителем испарителя, трубные пространства абсорбера и конденсатора последовательно соединены линией с источником потребителем нагреваемой среды.

Отличительными особенностями теплопреобразовательной установки являются следующие:
размещение рекуперативного теплообменника между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним;
герметичное скрепление теплообменника с общим корпусом;
соединение его ввода в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера;
соединение его вывода из межтрубного пространства с оросителем абсорбера;
выполнение вывода из его трубного пространства в его стенке или в стенке общего корпуса;
соединение указанного вывода с оросителем десорбера;
выполнение ввода в трубное пространство теплообменника в стенке общего корпуса;
соединение упомянутого ввода с линией забора жидкого адсорбента из абсорбера;
скрепление перегородки между десорбером и конденсатором с общим корпусом и теплообменником;
скрепление перегородки между десорбером и испарителем с общим корпусом;
выполнение обеих перегородок с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер;
соединение полости конденсатора по жидкому абсорбенту линией с оросителем испарителя;
последовательное соединение трубных пространств абсорбера и конденсатора линией с источником потребителем нагреваемой среды.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как исключение их из общей совокупности признаков не позволяет решить поставленную задачу и достичь нового положительного эффекта. Например, исключение полости между вертикально установленными рядами десорбера с конденсатором и абсорбером с испарителем приводит разработку к исходному положению до изменения, что не позволяет получить преимущества.

Отличительные существенные признаки являются новыми, поскольку их использование в известных решениях не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение по сравнению с аналогами и прототипом соответствующим критерию "новизна".

Единая совокупность общих известных и новых существенных признаков в предлагаемом техническом решении позволяет при его использовании решить поставленную задачу и достичь нового положительного эффекта, выражающегося в уменьшении теплопотерь и повышении надежности, что позволяет ее характеризовать существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, аналогами и прототипом. В разработке теплопреобразовательной установки не использованы известные проектировочные решения, стандарты и рекомендации, разработка получена как результат научно-исследовательской и экспериментальной работы, творческого вклада, что свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструктивная схема предлагаемой установки.

Теплопреобразовательная установка содержит десорбер 1, абсорбер 2, испаритель 3, их оросители соответственно 4, 5 и 6, конденсатор 7 и рекуперативный теплообменник 8 растворов абсорбента, заключенные в общий корпус 9 так, что теплообменник 8 находится между расположенными над ним десорбером 1 и установленным с ним в горизонтальный ряд конденсатором 7 и расположенными под ним абсорбером 2 и установленным с ним в горизонтальный ряд испарителем 3.

Таким образом, в общем корпусе 9 имеется пять полостей 10, 11, 12, 13, 14 для размещения в них соответственно десорбера 1, конденсатора 7, теплообменника 8, абсорбера 2 и испарителя 3. Полости 10, 11, 13 и 14 разделены перегородками 15 и 16. Перегородка 15 между десорбером 1 и конденсатором 7 скреплена с общим корпусом 9 и теплообменником 8, а перегородка 16 между абсорбером 2 и испарителем 3 только с общим корпусом 9. Ввод 17 в трубное пространство рекуперативного теплообменника 8 выполнен в стенке общего корпуса 9, а вывод из него соединен линией 18 с оросителем 4 десорбера 1, проходящей через стенку теплообменника 8 или стенку общего корпуса.

Ввод 19 в межтрубное пространство теплообменника 8 непосредственно соединен с полостью 10 десорбера 1, а вывод с оросителем 5 абсорбера 2, а полость 11 конденсатора 7 по жидкому абсорбенту соединена линией 20 с оросителем 6 испарителя 3.

Корпус 9 представляет собой обечайку с торцевыми досками, внутренними перегородками и патрубками для подвода и отвода раствора абсорбента и рабочего вещества.

Десорбер 1, абсорбер 2 и испаритель 3 представляют собой теплообменные аппараты оросительного типа.

Десорбер 1 по внутритрубному пространству соединен линией с источником потребителем 22 охлаждаемой среды, а по межтрубному с межтрубным пространством конденсатора 7.

Абсорбер 2 по межтрубному пространству соединен с межтрубным пространством испарителя 3.

Испаритель 3 по внутритрубному пространству соединен линией 23 с источником потребителем 24 охлаждаемой среды.

Конденсатор 7 представляет собой теплообменный аппарат, поверхность которого образована теплообменными трубами. Адсорбер 2 и конденсатор 7 по внутритрубному пространству последовательно соединены линией 25 с источником потребителем 26 нагреваемой среды.

Теплообменник 8 растворов адсорбента представляет собой противоточный рекуперативный теплообменный аппарат затопленного типа, поверхность которого образована теплообменными трубами, внутри которых протекает слабый холодный раствор абсорбента, а в межтрубном пространстве циркулирует крепкий горячий раствор абсорбента.

Десорбер 1, конденсатор 7, абсорбер 2 и испаритель 3 имеют съемные пучки теплообменных труб.

Теплопреобразовательная установка работает следующим образом.

В межтрубном пространстве десорбера 1, абсорбера 2, в трубном и межтрубном пространстве теплообменника 8 циркулирует раствор абсорбента, подаваемый насосом 27 из абсорбера через теплообменник 8 на теплообменный пучок десорбера 1. Из десорбера 1 по межтрубному пространству раствор абсорбера поступает на орошение теплообменного пучка абсорбера 2.

В десорбере 1 абсорбент вскипает за счет теплоты от внешнего источника 22. Выпаренные из раствора абсорбента пары рабочего вещества из десорбера 1 направляются в конденсатор 7, где конденсируются на теплообменном пучке за счет отвода тепла к внешнему потребителю 26. Конденсат рабочего вещества стекает на теплообменный пучок испарителя 3, где выкипает за счет тепла внешнего источника 24. Пары направляются в абсорбер 2, где абсорбируются раствором абсорбента, поступающего самотеком из десорбера 1. Разбавленный раствор абсорбента снова перекачивается насосом 27 в десорбер 1, и цикл повторяется.

В теплообменнике 8 растворов абсорбента осуществляется рекуперативный теплообмен между разбавленным холодным раствором абсорбента, поступающим из абсорбера 2 в трубное пространство, и концентрированным горячим раствором, поступающим из десорбера 1 в межтрубное пространство.

Таким образом, охлаждение или нагрев, например, воды, поступающей от потребителя, происходит за счет тепла от внешних источников. Это обеспечивается тепло-массообменными процессами между раствором абсорбента и рабочим веществом, протекающими в функционально связанных между собой аппаратах теплопреобразовательной установки.

Вышеописанное конструктивное выполнение установки позволяет уменьшить гидравлические потери за счет сокращения пути прохождения концентрированного раствора абсорбента от десорбера 1 к абсорберу 2 и решить задачу обеспечения прочности от действия разности давлений в полостях 10, 11, и 13, 14 за счет передачи этой нагрузки теплообменнику 8 растворов абсорбента.

Положительный эффект от использования предложенного технического решения в теплопреобразовательной установке заключается в уменьшении материалоемкости за счет экономии материала от размещения теплообменника 8 в промежуточной полости 12 между десорбером 1, конденсатором 7 и абсорбером с испарителем 3, т.е. компоновки всех узлов установки в едином модуле.

Опробование натурного образца теплопреобразовательной установки в условиях, приближенных к эксплуатационным, показало его эффективность и целесообразность для промышленного применения.

На основании изложенного можно заключить, что предложенное техническое решение соответствует и критерию "промышленная применимость".

Использование: в теплотехнике, в холодильной технике, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения. Сущность изобретения: теплопреобразовательная установка содержит десорбер 1, абсорбер 2, испаритель 3, их оросители 4, 5 и 6, конденсатор 7 и рекуперативный теплообменник растворов 8, заключенные в общий корпус 9, соединенные линиями 21, 23, 25 с нагреваемыми и охлаждаемыми средами от источников потребителей 22, 24, 26. Теплообменник 8 размещен в полости 12 между расположенными над ним десорбером 1 и установленным с ним в горизонтальный ряд конденсатором 7 и расположенными под ним абсорбером 2 и установленным с ним в горизонтальный ряд испарителем 3. 1 ил.

ТЕПЛОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая десорбер, абсорбер, испаритель, оросители, конденсатор и рекуперативный теплообменник растворов абсорбента, заключенные в общий корпус, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами, отличающаяся тем, что ее рекуперативный теплообменник растворов абсорбента размещен между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним, герметично скреплен с общим корпусом, соединен вводом в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера, а выводом с оросителем абсорбера, вывод из его трубного пространства выполнен в стенке теплообменника или общего корпуса и соединен с оросителем десорбера, а ввод в его трубное пространство выполнен в стенке общего корпуса и соединен с линией забора жидкого абсорбента из абсорбера, перегородка между десорбером и конденсатором скреплена с общим корпусом и теплообменником, а между абсорбером и испарителем с общим корпусом, обе перегородки выполнены с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, полость конденсатора по жидкому абсорбенту соединена линией с оросителем испарителя, трубные пространства абсорбера и конденсатора последовательно соединены линией с источником-потребителем нагреваемой среды.