ОРОСИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1996 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам непосредственного контакта, в которых жидкость (хладоноситель) охлаждает воздух, циркулирующий в охлаждаемом контуре холодильной камеры. Предлагаемый аппарат может быть использован в холодильниках предприятий пищевой промышленности и торговли.

Известны воздухоохладители сухого типа, получившие широкое применение на холодильниках, в которых в качестве хладоносителя применяется аммиак или рассол (раствор хлористого кальция или этиленгликоль в воде и др.) [1] Это воздухоохладители состоят из охлаждающей трубчатой батареи, устройства для орошения поверхности батареи водой в процессе оттаивания инея и поддона для сбора и отвода талой и орошающей воды.

Трубчатая батарея изготавливается из бесшовных стальных труб, оребренных мягкой лентой для увеличения поверхности теплообмена, и монтируется в закрытом кожухе, имеющем патрубки для входа и выхода воздуха.

Движение воздуха в воздухоохладителях принудительное, с помощью одного или нескольких вентиляторов, встроенных в аппарат или установленных отдельно.

Известные конструкции воздухоохладителя сухого типа имеют следующие недостатки:
большая металлоемкость и трудоемкость изготовления,
большой расход труб и арматуры на обвязку (монтаж),
повышенный расход электроэнергии на работу вентиляторов из-за увеличения сопротивления в связи с увеличением толщины инея;
повышенная экологическая опасность из-за большого количества аммиака в установках с непосредственным охлаждением воздуха хладагентом;
недолговечность из-за коррозии металла, особенно при применении рассола.

Известен воздухоохладитель мокрого типа, который представляет собой металлическую коробку с расположенными внутри двумя горизонтальными решетками: нижней для рабочего и верхней для отбойного слоя колец. Между решетками помещены распределительные желоба для орошения рассолом рабочего слоя. Воздух вентиляторами, расположенными в верхней части воздухоохладителя, засасывается внизу кожуха, проходит через рабочий и отбойный слои колец и выбрасывается под потолком охлаждаемого помещения [2]
Недостатком воздухоохладителя является унос рассола воздухом в холодильную камеру с осаждением рассольной пыли на продукты и строительные конструкции, вызывая коррозию металла. Указанный недостаток является основной причиной практически полного прекращения их применения на предприятиях пищевой промышленности.

Известен оросительный теплообменник, содержащий корпус с укрепленными балками, в гнезде которых уложены поддерживающие и регулирующие стержни, прижимаемые к нижней балке верхними фасонными балками с уплотнительной прокладкой [3]
На поддерживающих стержнях подвешена пластмассовая пленка, которая оттягивается натяжными грузами, расположенными в нижней части.

Недостатком известного изобретения является:
усложненная конструкция крепления поддерживающих и регулирующих стержней с применением для этой цели фасонных балок;
нерациональный профиль регулирующего стержня круглой формы вызывает разделение жидкой пленки на два потока, один из которых потечет непосредственно по пленке, а другой по нижней полудуге регулирующего стержня с последующим неорганизованным стоком жидкости вниз;
орошение предлагаемой пластмассовой пленки возможно только с одной стороны.

Предлагаемое техническое предложение направлено на создание аппарата оросительного типа, в котором были бы исключены недостатки известных аппаратов.

На фиг. 1 представлен оросительный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг.3 узел I на фиг.2 (с изображением стержней и полотна).

Оросительный теплообменник содержит каркас 1, опорные конструкции 2 в верхней части для опорных стержней 3 и перфорированные щеки 4 для крепления натяжных стержней 5, расположенных в нижней части. Опорные стержни 3 имеют П-образную форму и установлены на одном уровне с образованием продольных калиброванных щелей 6 для пропуска полотна 7, представляющего собой сетку, изготовленную, например, из полиэтилена. Полотно 7 в верхней части теплообменника огибает один из опорных стержней 3 и опускается вниз, где огибает натяжной стержень 5 и опять поднимается вверх для зигзагообразного натяжения. На концах опорных стержней 5 имеются уплотнительные прокладки 8, на которые укладываются доски 9.

На опорные стержни 3 и доски 9 насыпана насадка 10, над которой имеется устройство для подачи жидкости 11.

Несущий каркас 1 теплообменника обшит не коppодирующим материалом 12 и содержит патрубки входа 13 и выхода 14 воздуха. Патрубок 14 через гибкую вставку подключен к вентилятору (последние две позиции на чертеже условно не показаны).

Корпус теплообменника свободно укладывается на поддон 17, в который стекает жидкость (хладоноситель). Из поддона жидкость удаляется через патрубок 18. Жидкость, слившаяся в поддон, позволяет загерметизировать теплообменник в нижней части без применения каких-либо крепежных устройств гидравлическим затвором.

Теплообменник работает следующим образом. Холодная жидкость через устройство для подачи жидкости 11 поступает в теплообменник, орошая при этом насадку 10, предназначенную для выравнивания расхода хладоносителя. В дальнейшем жидкость через калиброванные щели 6 стекает по полотну 7 тонкой пленкой вниз. Ввиду того, что полотно 7 представляет собой сетку, жидкий хладоноситель перетекает через отверстия сетки на противоположную от калиброванной щели 6 плоскость, утоньшая при этом пленку в два раза и увеличивая поверхность теплообмена воздуха с холодоносителем во столько же раз.

При течении жидкости по сетчатому полотну 7 теплый воздух холодильной камеры, подающийся вентилятором 16 в теплообменник, отдает свое тепло хладоносителю, который при этом нагревается. В процессе теплообмена воздух охлаждается, что сопровождается выделением в хладоноситель из воздуха небольшого количества влаги.

В результате теплообмена воздух не только охлаждается, но частично осушается при одновременном увеличении его относительной влажности. В это же время хладоноситель подогревается при одновременном уменьшении его концентрации из-за частичной конденсации влаги из воздуха.

Отепленный хладоноситель стекает в поддон 17, откуда через патрубок 18 удаляется из теплообменника для повторного охлаждения в холодильной установке (на чертеже не показана).

Насадка 10, предусмотренная конструкцией аппарата, позволяет выровнять расход хладоносителя через калиброванные щели 6, что является определяющим для поддержания одинаковой толщины пленки, стекающей по сетчатому зигзагообразному полотну 7. При малой скорости движения воздуха 3-5 м/с между элементами полотна 7 унос хладоносителя исключен на продукт, подлежащий хранению, или на строительные конструкции камеры.

Предусмотренная П-образная форма опорных стержней 3 обеспечивает полный слив с них жидкости по полотну 7 и эффективное использование их в качестве несущей конструкции насадки 10 и полотна 7 при минимальном расходе материала.

Практическая реализация предложенного оросительного теплообменника в качестве воздухоохладителя позволяет уменьшить расход материала и трудозатрат на изготовление, в несколько раз уменьшить расход труб, арматуры на обвязку, исключить унос рассола воздухом на продукцию и строительные конструкции, резко уменьшить коррозию металла из-за практически полного отказа от его применения в конструкции аппарата, улучшить эксплуатационные и экологические показатели, повысить долговечность аппарата и снизить стоимость на изготовление, транспортировку и монтаж.

Использование: энергетика, охлаждение воздуха жидкостью. Сущность изобретения: в корпусе теплообменника размещены горизонтальные ряды опорных стержней 3 и натяжных стержней 5, в комбинированных щелях между которыми размещено полотно 7. Последнее зигзагообразно натянуто между упомянутыми стержнями. Каждый из опорных стержней 3 выполнен в поперечном сечении П-образной формы, при этом все опорные стержни 3 размещены на одном уровне. На стержнях 3 расположена насадка 10, над которой установлено устройство 11 для подачи жидкости. Последняя через насадку 10 поступает на полотно 7 и далее стекает в поддон 17. Стенки корпуса опущены в последний под уровень жидкости с образованием гидрозатвора. Полотно 7 выполнено сетчатым. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ОРОСИТЕЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий образованный стенками корпус с патрубками для подвода и отвода воздуха, внутри которого размещены горизонтальные ряды опорных и натяжных стержней, в щелях между которыми размещена теплообменная поверхность, выполненная в виде зигзагообразно натянутого между упомянутыми стержнями полотна, устройство для подачи жидкости и частично заполненный жидкостью поддон, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен насадкой, причем каждый из опорных стержней выполнен в поперечном сечении П-образным, все опорные стержни размещены на одном уровне, насадка расположена на последних, а упомянутые щели выполнены калиброванными. 2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что стенки корпуса опущены под уровень жидкости в поддоне с образованием гидрозатвора. 3. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что полотно выполнено сетчатым.