ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в аппаратах с промежуточным теплоносителем, преимущественно в котлах-утилизаторах, подогревателях жидкого топлива и других теплопередающих устройствах.

Известно теплопередающее устройство, содержащее соединенные между собой посредством трубопровода термосифон и резервную емкость, заполненную теплоносителем и сообщающуюся с атмосферой [1] Данное устройство имеет ограниченное применение, преимущественно при невысоких тепловых нагрузках, т.к. вследствие испарения теплоносителя из резервной емкости в атмосферу, температура теплоносителя в термосифоне нестабильна. Данное устройство обеспечивает автономное регулирование температуры термосифона, но в узких пределах.

Наиболее близким техническим решением заявляемому изобретению является теплопередающее устройство, содержащее термосифон, жестко закрепленный в рубашке охлаждения, резервную емкость, трубопровод и установленный между термосифоном и резервной емкостью подпружиненный обратный клапан с калиброванным отверстием [2]
Недостатками известного теплопередающего устройства являются нестабильность температуры теплоносителя и узкий диапазон применимости, преимущественно при невысоких тепловых нагрузках.

Кроме того, известное теплопередающее устройство обладает в силу своих конструктивных особенностей (резервная емкость служит охлаждающей рубашкой термосифону) низкой эксплуатационной надежностью и требует применения единого, общего теплоносителя.

Цель предлагаемого теплопередающего устройства стабилизация температуры нагреваемого теплоносителя и расширение диапазона применимости по тепловым нагрузкам, а также повышение эксплуатационной надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в теплопередающем устройстве, содержащем термосифон, жестко закрепленный в рубашке охлаждения, резервную емкость, трубопровод и установленный между термосифоном и резервной емкостью подпружиненной обратный клапан с калиброванным отверстием, согласно изобретению, резервная емкость выполнена в виде подъемников рубашки охлаждения, а рубашка охлаждения выполнена изолированной от полости термосифона, при этом термосифон снабжен дополнительным подпружиненным клапаном, выходной патрубок которого сообщается с атмосферой.

На фиг. 1 изображено заявляемое теплопередающее устройство; на фиг.2 - телопередающее устройство, выполненное в виде модуля-подогревателя жидкого топлива.

Предлагаемое устройство содержит термосифон 1, жестко закрепленный в рубашке охлаждения 2, полость которой изолирована от термосифона 1. Полость термосифона 1 соединена с резервной емкостью 3, выполненной в виде подъемников охлаждающей рубашки 2, трубопроводом 4, снабженным со стороны термосифона 1 подпружиненным обратным клапаном 5 с калиброванным отверстием 6, который удерживается в закрытом состоянии пружиной 7. Охлаждающая рубашка 2 имеет подводящую 8 и отводящую 9 магистрали. Термосифон 1 дополнительно снабжен подпружиненным предохранительным клапаном 10 с выходным патрубком 11. Для обеспечения работоспособности теплопередающее устройство предлагаемой конструкции содержит вентиль 12 для удаления воздуха при заполнении термосифона 1 теплоносителем через вентиль 13 и вентиль 14 для приведения в рабочее состояние подъемников резервной емкости 3. Теплоносителем заполняют термосифон 1 и резервную емкость 3, а также рубашку охлаждения 2, при этом теплоноситель может различаться по составу.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Термосифон 1 и резервную емкость-подъемники 3 при открытом вентиле 12 заполняют теплоносителем через вентиль 13. После заполнения оба вентиля 12 и 13 закрывают.

При открытом вентиле 14 осуществляют регулировку давления в трубопроводе 4 и дополнительных резервных емкостях-подъемниках 3, добиваясь максимального контактирования термосифона 1 с греющей средой, после чего вентиль 14 закрывают.

По магистральным трубопроводом 8 и 9 осуществляют подачу и отвод нагреваемого теплоносителя через рубашку охлаждения 2.

При отводе и подводе тепла на соответствующих участках термосифона 1 в нем циркулирует теплоноситель с изменением агрегатного состояния. При незначительном увеличении тепловой нагрузки давление в термосифоне 1 возрастает и часть теплоносителя через калиброванное отверстие 6 в клапане 5 перетекает по соединительному трубопроводу 4 в резервную емкость-подъемник 3 охлаждающей рубашки 2. При этом клапан 5 удерживается в закрытом состоянии пружиной 7.

При возрастании тепловой нагрузки на соответствующую часть термосифона 1 или при снижении напора (отключение подачи) охлаждающего теплоносителя в рубашке 2 теплоноситель в термосифоне 1 быстро испаряется, давление в нем возрастает настолько, что отжимается пружина 7 клапана 5, и теплоноситель в газообразном состоянии поступает по трубопроводу 4 в резервные емкости-подъемники 3 охлаждающей рубашки 9. При этом подъемники 3 срабатывают на подъем предлагаемого теплопередающего устройства, выводя нагреваемую часть термосифона 1 из зоны контакта с греющей средой, снижая тем самым тепловую нагрузку до прежнего уровня.

В случае, если полное выведение термосифона 1 из зоны контакта с греющей средой невозможно или не приводит к снижению тепловой нагрузки на термосифон 1 до допустимой, теплоноситель в газообразном состоянии стравливается в атмосферу через предусмотренный в устройстве предохранительный клапан 10, сообщающийся с атмосферой через патрубок 11, обеспечивая тем самым взрывобезопасность предлагаемого теплопередающего устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию температуры нагреваемого теплоносителя на выходе из охлаждающей рубашки за счет того, что резервная емкость, выполненная в виде подъемников рубашки охлаждения, что позволяет изменять площадь контакта поверхности термосифона с греющей средой при самом широком диапазоне изменения температуры греющей среды и расхода нагреваемого теплоносителя в рубашке охлаждения, который может быть иного состава, чем теплоноситель в термосифоне, чем обеспечивается стабильность теплосъема, изменяющегося в широких пределах как за счет предлагаемой конструкции теплопередающего устройства, так и за счет разделения теплоносителей, т.к. полость рубашки охлаждения изолирована от полости термосифона.

Повышенная эксплуатационная надежность теплопередающего устройства предлагаемой конструкции обусловлена также за счет предохранительного клапана, которым снабжен термосифон, сообщающегося, в отличие от известного устройства, с атмосферой. Предлагаемое устройство является взрывобезопасным с тремя ступенями защиты, что позволяет использовать различные виды теплоносителей и материалов при изготовлении теплопередающего устройства и тем самым расширяет диапазон его применимости, в частности в качестве подогревателя жидкого топлива.

Таким образом, заявляемое устройство представляет собой автономное саморегулирующееся взрывобезопасное устройство с неограниченным диапазоном применимости по греющей среде, обеспечивающее высокую стабильность теплосъема и стабилизацию температуры подогреваемого в устройстве теплоносителя.

Использование: в аппаратах с промежуточным теплоносителем, преимущественно в котлах-утилизаторах, подогревателях жидкого топлива и других теплопередающих устройствах. Сущность изобретения: резервная емкость выполнена в виде подъемников рубашки охлаждения. Рубашка охлаждения изолирована от полости термосифона. Термосифон снабжен дополнительным подпружиненным клапаном. Выходной патрубок клапана сообщен с атмосферой. 2 ил.

Теплопередающее устройство, содержащее термосифон, жестко закрепленный в рубашке охлаждения, резервную емкость, трубопровод и установленный между термосифоном и резервной емкостью подпружиненный обратный клапан с калиброванным отверстием, отличающееся тем, что резервная емкость выполнена в виде подъемников рубашки охлаждения, изолированной от полости термосифона, при этом термосифон снабжен дополнительным подпружиненным клапаном, выходной патрубок которого сообщен с атмосферой.