ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F25D31/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к охлаждающим устройствам, обеспечивающим охлаждение жидкости или конденсацию пара в технологических производствах, в том числе и паров хладагента, и может быть использовано во всех отраслях пищевой промышленности, занятых переработкой сырья и продукции растительного и животного происхождения, а также в химической и др. отраслях промышленности, в особенности в районах песчаных полупустынь и пустынь.

Известны испарительные охладители жидкости и конденсаторы, содержащие цилиндрический или квадратный корпус с размещенной в нем теплопередающей поверхностью, снабженные ванной для нахождения циркулирующей воды, водяным насосом, коллектором с форсунками для распыления воды в поток воздуха, вентилятором с электродвигателем и вытяжной трубой, стационарно закрепленной к верхней кромке корпуса, и выполненной вертикальной (Теплообменные аппараты холодильных установок. -Л.: Машиностроение, 1973, с. 102-104; Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин. Справочник/ Под ред. Быкова А.В. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с. 23-24).

К недостаткам известных испарительных охладителей и конденсаторов следует отнести: недостаточную защиту теплообменной поверхности от механических загрязнений песком и пылью, приносимыми с воздухом, особенно в условиях размещения охладителей в районах песчаных полупустынь и пустынь; неравномерное распределение воздушного потока относительно теплообменной поверхности и наличие в корпусе "мертвых" и малоэффктивных зон (в углах корпуса); недостаточное использование кинетической энергии воздушного потока при увеличенных скоростях движения воздуха относительно корпуса охладителя.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности использования испарительного охладителя (в дальнейшем - охладитель), в котором обеспечена эффективная защита от попадания на теплообменную поверхность частиц песка и пыли, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии, создание равномерного обтекания воздухом теплообменной поверхности в любом сечении по высоте теплообменной поверхности и использование кинетической энергии движущегося ветрового потока для увеличения тепловой производительности охладителя и экономии электроэнергии, затрачиваемой на привод вентилятора.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом охладителе, содержащем корпус, теплообменную поверхность, ванну для циркулирующей воды, водяной насос, коллектор с форсунками, вентилятор с электродвигателем и вытяжной воздуховод, теплообменная поверхность выполнена в виде полого цилиндра и коаксиально установлена между полым закрытым сверху обтекателем и цилиндрическим корпусом, причем внутренняя стенка ванны для воды примыкает к нижней части обтекателя, а ее внешняя стенка охватывает корпус с образованием цилиндрического зазора, при этом образованный цилиндрический зазор в верхней части перекрыт полым сферическим полутором, горизонтальная плоскость которого выполнена открытой и сообщается с окружающей средой, и вытяжной водуховод имеет Г-образную конфигурацию, причем вертикальная часть воздуховода связана с верхней кромкой цилиндрического корпуса через подвижную кольцевую опору, а горизонтальная снабжена направляющей, ориентированной от места перегиба воздуховода вдоль его верхней образующей.

Выполнение теплообменной поверхности в виде полого цилиндра и ее коаксиальное размещение между полым закрытым сверху обтекателем и цилиндрическим корпусом, причем внутренняя стенка ванны для воды примыкает к нижней части обтекателя, а ее внешняя стенка образует с корпусом цилиндрический зазор, который сверху перекрыт полым сферическим полутором, горизонтальная плоскость которого выполнена открытой и сообщается с окружающей средой, обеспечивает равномерное распределение потока воздуха относительно поверхности теплообмена; наличие изменений в направлении движения воздушного потока обеспечивает выпадение частиц песка из воздушного потока и равноустойчивость всего поперечного сечения теплообенной поверхности по отношению к мелкодисперсной пыли, равномерно удаляемой стекающей водой (отсутствие "мертвых" зон и мест скопления частиц и пыли).

Придание вытяжному воздуховоду Г-образной конфигурации и обеспечение связи его вертикальной части с верхней частью корпуса через подвижную кольцевую опору, а также снабжение его горизонтальной части направляющей, ориентированной от места перегиба воздуховода вдоль его верхней образующей, обеспечивает возможность поворота воздуховода на 360 градусов и его самоустановки по направлению движения ветрового потока, что способствует появлению дополнительного подсоса воздуха через теплообменную поверхность, тем самым сокращая продолжительность работы вентилятора и снижение расхода электроэнергии либо при работающем вентиляторе увеличивая теплосъем с площади теплопередающей поверхности.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема конструкции охладителя; на фиг. 2 - вид по стрелке А на воздуховод.

Охладитель по фиг. 1 и 2 содержит: вертикальный цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен полый закрытый сверху обтекатель 2, между которыми коаксиально установлена цилиндрическая теплообменная поверхность 3. Через обтекатель 2 проходит напорный водяной трубопровод 4, связывающий водяной насос 5 с кольцевым коллектором 6, на котором размещены форсунки 7. Над обтекателем 2 размещены вентилятор 8 с электродвигателем 9 и вытяжной воздуховод 10, связанная с верхней кромкой корпуса 1 подвижной кольцевой опорой 11. Вытяжной воздуховод 10 снабжен направляющей 12, ориентированной от места перегиба воздуховода 10 вдоль его верхней образующей.

В нижней части корпуса 1 размещена кольцевая ванна 13 для циркулирующей через охладитель воды, снабженная патрубками 14 и 15, а также опорами 16. Насос 5 связан с ванной 13 патрубком 17. Внутренняя стенка ванны 13 примыкает к нижней части обтекателя 2, внешняя стенка 18 ванны 13 охватывает корпус 1 и образует цилиндрический зазор 19, который сверху перекрывается полым сферическим полутором 20, горизонтальная плоскость которого 21 выполнена открытой и через кольцевой канал 22 сообщается с окружающей средой.

Охлаждаемая жидкость или конденсирующийся пар поступают в теплообменную поверхность через патрубок 23 и выводятся из охладителя через патрубок 24.

Охладитель по фиг. 1 и 2 работает следующим образом.

Через патрубок 14 в ванну 13 поступает вода, которая через патрубок 17 поступает в насос 5. После пуска насоса 5 вода через трубу 4 подается в коллектор 6 и форсунками 7 разбрызгивается на теплообменную поверхность 3. После включения электродвигателя 9 вентилятор 8 просасывает воздух из окружающей среды, который через канал 22 и канал 19 поступает к теплообменной поверхности 3, проходит через нее, обеспечивая отвод тепла и водоиспарительный эффект, после чего вентилятором 8 направляется в вытяжной воздуховод 10, после которого воздух отводится в окружающую среду. Поступившее по патрубку 23 в теплообменную поверхность рабочее тело охлаждается и выводится через патрубок 24 для дальнейшего технологического использования.

При наличии ветровых явлений, особенно при размещении охладителя в песчаной полупустыне или пустыне, в воздухе находятся во взвешенном состоянии частицы песка и пыль. При прохождении потоком каналов 22, 20 и 19, а затем поворота к поверхности 2 за счет резких изменений направления движения частицы песка отделяются от воздуха и оседают в ванну 13, откуда через патрубок 15 периодически выводятся из ванны 13. Мелкая пыль задерживается в нижней части поверхности 3 и непрерывно смывается водой в ванну 13.

При наличии ветровых явлений динамический напор воздушного потока оказывает давление на направляющую, размещают ее по линии минимального аэродинамического сопротивления и разворачивает вытяжной воздуховод по направлению потока открытым горизонтальным отверстием вслед за внешним воздушным потоком.

При этом в воздуховоде 10 возникает эжектирующий эффект, что позволяет на период действия этого эффекта отключать электродвигатель 9 вентилятора 8 или включать последний в работу периодически.

Таким образом, заявляемый испарительный охладитель жидкости или пара по сравнению с известными позволяет обеспечить равномерное обтекание воздухом теплообменной поверхности без образования в аппарате "мертвых" зон или проскока воздуха мимо теплообменной поверхности; осуществить эффективное отделение частиц песка и пыли от потока воздуха вследствие создания резких изменений в направлении движения воздушного потока; использование динамических характеристик внешнего ветрового потока для создания эжектирующего эффекта и снижения тем самым затрат электроэнергии на привод вентилятора охладителя.

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности и касается выполнения охлаждающего устройства. В цилиндрическом корпусе испарителя коаксиально установлены выполненная в виде полого цилиндра теплообменная поверхность и закрытой сверху цилиндрический обтекатель. В нижней части установлена ванна для воды. Ее внутренняя стенка примыкает к нижней части обтекателя, а внешняя стенка охватывает корпус с образованием цилиндрического зазора. Последний в верхней части перекрыт сферическим полутором. Образованный канал для прохода воздуха имеет повороты, позволяющие резко изменять направление его движения. Это позволяет эффективно отделять воздух от частиц песка и пыли. Также данное изобретение обеспечивает интенсивное охлаждение за счет равномерного обтекания воздухом теплообменной поверхности и увеличение тепловой производительности за счет использования кинетической энергии движущегося ветрового потока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Испарительный охладитель, содержащий корпус, теплообменную поверхность, ванну для циркулирующей воды, водяной насос, коллектор с форсунками, вентилятор с электродвигателем и вытяжной воздуховод, отличающийся тем, что теплообменная поверхность выполнена в виде полого цилиндра и коаксиально установлена между полым закрытым сверху цилиндрическим обтекателем и цилиндрическим корпусом, причем внутренняя стенка ванны для воды примыкает к нижней части обтекателя, а ее внешняя стенка охватывает корпус с образованием цилиндрического зазора, при этом образованный цилиндрический зазор в верхней части перекрыт полым сферическим полутором, горизонтальная плоскость которого выполнена открытой и сообщается с окружающей средой. 2. Охладитель по п.1, отличающийся тем, что вытяжной воздуховод имеет Г-образную конфигурацию, причем вертикальная часть воздуховода связана с верхней кромкой цилиндрического корпуса через подвижную кольцевую опору, а горизонтальная часть снабжена направляющей, ориентированной от места перегиба воздуховода вдоль его верхней образующей.