СИСТЕМА ТЕПЛОВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F24D9/02 F24D17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, системам теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых и промышленных предприятий.

В таких системах чаще всего оборот теплоносителя обеспечивается циркуляционными насосами.

Примерами таких систем являются.

"Низкотемпературная система централизованного отопления" по заявке DE N 4143026, опубл. 01.07.93 (ИСМ, 1994, N 10-12), включающая котел, циркуляционный насос, подающие и обратные трубопроводы, тепловые пункты.

"Система отопления" по заявке DE N 4409883, опубл. 4.08.94, кл. F 24 D 3/02, содержащая основной нагревательный источник, систему отопления помещения и регулирования, питательный насос, сетевой насос.

"Открытая система теплоснабжения" по SU а.с. N 1508054, кл. F 24 D 3/02, приор. 18.01.88, содержащая базовый и пиковый теплоисточники с подключенными к ним подающим и обратным трубопроводами, подсистему теплопотребления жилых районов, имеющие подающие и обратные трубопроводы, перемычки с насосами, соединяющие подающие и обратные трубопроводы каждой подсистемы.

"Система отопления и горячего водоснабжения" по SU а.с. N 1643879, кл. F 24 D 3/08, приор. 05.10.88, содержащая котел, поверхностный водоподогреватель, вход последнего по линии охлаждения соединен с выходом котла посредством подающего магистрального трубопровода, а выход - с входом котла посредством обратного магистрального трубопровода, снабженного насосом. Выход поверхностного водоподогревателя по линии нагрева подключен к трубопроводу горячего водоснабжения. К подающему магистральному трубопроводу подключена подающая труба теплосети. К обратному магистральному трубопроводу подключена обратная труба теплосети.

Известны технические решения, в которых в качестве циркуляционных насосов используются инжекторы или струйные насосы. К таким системам относятся следующие изобретения.

А. с. N 1762080, кл. F 24 D 3/08, приор. 17.04.86, "Система тепловодоснабжения" содержит теплообменник, струйный насос, прямую и обратную магистрали теплосети, первая из которых подключена к линии горячего водоснабжения и к выходному патрубку двухступенчатого инжектора, а вторая - к камере смешения первой ступени инжектора. В данной системе источником тепла являются геотермальные скважины с рассолом, поэтому конструкция системы содержит в качестве генератора пара сепаратор и устройства, позволяющие разделить теплоноситель в первом контуре (рассол) и теплоноситель второго контура - воду. Циркуляция теплоносителей обеспечивается струйными насосами, что позволяет, как и в предлагаемом изобретении, не подводить дополнительную энергию, обеспечивая циркуляцию теплоносителя в первом контуре. Однако струйный насос в данной конструкции не выполняет функцию теплообменника.

Известен "Способ отпуска тепла потребителю из паровой сети" по патенту SU N 1210670, кл. F 24 D 9/082, приор. 19.06.80, в котором генерируют пар в центральном источнике, транспортируют пар по паровой сети при избыточном давлении, конденсируют пар в теплообменнике. Конденсацию пара в теплообменнике осуществляют при избыточном давлении обратной водой системы отопления. Конденсат пара направляют в рабочее сопло струйного насоса системы отопления, в его приемную камеру подают подогретую в теплообменнике обратную воду системы отопления. В данном изобретении струйный насос в качестве активной среды использует не пар, а воду, он не выполняет функции теплообменика и подвода дополнительной воды.

В предлагаемом изобретении струйный насос выполняет несколько функций: обеспечивает циркуляцию теплоносителя в сети потребителей и служит устройством теплообмена, передачи энергии пара к воде, циркулирующей в сети, кроме того обеспечивает функцию дополнительной подпитки теплоносителя, особенно для систем с большим расходом горячей воды.

Указанный результат достигается следующим.

Система тепловодоснабжения содержит центральный источник пара, прямой и обратный трубопроводы, сеть тепловодоснабжения потребителей, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды, и выходной патрубок.

По изобретению струйный насос, в качестве устройства теплообмена и средства циркуляции, соплом для подвода активной среды подключен через трубопровод к источнику пара. Соплом для подвода пассивной среды струйный насос подключен к обратному трубопроводу, входом устройства для дополнительного подвода пассивной среды соединен с емкостью запаса воды или источником водоснабжения. Выходным патрубком струйный насос подключен к прямому трубопроводу системы тепловодоснабжения.

Для того, чтобы обеспечить автоматический забор теплоносителя из источника водоснабжения или сброс излишков воды в системе при повышении давления, на обратном трубопроводе установлен датчик давления, на трубопроводе, соединяющем емкость запаса воды или источник водоснабжения с устройством для дополнительного подвода пассивной среды, установлен первый клапан. Участок обратного трубопровода между датчиком давления и соплом для подвода пассивной среды струйного насоса соединен с емкостью запаса воды другим трубопроводом через второй клапан, причем оба клапана по каналам управления с позиционным регулятором соединены с датчиком давления.

Система функционирует за счет струйного насоса. Пар, поступающий в сопло для подвода активной среды, разгоняется за счет уменьшения проходного сечения сопла. Вода из обратного трубопровода системы поступает через сопло для подвода пассивной среды в камеру смешения, где, взаимодействуя с паром, дробится до мелкодисперсного состояния и за счет сужения проходного сечения камеры смешения происходит разгон смеси. Пар, отдавая тепло воде, охлаждается, частично конденсируется. За счет уменьшения объемного паросодержания, в камере смешения происходит дальнейшее падение давления, при этом вода дробится до мелкодисперсного состояния, что улучшает условия теплообмена, способствует дальнейшей конденсации паровой фазы. Далее происходит торможение потока, сопровождающееся скачком уплотнения с полной конденсацией пара, и рост статического давления. За счет торможения в диффузоре на выходе струйного насоса создается давление, обеспечивающее циркуляцию горячей воды в контуре потребителей.

Дополнительный подвод пассивной среды из емкости запаса воды или источника водоснабжения выполняется через устройство для дополнительного подвода пассивной среды струйного насоса. Такое устройство выполняется на цилиндрическом участке струйного насоса в виде канала, соединенного трубопроводом через клапан с емкостью запаса воды или источником водоснабжения. Дополнительная вода в емкости может быть и под атмосферным давлением, поскольку в цилиндрическом участке струйного насоса перед скачком конденсации статическое давление ниже атмосферного.

Автоматическая подача дополнительной воды при снижении давления ниже установленного и сброс излишней воды из магистрали при превышении порогового давления осуществляются автоматически. Датчик давления в первом случае открывает клапан на трубопроводе, соединяющем устройство для дополнительного подвода пассивной среды струйного насоса, во втором случае открывает клапан на трубопроводе, соединяющем обратный трубопровод с емкостью запаса воды или источником водоснабжения.

Предложенная система обладает новизной и отвечает критерию изобретательского уровня, так как обладает новыми свойствами. Струйный насос выполняет три функции: обеспечивает циркуляцию теплоносителя в сети потребителей, служит устройством теплообмена, передачи энергии пара к воде, циркулирующей в сети и обеспечивает подпидку сети теплоносителем.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена схема системы тепловодоснабжения, на фиг. 2 - чертеж струйного насоса.

Система тепловодоснабжения содержит центральный источник пара 1, сеть тепловодоснабжения потребителей 2 открытого или закрытого типа, прямой (подающий) трубопровод 3 и обратный трубопровод 4 к сети потребителя. Трубопровод 5 для подачи пара к соплу для подвода активной среды 7 струйного насоса 6. Струйный насос 6 имеет сопло для подвода пассивной среды 8, выходной патрубок 9. Сопло для подвода пассивной среды 8 подключено к обратному трубопроводу 4. Вход устройства для дополнительного подвода пассивной среды 10 соединен с емкостью запаса воды (источником водоснабжения) 11 и выходным патрубком 9 подключен к прямому трубопроводу 3 сети тепловодоснабжения 2.

На обратном трубопроводе 4 установлен датчик давления 12, на трубопроводе 14, соединяющем емкость запаса воды (источник водоснабжения) 11 с устройством для дополнительного подвода пассивной среды 10 установлен первый клапан 15, участок обратного трубопровода 8 между датчиком давления 12 и соплом для подвода пассивной среды 8 струйного насоса 6 соединен с емкостью запаса воды (источником водоснабжения) 11 другим трубопроводом 17 через второй клапан 16, причем оба клапана 15, 16 по каналам управления соединены с датчиком давления 12.

Активной средой является, в частности водяной пар, несущий дополнительную энергию для работы струйного насоса и нагрева теплоносителя, воды. Пассивной средой является теплоноситель, в частности, вода.

Система тепловодоснабжения работает следующим образом.

Центральный источник пара 1 (фиг. 1), например паровой котел, подает пар по трубопроводу 5 в сопло для подвода активной среды 7 струйного насоса 6. По обратному трубопроводу 4 из сети тепловодоснабжения 2 поступает охлажденная вода в сопло для подвода пассивной среды 8, того же струйного насоса 6. Пар, поступающий в сопло для подвода активной среды 7 струйного насоса 6 (фиг. 2), разгоняется, смешивается в камере смешения с водой, поступающей через сопло для подвода пассивной среды 8. В камере смешения струйного насоса 6 происходит разгон потока и процессы теплообмена между паром и водой. В цилиндрический участок струйного насоса 6 происходит подвод дополнительного потока воды через устройство для дополнительного подвода пассивной среды 10. В цилиндрическом участке струйного насоса 6 поток имеет пониженное давление, поэтому дополнительная вода может находиться и под атмосферным давлением. На выходе 9 струйного насоса 6 горячая вода тормозится, давление повышается, что обеспечивает необходимые параметры в сети тепловодоснабжения потребителей 2.

Таким образом, струйный насос 6 выполняет функции циркуляционного насоса, теплообменника и насоса для подпитки сети тепловодоснабжения потребителей 2 дополнительным теплоносителем. Далее по прямому трубопроводу 3 горячая вода подается в сеть тепловодоснабжения 2, и охлажденная вода возвращается из сети к струйному насосу 6 по обратному трубопроводу 4.

Система тепловодоснабжения позволяет автоматически отслеживать давление в сети тепловодоснабжения потребителей 2 и при необходимости автоматически добавлять теплоноситель при большом расходе, авариях в трубопроводах сети, а также сбрасывать излишки теплоносителя из сети при превышении нормального давления.

При повышении давления в обратном трубопроводе 4 датчик давления 12 по каналу управления дает команду на открытие второго клапана 16, и излишки теплоносителя сбрасываются через трубопровод 17 в емкость запаса воды 11. При понижении давления в обратном трубопроводе 4 датчик давления 12 по каналу управления дает команду на открывание первого клапана 15 и дополнительный теплоноситель из емкости запаса воды или источника водоснабжения 11 через трубопровод 14 подается к входу устройства для дополнительного подвода пассивной среды 10.

Емкостью запаса воды может быть дэаэратор, обычно применяемый в системах водоподготовки и в качестве резервного источника теплоносителя. Система может не комплектоваться емкостью запаса воды, а подпитываться непосредственно из источника водоснабжения.

Таким образом, система тепловодоснабжения позволяет простыми средствами обеспечить теплообмен, циркуляцию и подвод дополнительного теплоносителя. Система обладает высоким коэффициентом полезного действия, так как на движение теплоносителя не расходуется дополнительной энергии, например электрической.

Изобретение относится к теплоэнергетике, системам теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых и промышленных предприятий. Система содержит центральный источник пара, прямой и обратный трубопроводы, сеть тепловодоснабжения потребителей, струйный насос. Струйный насос в качестве устройства теплообмена и средства циркуляции соплом для подвода активной среды подключен через трубопровод к источнику пара, соплом для подвода пассивной среды - к обратному трубопроводу, входом устройства для дополнительного подвода пассивной среды соединен с емкостью запаса воды или источником водоснабжения и выходным патрубком подключен к прямому трубопроводу сети тепловодоснабжения. Техническим результатом изобретения является выполнение струйным насосом функций циркуляции теплоносителя и теплообменного устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система тепловодоснабжения, содержащая центральный источник пара, прямой и обратный трубопроводы, сеть тепловодоснабжения потребителей, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды и выходной патрубок, отличающаяся тем, что струйный насос в качестве устройства теплообмена и средства циркуляции соплом для подвода активной среды подключен через трубопровод к источнику пара, соплом для подвода пассивной среды - к обратному трубопроводу, входом устройства для дополнительного подвода пассивной среды соединен с емкостью запаса воды или источником водоснабжения и выходным патрубком подключен к прямому трубопроводу сети тепловодоснабжения. 2. Система тепловодоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что на обратном трубопроводе установлен датчик давления, на трубопроводе, соединяющем емкость запаса воды или источник водоснабжения с устройством для дополнительного подвода пассивной среды, установлен первый клапан, участок обратного трубопровода между датчиком давления и соплом для подвода пассивной среды струйного насоса соединен с емкостью запаса воды или источником водоснабжения другим трубопроводом через второй клапан, причем оба клапана по каналам управления соединены с датчиком давления.