ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2003 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам на основе тепловых труб, используемым для отопления жилых и производственных помещений, паровлажностной термообработки изделий, запуска двигателей и компрессоров при низких температурах и обеспечения работы их в условиях высокогорья.

Известен теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель, расположенный над ним конденсатор, в трубопроводе установлен регулируемый запорный орган, а в днище конденсатора расположен патрубок, выступающий в его полость и соединяющий его с атмосферой [1].

Недостатком известного теплообменного аппарата является инерционность и ограничение его функциональных возможностей.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель, расположенный над ним конденсатор, регулируемый запорный орган в трубопроводе и патрубок в днище конденсатора, соединенный с атмосферой, причем внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки с каналами, а на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор, и в испарителе расположен патрубок для подвода газов [2].

Недостатками известного теплообменного аппарата являются его высокая инерционность, сложность конструкции и ограниченность его функциональных возможностей (невозможность использовать для запуска двигателей и компрессоров при низких температурах и для работы их в условиях высокогорья).

Технический результат - расширение функциональных возможностей теплообменного аппарата за счет применения устройства для запуска двигателей и компрессоров при низких температурах, обеспечение работы их в условиях высокогорья, а также снижение инерционности и упрощение конструкции теплообменного аппарата.

Изобретение, излагаемое в настоящей заявке, предусматривает создание многофункционального теплообменного аппарата, который помимо функций обогрева жилых и производственных помещений, утилизации тепла отходящих газов, дистилляции жидкостей может быть использован для запуска двигателей и компрессоров при низких температурах и обеспечения работы их в условиях высокогорья.

Указанный общественно-полезный результат достигается тем, что теплообменный аппарат содержит соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель, состоящий из двух камер, соединенных насосом, внутренний источник тепла и патрубок для подвода и отвода газов, расположенные во 2-й камере испарителя, расположенный над испарителем конденсатор, на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор, внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки с каналами, два регулируемых запорных органа в трубопроводах и патрубок в днище конденсатора, камеру подогрева испарителя с патрубком для подвода горячих газов, расположенную под испарителем, патрубок в съемной крышке конденсатора, щелевой конвектор, образованный смежными поверхностями камер испарителя.

Предложенный теплообменный аппарат исключает недостатки известного устройства, а именно его высокую инерционность, ограниченность его функциональных возможностей, что повышает эффективность использования теплообменного аппарата, а также позволяет использовать его для запуска двигателей и компрессоров при низких температурах и обеспечения работы их в условиях высокогорья.

Анализ информации показал, что заявленное техническое решение неизвестно из достигнутого уровня техники, в связи с чем оно соответствует критерию "новизна".

Подобное техническое решение явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявленное изобретение создает положительный эффект, который выражается в том, что теплообменный аппарат, работая в режиме обогрева жилых, производственных помещений, утилизатора отходящих газов может одновременно использоваться для запуска двигателей и компрессоров при низких температурах и обеспечения работы их в условиях высокогорья.

Изложенное свидетельствует, что изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен предложенный теплообменный аппарат.

Теплообменный аппарат содержит двухкамерный испаритель (1-я камера 3; 2-я камера 10) с насосом 2, обе камеры заполнены жидким теплоносителем 11, конденсатор 6, размещенный выше двухкамерного испарителя и соединенный с ним трубопроводами 17, 20, на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор 7, внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки 18 с каналами 19, в трубопроводе 20 установлен регулируемый запорный орган 5, камеру подогрева испарителя 9 с патрубком для подвода горячих газов 1, расположенную под испарителем в пространстве между испарителем и поддоном 8, щелевой конвектор 4, образуемый смежными поверхностями камер испарителя 3, 10, внутренний источник тепла 12 с патрубком для подвода и отвода газа 13, в трубопроводе 17 установлен второй регулируемый запорный орган 14, патрубок в днище конденсатора 15, патрубок в съемной крышке конденсатора 16.

Стрелками на чертеже показаны движение: горячих газов (_ _ _ _→), жидкости (_______→) и паровоздушной смеси (·······→).
Устройство работает следующим образом.

При подаче тепла через патрубок 13 внутреннего источника тепла 12 к испарителю 10 жидкий теплоноситель 11 нагревается до температуры испарения жидкости и частично переходит в паровоздушную смесь, поступает в конденсатор 6 через транспортную зону, образованную трубопроводом 17 и регулируемую запорным органом 14.

Пар, поступивший в конденсатор 6, конденсируется и в виде капель по трубопроводу 20 через запорный орган 5 стекает в 1-ю камеру 3 испарителя.

При работе в режиме обогрева жилых и производственных помещений происходит нагрев рабочих поверхностей 1-й камеры 3 испарителя и конденсатора 6, в режиме паровлажностной термообработки, изделия (не показаны) размещаются внутри конденсатора и образуют каналы 19, расположенные перпендикулярно основанию конденсатора 6.

В установившемся режиме двигателя или компрессора работа теплообменного аппарата происходит в режиме конденсационно-испарительного теплоснабжения. Патрубок 15 предназначен для слива жидкости из конденсатора, патрубок 16 обеспечивает атмосферное давление в теплобменном аппарате и стабильную температуру конденсации рабочей жидкости.

Перед запуском двигателя и компрессора при отрицательных температурах высокотемпературные продукты горения поступают через патрубок 1 в камеру подогрева испарителя 9, расположенную под испарителем 10, и, поднимаясь вверх по щелевому конвектору 4, нагревают двухкамерный испаритель 3, 10 и конденсатор 6. После пуска двигателя теплоноситель 11 дополнительно интенсивно нагревается за счет тепла, образуемого при работе двигателя или компрессора. За счет разности температур нагретый воздух будет подниматься внутри конвектора 4 и прогревать испаритель 3, 10 и парогенератор 6. В установившемся режиме температура в испарителе 3, 10 и конденсаторе 6 будет равна температуре испарения теплоносителя (для воды и антифриза 100^oС при давлении 760 мм рт. ст. ). Отбор тепла из испарителя 3, 10 будет осуществляться за счет конденсации паров теплоносителя в конденсаторе 6, который охлаждается окружающим воздухом. Этим будет обеспечиваться постоянная температура (равной температуре конденсации жидкости) в испарителе 3, 10, что позволит исключить потребность в термостате и улучшит тепловую работу двигателя и компрессора. Применение саморегулирующегося теплообменного аппарата позволит исключить закипание охлаждающих жидкостей двигателя или компрессора. Закипание связано с тем, что температура испарения жидкости в условиях высокогорья ниже температуры, регулируемой термостатом системы охлаждения двигателя или компрессора.

В сравнении с прототипом описываемое устройство многофункционально, дополнительно обеспечивает запуск двигателей и компрессоров при низких температурах, работу их в условиях высокогорья.

Источники информации
1. Патент RU 2094727, кл. F 27 D 15/00.

2. Патент RU 2125696, кл. F 27 D 15/00 (прототип).

Изобретение предназначено для применения в области отопления жилых и производственных помещений. Теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель с патрубком для подвода газов, расположенный над ним конденсатор, регулируемый запорный орган в трубопроводе и патрубок в днище конденсатора, соединенный с атмосферой. Внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки с каналами. На одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор, причем согласно изобретению он дополнительно содержит расположенную под испарителем камеру подогрева испарителя с патрубком для подвода горячих газов, испаритель состоит из двух камер, соединенных насосом, внутренний источник тепла, щелевой конвектор, образованный смежными поверхностями камер испарителя, второй регулируемый запорный орган и патрубок в крышке конденсатора. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности теплообменного аппарата за счет утилизации тепла нагретых твердых и жидких сред, снижения инерционности и упрощения конструкции теплообменного аппарата. 1 ил.

Теплообменный аппарат, содержащий соединенные трубопроводом частично заполненный теплоносителем испаритель с патрубком для подвода газов, расположенный над ним конденсатор, регулируемый запорный орган в трубопроводе и патрубок в днище конденсатора, соединенный с атмосферой, внутри конденсатора перпендикулярно основанию по высоте расположены перегородки с каналами, на одной из наружных сторон конденсатора расположен щелевой конвектор, отличающийся тем, что дополнительно содержит расположенную под испарителем камеру подогрева испарителя с патрубком для подвода горячих газов, испаритель состоит из двух камер, соединенных насосом, внутренний источник тепла, щелевой конвектор, образованный смежными поверхностями камер испарителя, второй регулируемый запорный орган и патрубок в крышке конденсатора.