ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2006 года по МПК F28D1/47 

Изобретение относится к тяжелой промышленности. Оно может быть использовано для охлаждения оборотной воды промышленных предприятий и позволяет повысить эффективность теплообмена.

Известен теплообменный аппарат /Патент SU №1645802 А1, кл. F 28 D 1/047//F 28 D 15/02 "Теплообменный аппарат", авторы: М.Ю.Ефимов, В.А.Альтматов, О.И.Жуков, Н.Н.Сизов, Ф.И.Мосолов, И.И.Маценко, В.А.Морозов, А.З.Кисатаев/, содержащий корпус, подводящие и отводящие трубопроводы с охлаждаемым теплоносителем, каналы для подвода и отвода нагревающегося теплоносителя, размещенную в корпусе зигзагообразную трубную матрицу, подключенную к упомянутым трубопроводам и имеющую расположенные ярусами соединенные между собой горизонтальные участки, тепловые трубы с легкокипящим промежуточным теплоносителем, сообщенные с горизонтальными участками установленные вертикально между горизонтальными участками, снабженные ребрами, при этом испарительная зона трубы установлена в участке нижерасположенного яруса, а конденсационная примыкает через дополнительно установленную теплоизоляционную прокладку к участку вышерасположенного яруса.

В приведенном аналоге отсутствует контроль температуры охлаждаемой воды, таким образом невозможно поддержание теплоносителя в заданном пределе. Кроме того, наличие вертикально оребренных тепловых труб увеличивает сложность конструкции, трудность изготовления.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления и возможность поддержания температуры теплоносителя в заданном пределе при помощи системы контроля.

Сущность изобретения заключается в том, что у теплообменного аппарата, содержащего, с целью повышения отбора тепла у теплоносителя используются несколько ступеней охлаждения, каждая из которых выполнена в виде секции, содержащей зигзагообразный радиатор, дутьевой вентилятор, подающий поток воздуха непосредственно на зигзагообразный подводящий трубопровод и отводящие каналы, а управление скоростью потока охлаждающего воздуха, создаваемого дутьевым вентилятором, производится с помощью асинхронного электродвигателя, питаемого и управляемого преобразователем частоты в зависимости от сигнала, идущего от датчика температуры, установленного после нагревателя; переключение между ступенями охлаждения производится с помощью автоматической системы регулирования температуры охлаждающей воды, причем датчик температуры подключает реле предельного тока при превышении заданной величины тока, которое своими контактами включает привод открытия дополнительной ступени охлаждения, при помощи двигателя постоянного тока.

На фиг.1 показан теплообменный аппарат с системой автоматического регулирования температуры; на фиг.2 - автоматическая система управления открытием вентиля.

Теплообменный аппарат с системой автоматического регулирования температуры (см. фиг.1) состоит из нескольких ступеней, например, из двух. 1 первая ступень охлаждения, 2 вторая ступень охлаждения. Каждая ступень охлаждения представляет собой корпус 3, в котором расположен подводящий трубопровод 4, выполненный в виде зигзага, между слоями которого находятся отводящие каналы 5. Зигзагообразный трубопровод и отводящие каналы образуют зигзагообразный радиатор. Также в корпусе расположены дутьевой вентилятор 6 и асинхронный электродвигатель 7. Ступени охлаждения соединены между собой прямым участком 8 зигзагообразного подводящего трубопровода. Между ступенями охлаждения расположен вентиль 9, открываемый двигателем постоянного тока 10, связанный через токовое реле 11 с датчиком температуры 12. Датчик температуры 12 получает информацию о технической воде от нагревателя 14 и выдает сигнал преобразователю частоты 13.

Устройство работает следующим образом. Техническая вода от нагревателя 14 поступает в первую ступень охлаждения 1 на зигзагообразный радиатор. Теплоноситель быстро проходит зигзагообразный трубопровод 4, подвергаясь небольшому охлаждению, а медленное прохождение по отводящим каналам 5 дает наибольшее охлаждение, так как увеличивается площадь, контактирующая с потоком воздуха, идущего от дутьевого вентилятора 6. Теплоноситель принудительно охлаждается при помощи дутьевого вентилятора 6, приводимого в движение асинхронным электродвигателем 7 и питающегося от преобразователя частоты 13. Если температура воды соответствует заданному пределу, то вентиль 9 остается в закрытом положении, а вода, пройдя первую ступень охлаждения 1, возвращается к нагревателю 14. Информацию о температуре теплоносителя показывает датчик температуры 11, выдающий стандартный токовый сигнал 4-20 mA, расположенный после нагревателя 14. Если датчик 12 подает сигнал о температуре воды, значение которой превышает заданный предел, токовому реле 11, то происходит замыкание контакта SQ1 (см. фиг.2). После этого подается напряжение на независимую обмотку возбуждения двигателя постоянного тока 10. В свою очередь двигатель 10 открывает вентиль 9, таким образом, техническая вода поступает во вторую ступень охлаждения 2. В свою очередь, реагируя на изменение сигнала, поступающего с датчика температуры 12, преобразователь частоты 13 задает асинхронному электродвигателю 7 скорость, с которой необходимо вращать дутьевой вентилятор 6. Скорость вращения дутьевого вентилятора 6 зависит от того, на какую величину температура воды превысит заданный предел, так как при небольшом увеличении необходимость в работе дутьевого вентилятора 6 на полную мощность отпадает. Если температура теплоносителя со временем будет увеличиваться, то и скорость вращения дутьевого вентилятора 6 будет возрастать, увеличивая скорость и силу потока воздуха. При прохождении через вторую ступень 2 площадь воздействия на теплоноситель потока воздуха увеличивается. Из вышесказанного следует, что изменение температуры при прохождении второй ступени 2 будет соответствовать величине ниже заданного предела.

В зависимости от потребности предприятия число ступеней охлаждения можно увеличить. Таким образом, температура воды будет поддерживаться в необходимых пределах.

Технический результат выражается в том, что благодаря присутствию нескольких ступеней охлаждения и системы контроля получаем охлажденный теплоноситель до необходимого значения температуры. Направляя поток воздуха дутьевыми вентиляторами непосредственно на зигзагообразный радиатор, увеличивается эффективность теплоотдачи. Существование в системе преобразователя частоты обеспечивает рациональное охлаждение и уменьшение энергопотребления путем регулирования скорости вращения дутьевых вентиляторов.

Промышленная применимость состоит в том, что устройство легко изготавливается на стандартном оборудовании при любом способе производства: серийном или массовом.

Изобретение предназначено для применения в тяжелой промышленности, а именно для охлаждения оборотной воды промышленных предприятий. Теплообменный аппарат содержит несколько ступеней охлаждения, каждая из которых выполнена в виде секции, содержащей зигзагообразный радиатор, дутьевой вентилятор, подающий поток воздуха непосредственно на зигзагообразный подводящий трубопровод, и отводящие каналы, а управление скоростью потока охлаждающего воздуха, создаваемого дутьевым вентилятором, производится с помощью асинхронного электродвигателя, питаемого и управляемого преобразователем частоты в зависимости от сигнала, идущего от датчика температуры, установленного после нагревателя; переключение между ступенями охлаждения производится с помощью автоматической системы регулирования температуры охлаждающей воды. Изобретение позволяет уменьшить трудоемкости изготовления и дает возможность поддержания температуры теплоносителя в заданном пределе при помощи системы контроля. 2 ил.

Теплообменный аппарат, содержащий корпус и подводящий трубопровод с охлаждаемым теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью повышения отбора тепла у теплоносителя, используются несколько ступеней охлаждения, каждая из которых выполнена в виде секции, содержащей зигзагообразный радиатор, дутьевой вентилятор, подающий поток воздуха непосредственно на зигзагообразный подводящий трубопровод, и отводящие каналы, а управление скоростью потока охлаждающего воздуха, создаваемого дутьевым вентилятором, производится с помощью асинхронного электродвигателя, питаемого и управляемого преобразователем частоты в зависимости от сигнала, поступающего от датчика температуры, установленного после нагревателя, подключение дополнительной ступени охлаждения производится с помощью автоматической системы регулирования температуры охлаждающей воды, сигнал, идущий с датчика температуры, воздействует на реле предельного тока, при превышении заданной величины которого реле своими контактами включает привод открытия дополнительной ступени охлаждения, открытие производится двигателем постоянного тока.