УТИЛИЗАТОР ТЕПЛА Российский патент 2008 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к утилизатору тепла от сточных вод, без непосредственного контакта тепловых труб с загрязненными, агрессивными промышленными и бытовыми стоками, и может быть использовано в системах отопления помещений или для подогрева воды в водогрейных или паровых котельных.

Известен теплообменник, содержащий корпус с установленными в нем теплообменными трубками и коллекторы для входа и выхода теплоносителя (см. а.с. СССР №338133, МПК⁷ F28D 15/02, опубл. 20.02.2006 г.).

Недостатком известного теплообменника являются высокие энергозатраты.

Наиболее близким к предлагаемому утилизатору тепла по технической сущности является термосифонный теплообменник, содержащий зоны испарения, конденсации и нагреватель, выполненный в виде пучков теплообменных трубок, проходящих через эти зоны и частично заполненных промежуточным теплоносителем (см. патент РФ №2087824, МПК⁷ F28D 15/02, опубл. 20.08.1997 г.).

Недостатком прототипа является сложность конструкции, низкая теплоотдача и использование дополнительных теплоресурсов.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение теплоотдачи и энергосбережение за счет утилизации тепла сточных вод.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном утилизаторе тепла, содержащем зоны испарения, конденсации и нагреватель, выполненный в виде пучков теплообменных трубок, проходящих через эти зоны и частично заполненных промежуточным теплоносителем, согласно изобретению зона испарения выполнена в виде расширительного бака с центральным сифонным отводом, внутренняя поверхность которого имеет продольное оребрение, а пучок теплообменных трубок расположен на его внешней поверхности и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами, зона конденсации выполнена в виде корпуса, внутри которого по центру расположена труба для подачи сточных вод, а пучок теплообменных трубок расположен по периметру внутри корпуса и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами, при этом нижние коллекторы зоны конденсации и верхние коллекторы зоны испарения соединены между собой U-образными трубками.

Верхний коллектор зоны конденсации снабжен патрубком с вентилем для заправки теплообменных трубок теплоносителем, а корпус зоны конденсации снабжен патрубками подачи холодной и отвода горячей воды. Между нижним коллектором зоны конденсации и верхним коллектором зоны испарения установлена разделительная доска. В качестве промежуточного теплоносителя используют, например, изобутан.

Данный утилизатор тепла позволит использовать утилизированное тепло на подогрев воды, для промышленных и бытовых нужд, упростить конструкцию и снизить расход тепло- и энергозатрат.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид утилизатора в разрезе, на фиг.2 - разрез Б-Б по на фиг.1, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1.

Утилизатор тепла состоит из зон испарения и конденсации. Зона испарения выполнена в виде расширительного бака 1, внутренняя поверхность которого имеет продольное оребрение 2, а на внешней поверхности бака расположены теплообменные трубки 3, соединенные между собой коллекторами нижним 4 и верхним 5. Нижняя часть расширительного бака 1 снабжена центральным сифонным отводом 6.

Зона конденсации выполнена в виде корпуса 7, внутри которого по периметру расположен пучок теплообменных трубок 8, соединенных между собой коллекторами нижним 9 и верхним 10. При этом нижний коллектор 9 зоны конденсации и верхний коллектор 5 зоны испарения соединены U-образными трубками 11. Внутри зоны конденсации по центру расположена труба 12 для подачи сточных вод. Корпус 7 зоны конденсации снабжен патрубком 13 для подачи холодной воды и патрубком 14 для отвода горячей воды. Верхний коллектор 10 зоны конденсации снабжен вентилем 15 для заполнения трубок теплоносителем. Между зоной конденсации и зоной испарения расположена разделительная доска 16.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно теплообменные трубки 3 и 8 вакуумируют, открывая вентиль 15, затем заполняют трубки 3 жидкостью с низкой температурой кипения, например изобутаном. Промышленная или бытовая сточная вода при температуре 30-80°C поступает по трубе 12 в расширительный бак 1 и, передовая тепло через его стенки и оребрения, вызывает процесс парообразования теплоносителя (изобутана) в трубках 3. При этом образовавшийся пар поступает в верхний пучок трубок 9, конденсируется за счет охлаждения его проточной водой, поступающей через патрубок 13 в корпус 7. Образовавшийся конденсат стекает через соединительные трубки 11 коллектора 4 в теплообменные трубки 3. Через патрубок 14 отводится горячая вода, а охлажденная сточная вода выводится через сифонный отвод 6 в канализацию, затем процесс повторяется.

Использование данного утилизатора тепла позволит по сравнению с прототипом упростить конструкцию, утилизировать тепло сточных вод без непосредственного контакта тепловых труб с загрязненными промышленными и бытовыми стоками, что гарантирует экологическую чистоту подогреваемой жидкости, надежность функционирования утилизатора, а также обеспечивает экономию топлива и энергии.

Изобретение предназначено для утилизации тепла от сточных вод и может быть использовано в теплоэнергетике. Утилизатор тепла содержит зоны испарения и конденсации и нагреватель, выполненный в виде пучков теплообменных трубок, проходящих через эти зоны и частично заполненных промежуточным теплоносителем. Зона испарения выполнена в виде расширительного бака с центральным сифонным отводом, внутренняя поверхность которого имеет продольное оребрение, а пучок теплообменных трубок расположен на его внешней поверхности и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами. Зона конденсации выполнена в виде корпуса, внутри которого по центру расположена труба для подачи сточных вод, а пучок теплообменных трубок расположен по периметру внутри корпуса и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами, при этом нижние коллекторы зоны конденсации и верхние коллекторы зоны испарения соединены между собой U-образными трубками. Верхний коллектор зоны конденсации снабжен патрубком с вентилем для заправки теплообменных трубок теплоносителем, а корпус зоны конденсации снабжен патрубками подачи холодной и отвода горячей воды. Изобретение позволяет использовать утилизированное тепло на подогрев воды, для промышленных и бытовых нужд, упростить конструкцию и снизить тепло- и энергозатраты. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Утилизатор тепла, содержащий зоны испарения и конденсации, нагреватель, выполненный в виде пучков теплообменных трубок, проходящих через эти зоны и частично заполненных промежуточным теплоносителем, отличающийся тем, что зона испарения выполнена в виде расширительного бака с центральным сифонным отводом, внутренняя поверхность которого имеет продольное оребрение, а пучок теплообменных трубок расположен на его внешней поверхности и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами, зона конденсации выполнена в виде корпуса, внутри которого по центру расположена труба для подачи сточных вод, а пучок теплообменных трубок расположен по периметру внутри корпуса и соединен в нижних и верхних сечениях коллекторами, при этом нижние коллекторы зоны конденсации и верхние коллекторы зоны испарения соединены между собой U-образными трубками.2. Утилизатор по п.1, отличающийся тем, что верхний коллектор зоны конденсации снабжен вентилем, а ее корпус патрубками подачи холодной и отвода горячей воды.3. Утилизатор по п.1, отличающийся тем, что между нижним коллектором зоны конденсации и верхним коллектором зоны испарения установлена разделительная доска.4. Утилизатор по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубки заполнены низкокипящей жидкостью, например изобутаном.