СИСТЕМА ТЕПЛОВОДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F24D9/02 F24D17/00 

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

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

A.c. № 1762080, F24D 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 затрачивать дополнительную энергию на 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 № 1210670, кл. F24D 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 изобретении RU №2140043 «Система тепловодоснабжения» F24D 9/02, публикация 20.10.1999 система 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.

В данном 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.

Однако данная система обладает одним недостатком - невозможно регулировать ни расход, ни температуру теплоносителя. Расход через струйный насос и его коэффициент инжекции (отношение расхода воды к расходу пара) зависят от температуры воды, поступающей на вход струйного насоса. Коэффициент инжекции однозначно определяет подогрев воды в струйном насосе, а тепловая мощность, передаваемая потребителю, пропорциональна произведению расхода на подогрев воды в струйном насосе.

Особенностью струйного насоса является характеристика, аналогичная характеристике объемного насоса, - расход через струйный насос не зависит от противодавления на выходе струйного насоса. Регулировать расход такого насоса клапаном, расположенным на выходе насоса (как у лопастных насосов), невозможно. Таким образом, температура воды, поступающей на вход струйного насоса, однозначно определяет расход через струйный насос, коэффициент инжекции струйного насоса и тепловую мощность, передаваемую потребителю. В реальной сети тепловодоснабжения необходимо регулировать расход и/или коэффициент инжекции струйного насоса вне зависимости от температуры в обратном трубопроводе, чтобы обеспечить передачу потребителю заданной тепловой мощности.

Технический результат, достигаемый в данном изобретении, состоит в том что в системе тепловодоснабжения может регулироваться расход и, как следствие, тепловая мощность, передаваемая потребителю.

Данный результат достигается тем, что система тепловодоснабжения, содержит 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. 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 и выходным патрубком подключен к прямому трубопроводу сети тепловодоснабжения. Отличие заключается в том, что вход прямого трубопровода соединен с выходом обратного трубопровода через регулирующий клапан.

Наличие клапана позволяет перепускать часть более теплой воды из прямого трубопровода в обратный трубопровод (то есть в сопло для подвода пассивной среды струйного насоса), минуя сеть тепловодоснабжения потребителей. При открытии регулирующего клапана более теплая вода из прямого трубопровода под действием напора струйного насоса перетекает в обратный трубопровод. Поступающая из прямого трубопровода более теплая вода подогревает воду в обратном трубопроводе. Повышение температуры воды, поступающей в сопло для подвода пассивной среды струйного насоса, вызывает соответствующее изменение (снижение) расхода через струйный насос и изменение (снижение) тепловой мощности, передаваемой потребителю.

Таким образом, регулирующий клапан позволяет регулировать параметры сети тепловодоснабжения потребителей: расход и мощность (коэффициент инжекции и, соответственно, подогрев воды в струйном насосе меняются при этом незначительно).

Для автоматического управления системой на обратном трубопроводе может быть установлен датчик температуры, соединенный по цепи управления с упомянутым клапаном.

Емкость запаса воды или источник водоснабжения через клапан подпитки может быть подключена к обратному трубопроводу, что позволяет пополнять убыль теплоносителя.

На входе прямого трубопровода после струйного насоса может быть установлен клапан для сброса излишков теплоносителя.

Изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 приведена схема тепловодоснабжения, на Фиг.2 - схема струйного насоса.

Система тепловодоснабжения (Фиг. 1), содержит источник пара 1, прямой трубопровод 2, обратный трубопровод 3, сеть 4 тепловодоснабжения потребителей, струйный насос 5. Струйный насос 5 (Фиг.2) имеет сопло 10 для подвода активной среды и сопло 11 для подвода пассивной среды и выходной патрубок 12. Струйный насос 5 в качестве устройства теплообмена и средства циркуляции, соплом 10 подключен через трубопровод к источнику пара 1, соплом 11 для подвода пассивной среды - к обратному трубопроводу 3 и выходным патрубком 12 к прямому трубопроводу 2. Вход прямого трубопровода 2 соединен с выходом обратного трубопровода 3 через регулирующий клапан 6. На обратном трубопроводе 3 установлен датчик 7 температуры, соединенный по цепи управления с клапаном 6.

Емкость запаса воды или источник водоснабжения (не показаны) через клапан 8 подпитки подключена к обратному трубопроводу 3. На входе прямого трубопровода 2 после струйного насоса 5 установлен клапан 9 для сброса излишков теплоносителя.

В качестве струйного насоса 5, в частности, может быть использован струйный насос, описанный в патенте RU №2116522, публикация 1998.07.27.

Центральный источник пара 1 (фиг.1), например паровой котел, подает пар по трубопроводу в сопло 10 для подвода активной среды струйного насоса 5. По обратному трубопроводу 3 из сети тепловодоснабжения 4 поступает охлажденная вода в сопло 11 для подвода пассивной среды того же струйного насоса 5. Пар, поступающий в сопло для подвода активной среды 11 струйного насоса 5 (фиг.2), разгоняется, смешивается в камере смешения с водой, поступающей через сопло для подвода пассивной среды 11. В камере смешения струйного насоса 5 происходит дальнейший разгон двухфазного потока и конденсация пара. Далее по прямому трубопроводу 2 горячая вода подается в сеть тепловодоснабжения 4, и охлажденная вода возвращается из сети к струйному насосу 5 по обратному трубопроводу 3.

Если необходимо снизить расход в сети и тепловую мощность, передаваемую потребителю, открывается регулирующий клапан 6. При открытии регулирующего клапана 6 более теплая вода из прямого трубопровода 2 под действием напора струйного насоса 5 перетекает в обратный трубопровод 3. Поступающая из прямого трубопровода более теплая вода подогревает воду в обратном трубопроводе. Повышение температуры воды, поступающей в сопло 11 для подвода пассивной среды струйного насоса 5, вызывает соответствующее изменение (снижение) расхода через струйный насос и изменение (снижение) тепловой мощности, передаваемой потребителю 4. Если необходимо увеличить расход в сети и тепловую мощность, передаваемую потребителю, закрывается клапан 6, и все происходит наоборот.

Струйный насос 5 постоянно вводит в систему тепловодоснабжения расход, равный расходу пара. Если расход пара на струйный насос 5 больше расхода на горячее водоснабжение, то из контура необходимо отводить теплоноситель, что осуществляется через клапан 9. Если расход пара на струйный насос 5 меньше расхода на горячее водоснабжение, то в систему тепловодоснабжения необходимо вводить теплоноситель, что осуществляется через клапан 8. Практически первое имеет место ночью, когда расход на горячее водоснабжение почти отсутствует, второе - днем.

Изобретение относится к теплоэнергетике, системам теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых помещений и промышленных предприятий. Технический результат: регулирование расхода теплоносителя с повышением тепловой мощности, передаваемой потребителю. Система тепловодоснабжения содержит 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. 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 и выходным патрубком подключен к прямому трубопроводу сети тепловодоснабжения. Вход прямого трубопровода соединен с выходом обратного трубопровода через регулирующий клапан. 1 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система тепловодоснабжения, содержащая 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, при этом 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 и выходным патрубком подключен к прямому трубопроводу сети тепловодоснабжения, отличающаяся тем, что вход прямого трубопровода соединен с выходом обратного трубопровода через регулирующий клапан.2. Система тепловодоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что на обратном трубопроводе установлен датчик температуры, соединенный по цепи управления с упомянутым клапаном.3. Система тепловодоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что емкость запаса воды или источник водоснабжения через клапан подпитки подключен к обратному трубопроводу.4. Система тепловодоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что на входе прямого трубопровода установлен клапан для сброса излишков теплоносителя.