Охладитель воды роторный Российский патент 2024 года по МПК F28D11/08 F28C3/08 

Изобретение относится к установкам технологического охлаждения воды (жидкостей), например, для систем кондиционирования воздуха.

Известно применение пароэжекторных холодильных машин (ПХМ) для охлаждения воды подаваемой в кондиционеры. Конструктивные особенности описаны, например, в учебнике Захарова Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Судостроение, 1994. - 504 с.

Создаваемый вакуум в эжекторах позволяет охлаждать воду до температур (5÷7)°С. Вода охлаждается на (10÷15)°С ниже температуры мокрого термометра. Процесс охлаждения воды обеспечивается за счет кинетической энергии высокоскоростного потока водяного пара поступающего под значительным избыточным давлением из парового котла в эжектор - происходит вакуумирование испарителя и кипение воды в вакууме. ПХМ отличаются простотой конструкции (практически нет движущихся элементов), относительно низкой первоначальной стоимостью и, тем, что в качестве рабочего тела используется вода.

Основные недостатки пароэжекторных машин заключаются в их больших габаритах и массе, низком КПД, повышенным уровнем генерируемого шума. Сложно регулировать холодопроизводительность пароэжекторной машины и стабильно поддерживать в ней глубокий вакуум (0,5÷1,5) кПа.

Известно устройство, представленное в описании изобретения "охладитель воды центробежный", патент на изобретение РФ №2761699, МПК F28C 3/06, F24F 6/16, опубл. 13.12.2021, бюлл.№35.

В этом охладителе воды, содержащем открытый вращающийся поддон со слоем воды на его стенках, выполненным преимущественно в виде кругового цилиндра (трубы, стакана), причем в пограничном с водой слое воздуха размещают аэродинамические разделители с возможностью их перемещения и фиксации по радиусу поддона, вращающегося с окружной скоростью более 300 м/с, при такой скорости поверхности воды на границе сред возникает ощутимый вакуум. Когда в тонком приповерхностном подслое понижается статическое давление воздуха до уровня (около 1000 Па), соответствующего парциальному давлению водяных паров возникает процесс пузырькового кипения воды (t_кип ≈ 7°С) вызывающий очень интенсивное охлаждение вращающегося слоя воды и паронасыщение-увлажнение воздуха, проходящего через поддон. Размещение подвижных аэродинамических разделителей потока способствуют повышению энергоэффективности применения данного устройства.

К недостатку прототипа можно отнести затрудненное отведение водяных паров образуемых кипящей водой при конструктивном увеличении длины поддона - это сдерживает перспективу повышения холодопроизводительности единичного устройства. К тому же при рассмотрении физических тепло-массообменных процессов не задействована наружная поверхность вращающегося поддона, на которой создается максимальное понижение статического давления воздуха.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является "охладитель воды низкотемпературный", патент на изобретение РФ №2786840, МПК F28D 11/02, опубл. 26.12.2022, бюлл. №36.

В этом охладителе воды, содержащем не герметичный вращающийся поддон со слоем воды на его стенках, выполненным преимущественно в виде кругового цилиндра (трубы), снабженный водовыпускными отверстиями, его привод, корпус, кожух-сборник охлажденной воды, патрубки теплой и охлажденной воды, отличающийся тем, что торцевые отверстия поддона снабжают герметичными заглушками, в поддоне размещают паровоздушные каналы проложенные через слой воды, входные отверстия которых располагают над ее поверхностью, а выходные отверстия фиксируют в стенке поддона на ее наружной поверхности вращающейся с окружной скоростью более 300 м/с.При такой скорости наружной поверхности поддона возникает ощутимый вакуум, который через паровоздушные каналы передается внутрь поддона. Когда в тонком приповерхностном подслое понижается статическое парогазовое давление до уровня (около 1000 Па), соответствующего парциальному давлению насыщенных водяных паров возникает процесс пузырькового кипения воды (t_кип ≈ 7°С) вызьшающий очень интенсивное охлаждение вращающегося слоя воды и генерируемого водяного пара, удаляемых из поддона.

Описанное устройство принято за прототип изобретения.

К недостатку прототипа можно отнести повышенную расчетную механическую нагрузку, которую определяет возникающая центробежная сила давления на поверхность, вращающегося поддона, удерживающего слой воды. Указанный недостаток проявляется при конструктивном увеличении длины вращающегося поддона - это сдерживает перспективу повышения холодопроизводительности единичного устройства. Недостатком также является взаимодействие охлажденной воды и насыщенного пара внутри кожуха после их вылета через выпускные отверстия из поддона и резкого повышения статического давления до величины атмосферного. При этом возникает частичная конденсация насыщенного пара, выделяется теплота конденсации понижающая эффективность (КПД) процесса охлаждения воды.

Технической задачей изобретения является создание более энергоэффективного и экологичного охладителя воды роторного (ОВР), содержащего полый ротор, вращающийся с окружной скоростью наружной поверхности более 300 м/с, выполненный в виде прямого кругового цилиндра с заглушенными торцевыми стенками и слоем воды на его внутренней поверхности, входными отверстиями для теплой воды и выпускными отверстиями для охлажденной воды и пара, его привод, каркас и кожух.

Указанная задача решается за счет реализации раздельного выведения за пределы ротора охлажденной воды и пара и их раздельный сбор. Это способствует существенному сокращению паразитных потерь - частичной конденсации образовавшегося водяного пара.

Для осуществления предлагаемого изобретения в полости кожуха вокруг наружной поверхности ротора образуют основную камеру для сбора охлаждаемой воды снабженную выпускным патрубком и дополнительную камеру, размещенную над крайним участком цилиндрической поверхности ротора предназначенную для сбора пара и пароконденсата, снабженную выпускными патрубками, причем для перемещения насыщенного пара к выпускным отверстиям, расположенным в наружной стенке ротора образуют специальный паровой канал, между торцевой стенкой и перегородкой снабженной центральным отверстием и герметично присоединенной ее круговой кромкой к крайнему участку цилиндрической поверхности ротора.

Поставленная задача решается следующим образом.

При начальном относительно плавном повышении частоты вращения ротора и достижении окружной скорости вращения поверхности воды более 300 м/с на наружной поверхности ротора и внутри ротора возникает практически ощутимый вакуум, который в основном через паровые выпускные отверстия, контактирующие с дополнительной паровой камерой кожуха, выравнивает и стабилизирует величину паровоздушного давления во внутренней полости ротора. В полость ротора за счет разности статических давлений поступает (всасывается) охлаждаемая вода, например, через полый вал, совмещенный с его осью вращения.

Когда в приповерхностном подслое статическая составляющая паровоздушного давления понизится до уровня, соответствующего расчетному давлению водяных паров возникает процесс пузырькового кипения воды вызывающий очень интенсивное охлаждение всей массы воды находящейся в полости ротора. Всасываемая в полость ротора вода распыляется и мелкие капли вскипают (взрываются), при соответствующей пониженной температуре. Одновременно охлаждаемая вода покрывает тонким слоем внутреннюю поверхность вращающегося ротора, частично вскипает и охлаждается. Каждая охлажденная условная порция воды, находящаяся в роторе, под действием центробежной силы перемещается (пролетает) через паровоздушную приповерхностную сверхзвуковую квазицилиндрическую зону и достигая стенки камеры сбора охлажденной воды стекает по ней в накопительную часть этой камеры. Далее через выпускной патрубок вода направляется, например, в накопительную емкость.

Образующийся водяной пар выводится из ротора через отделенной перегородкой канал и выходные отверстия (подобно истечению пара из носика чайника с кипящей водой) в дополнительную паровую камеру кожуха с последующей его транспортировкой через патрубок и возможным дальнейшим использованием, например, для увлажнения воздуха при его кондиционировании.

В дополнительной паровой камере поддерживается атмосферное давление парогазовой среды поэтому при резком изменении статического давления часть насыщенного пара конденсируется - конденсат стекает по стенкам паровой камеры в его накопительную часть, снабженную выпускным патрубком, а пар через другой патрубок выводится за пределы кожуха ОВР.

Для охлаждения значительной расчетной массы воды, находящейся в специальной накопительной емкости до нормируемой температуры, требуется организовывать процесс многократной циркуляции охлаждаемой воды через ротор.

Сущность изобретения и его технический результат заключается в повышении энергетической эффективности (КПД) охладителя воды и удельной холодопроизводительности ОВР, уменьшении уноса капельной влаги. Указанная задача решается за счет разделения кожуха на основную камеру сбора и отведения охлажденной воды и дополнительную камеру сбора и отведения образовавшегося пара и его конденсата, которое направлено на предотвращение передачи теплоты конденсации (паразитного подогрева охлажденной воды) выделяющейся при резком повышении статического давления водяного пара происходящего в дополнительной камере кожуха до величины атмосферного давления.

В описываемой конструкции ОВР перегородка образующая канал для отвода генерируемого пара из полости ротора снабжена центральным отверстием, предназначенным для транспортировки генерируемого пара за пределы ротора в полость дополнительной камеры, образованной в кожухе. Расположение отверстия в центре круговой перегородки способствует значительному уменьшению уноса капель аэрозоля образующихся в полости ротора через канал и выпускные отверстия в полость дополнительной (паровой) камеры кожуха. Кроме этого перегородка предотвращает проникновение вращающегося слоя воды в канал для отвода пара.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения решена.

Для достижения в полости ротора низкотемпературного вскипания капель и вращающегося слоя воды при температуре около 7°С и охлаждения основной массы воды, находящейся внутри ротора, необходимо создать в нем вакуум около 1000 Па. Реализовать столь низкотемпературное вскипание воды возможно при обеспечении расчетной скорости движения наружной поверхности ротора около 400÷410 м/с (расчет приведен ниже). Примечание. Наиболее высокоскоростные и конструктивно совершенные, близкие по диаметрам и окружной скорости вращения являются газовые центрифуги, применяемые для разделения - обогащения изотопов урана, надежное безостановочное вращение которых на практике применяется в течение десятков лет.Длина вращающегося обычно в вертикальном положении цилиндрического ротора в таких центрифугах как правило составляет несколько метров. Причем центрифуги обычно применяют в блоках модулей содержащих сотни образцов.

Предварительные упрощенные расчеты позволяют оценить (прогнозировать) возможную холодопроизводительность предлагаемого водоохлаждающего устройства.

Рассмотрим вариант (пример) компактного ОВР со следующими размерами вращающегося ротора: наружный диаметр ротора 0,605 м при длине ротора, L=1,1 м.

Уравнение (закон) Д. Бернулли: Р_дин + Р_ст = Р_полн или ½⋅ρ⋅V²+Р_ст = Const.

В пограничном ламинарном воздушном подслое граничащим с наружной поверхностью кромок и примьпсающих к ним кольцевых участков боковой поверхности дисков, вращающихся со сверхзвуковой окружной скоростью, движение молекул воздуха относительно этих поверхностей всегда принимают равным нулю.

В ламинарном подслое воздуха его динамическое давление полностью преобразуется в статическое давление - происходит безударное затормаживание воздушного потока:

½⋅ρ⋅V²=Р_ст=Б (Б - барометрическое давление окружающего воздуха).

Заметим, что условия для скачкообразного динамического изменения плотности воздуха отсутствуют, т.к. отсутствуют поверхности физических тел с резкими - не плавными обводами, обтекаемые высокоскоростным воздушным потоком - отсутствует эффект возникновения ударных волн, скачков уплотнения, нарушающих структуру установившегося воздушного потока.

Примечания. В приведенном расчете не учитываются некоторые физические эффекты, положительно влияющие на достижение желаемого технического результата.

1. Понижение давления воздуха в рассматриваемом приповерхностном слое на наружной поверхности ротора за счет действия центробежных сил дополнительно способствует увеличению эффекта вакуумирования ламинарного подслоя.

2. Вода, направляемая в ротор для ее низкотемпературного охлаждения, всасывается и мелко распыляется, образуя большую контактную поверхность за счет значительного перепада давления - значительного вакуума внутри полого вращающегося ротора. Летящие капли воды мгновенно (взрывоподобно) начинают охлаждаться, часть капель осаждается на стенках ротора, на которых образуется тонкий слой кипящей воды.

Для инициирования режима кипения воды при температуре ~7°С необходимо создать давление пара (статическое) над поверхностью воды приближенное к таковому над условной наружной поверхностью ротора:

При этих условиях плотность воздуха около поверхности ротора ρ рассчитываем по формуле:

где: М - молярная масса водяного пара, 0,029 кг/моль,

R - универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль⋅К; Н⋅м/моль⋅К,

Т - температура в пограничном слое пара, 280 К

Расчетная окружная скорость наружной поверхности ротора (приравненная скорости заторможенного воздуха в баротропном процессе - Р/ρ=Const при Т=280 К):

Необходимая частота вращения ротора составит:

Рассчитаем время охлаждения воды, находящейся в емкости, на 5°С.

Масса охлаждаемой воды, находящейся в накопительной емкости - принимаем 1000 кг.

Количество теплоты необходимое для охлаждения воды в этой емкости на 5°С:

где: с - теплоемкость воды, ≈ 1 кДж/кг⋅К

С учетом потерь теплоты на охлаждение окружающего воздуха, контактирующего с наружными поверхностями ОВР, принимаем коэффициент запаса К=1,2:

Масса воды, испаряемая для ее охлаждения:

где: r_w - теплота парообразования воды при t=7°С, 2484 кДж/кг

в пространстве полого ротора генерируется количество насыщенного водяного пара

где: ρ_п=130 м³/кг плотность насыщенного водяного пара при t=7°С, Р=1000 Па

Объем заключенный в основной (испарительной) части полости ротора насыщаемый водяным паром при испарении каждой условно-расчетной порции воды.

где: s_д - площадь торцевой стенки ротора (с одной стороны), ≈ 0,28 м²,

b - длина основной (испарительной) части полого ротора, 1 м.

Принимаем расчетное время испарения каждой порции воды, находящейся в полости ротора условно дискретного цикла взрывного кипения-охлаждения, выведения из пределов ротора охлажденной воды и пара и подачи условной новой порции воды внутрь ротора равное 1 сек. При этом получаем объемный расход пара V_pw=0,28 м³/с.

Количество теплоты, отнимаемое от массы воды в виде капель аэрозоля, генерируемого внутри полого ротора и водяного слоя на внутренней поверхности ротора при взрывном поверхностном вскипании воды или полная холодильная мощность Q_x охладителя воды:

где: - время кипения и охлаждения расчетной

массы воды M_w=1000 кг, находящейся в накопительной емкости.

Расход охлаждаемой воды, циркулирующей через полость ротора и основную камеру кожуха, предназначенную для сбора воды:

Количество водяного пара испаряющегося внутри ротора с поверхностности капель мелкодисперсного аэрозоля и поверхности вращающегося слоя воды -поступающего в канал затем через выпускные отверстия выводимый в паровую камеру кожуха и уже потом через патрубок, направляемый на технологические нужды (расчетная производительность устройства в качестве увлажнителя воздуха):

с учетом потерь

Полезная расчетно-прогнозируемая холодопроизводительность составит 5,3 кВт (достаточна, например, для применения в бытовых, административных или офисных помещениях площадью до 50+60 м², а также в кабинах тяжелой мобильной техники).

Техническим результатом изобретения является создание ОВР преимущественно для энергетических установок, использующих системы рециркуляции воды в стационарных и транспортных объектах, например, для кондиционирования воздуха. Можно сказать, что предложена конструкция малогабаритной низкотемпературной вакуумной градирни.

В представленных ниже результатах расчетов (табл.1) принято статическое давление паровоздушной среды, внутри кожуха равное барометрическому, Б=101300 Па. Указанная частота вращения ротора соответствует поддержанию в баротропном процессе условного расчетного статического давления паровоздушной атмосферы, находящейся внутри ротора в пограничном с кипящей водой (заторможенном) подслое, приравненном давлению воздуха в подслое пограничном с наружной вращающейся поверхностью ротора, D_нap=0,605 м.

Рассмотрим (оценим) возможности вакуумирования приповерхностного паровоздушного слоя при переменной частоте вращения ротора - проанализируем дополнительные расчетные параметры воздушного потока, пограничного с поверхностью вращающегося ротора, которые приведены в табл.1. Параметры воздушного потока пограничного с наружной поверхностью вращающегося ротора, инициирующие кипение воды (округленные значения)

Анализируя результаты расчетов, представленные в табл.1 можно выделить три расчетных диапазона окружной скорости наружной поверхности ротора условно равной скорости контактирующего с ней приповерхностного паровоздушного потока, образующегося в камерах, окружающих поверхность ротора:

- 0÷100 м/с статическое давление в паровоздушном потоке практически равно барометрическому, Рст ≈ 100000 Па; температура кипения воды ≈100°С;

- 200÷300 м/с статическое давление в паровоздушном потоке уменьшается примерно на 25-50%; температура кипения воды понижается до 90÷80°С;

- 310÷410 м/с статическое давление в паровоздушном потоке очень быстро уменьшается (примерно на порядок) до значения Р_ст ≈ 1000 Па; температура кипения воды стремительно понижается примерно с 70°С до 7°С.

Пограничный паровоздушный слой-подслой толщиной, измеряемой миллиметрами или их долями, обладает способностью прилипания к контактной поверхности вблизи наружной поверхности ротора (скорость на поверхности нулевая), в нем преимущественно проявляются свойства ламинарного вязкого взаимодействия замедленно перемещающихся внутри более тонких квазимолекулярных паровоздушных слоев. Этот ламинарный подслой с противоположной стороны контактирует (граничит) также с тонким, называемым турбулентным подслоем воздуха, в котором лишь частично проявляются вязкостные и в большей степени хаотичные пульсирующие вихревые турбулентные свойства движущегося воздушного потока.

Если окружная скорость наружной поверхности вращающегося ротора по представленному расчету составляет, например, 400 м/с, то на внешней поверхности образовавшегося пограничного (заторможенного) слоя воздуха расчетная скорость составляет 99% (396 м/с) скорости поверхности ротора [Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. "Наука", М., 1974, 712 с].

При этом в условно неподвижном относительно наружной поверхности ротора ламинарном подслое пониженное статическое давление воздуха будет определяться (рассчитываться) полным преобразованием пограничного межслойного динамического давления движущегося воздуха (полным его безударным торможением со скорости 400 м/с) в его статическое давление.

В турбулентном пограничном подслое генерируются процессы, способствующие вакуумированию воздуха, находящегося в ламинарном подслое. На расчетной границе ламинарного и турбулентного подслоев наблюдается наибольший градиент падения величины скорости (проскальзывания слоев) воздуха.

Примечание. Столь значимые скоростные изменения можно наблюдать на границе эжектирующей (всасывающей) струи, например, паро-эжектора, создающего значительный вакуум в камере смешения подключенной к испарителю холодильной машины.

Работоспособность струйных эжектирующих устройств (эжекторов, пульверизаторов, краскопультов, карбюраторов и т.д.) основана на известном законе Д. Бернулли - это утверждается во многих источниках популярной и технической литературы [Я.И. Перельман. Занимательная физика. Центрполиграф, 2017. -256 с].

Условную (расчетную) контактную границу между турбулентным и ламинарным подслоями пара в ОВР с достаточной достоверностью можно отождествлять с наружной контактной границей высокоскоростной струи, образуемой в паровоздушном эжекторе.

Это предопределяет возможность эжектирования и удаления молекул пара и воздуха из приповерхностных ламинарных зон ротора, которые объединены выпускными отверстиями с внутренним суммарным объемом ротора, т.е. паровоздушное давление в этих приповерхностных зонах (подслоях) будет понижаться, а молекулы водяного пара и воздуха будут перемещаться из полости ротора в паровую камеру и далее выводится через патрубок, например, в окружающую воздушную атмосферу.

В ламинарном подслое воздуха доля кинетической энергии - особенно приграничной (переходной) наиболее динамичной части турбулентного подслоя передается молекулам (газовым и паровым частицам) воздуха, подсасываемым и транспортируемым в турбулентный подслой.

По мере нарастания частоты вращения и окружной скорости поверхности ротора и при ее достижении и затем превышении величины скорости звука в воздушной среде аэродинамические процессы в тонком приповерхностном слое принципиально изменяются. Ускоряющийся свехзвуковой паровой поток будет расширятся (в дозвуковом диапазоне скоростей наблюдается обратный эффект сжатия линий тока при увеличении скорости воздуха).

При расчетных окружных скоростях движения наружной поверхности ротора (400÷410 м/с), способствующих возникновению необходимого вакуума - режима для низкотемпературного кипения воды образуется "отсоединенный" от наружной поверхности ротора виртуальный звуковой барьер в виде воображаемой коаксиально расположенной тонкой квазицилиндрической поверхности, разделяющий дозвуковую и сверхзвуковую приповерхностные зоны с различающимися аэродинамическими свойствами. Заметим, что, направляясь в турбулентный подслой образованная смесь молекул направляется в зону с более высоким статическим давлением воздуха близким к атмосферному (как и в паровоздушном эжекторе) за счет резкого падения (на порядок и более) кинетической энергии - торможения смеси молекул, изначально принадлежащих к смежным пограничным подслоям.

Положительное влияние на рассматриваемый процесс также оказывает возникающая при вращении цилиндрического ротора центробежная сила интенсифицирующая перемещение молекул генерируемого водяного пара за его пределы.

Дополним ОВР рядом конструктивных усовершенствований, способствующих повышению его эффективности, см. фиг.1.

Для обеспечения раздельного стабильного отвода, образовавшегося в полости вращающегося ротора водяного насыщенного пара наружную поверхность участка ротора, ограниченную стенками канала и расположенную коаксиально, выполняют большего диаметра относительно наружной поверхности стенки ротора, при этом на ее внутренней поверхности вне ограниченного участка удерживается слой воды. На указанном участке ротора создается чуть больший вакуум, который способствует интенсификации отведения пара из основного объема полости ротора, в котором испаряется и охлаждается вода.

Для значительного уменьшения (предотвращения) уноса мелких капель воды из полости ротора в дополнительную камеру, образованную в кожухе для сбора пара, перед центральным отверстием круговой перегородки, предназначенным для перемещения, образовавшегося пара или непосредственно в отверстии устанавливают каплеотделитель. Больший диаметр ротора на его крайнем участке, создавая несколько больший перепад давления для пара, позволяет преодолевать (нейтрализовать) дополнительное сопротивление для его перемещения, которое оказывает каплеотделитель.

При монтаже ротора и его привода на плавающей несущей платформе упрощается изготовление, монтаж и эксплуатация ОВР в виде модуля готового к использованию в любой емкости располагающей достаточными габаритами. При этом не требуется поддерживать стабильный уровень воды в самой емкости.

Плавающая платформа дополнительно выполняет роль теплоизолятора между охлаждаемой водой и наружным часто более теплым воздухом.

В емкости с охлаждаемой водой предлагается размещать несколько роторов, приводов и кожухов охладителей воды на одной плавающей платформе или соединять отдельно плавающие платформы с автономными модульными ОВР в единый блок. Описанные технические решения способствуют повышению холодильной мощности ОВР и наиболее предпочтительны при их применении в большом открытом водоеме-бассейне.

Предлагаемые варианты охладителя воды роторного отличаются экологической чистотой, простотой, компактностью модульной конструкции и прогнозируемым малым удельным уровнем энергопотребления. Легкость управления температурой охлаждения воды изменением частоты вращения ротора способствуют эффективному применению ОВР, например, при использовании охлаждающих потолков в кондиционируемых помещениях.

Предлагаемое устройство позволяет охлаждать воду до температур, которые наиболее часто достигают с применением традиционных фреоновых холодильных машин (чиллеров). В экологически чистом устройстве ОВР рабочим телом является вода, причем, ее кипение-охлаждение происходит преимущественно внутри пространства вращающегося ротора.

Однако предлагаемый охладитель воды может рационально применяться на многих энергетических объектах, использующих систему технологического оборотного водопотребления, причем и при более высоких температурных уровнях, например, около 30°С на теплоэлектростанциях.

Высокие сверхзвуковые скорости взаимодействия воды и воздуха, доведение воды до кипения многократно интенсифицируют процесс ее' эффективного нормируемого охлаждения.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунком, Фиг. 1.

Схематичное изображение компактного автономного варианта (модуля) ОВР.

При этом на фиг.1. использованы следующие обозначения:

Поз. 1. - канал подачи (всасывания) теплой воды.

Поз. 2. - муфта подвижного соединения каналов для теплой воды.

Поз. 3. - вал ротора полый, снабженный входными отверстиями для теплой воды.

Поз. 4. - подшипник опорный вала ротора.

Поз. 5. - патрубок выпускной для пара.

Поз. 6. - стенка участка ротора, снабженная выпускными отверстиями для пара.

Поз. 7. - камера кожуха дополнительная для сбора пара и пароконденсата.

Поз. 8. - перегородка разделяющая кожух на две смежные камеры.

Поз. 9. - стенка ротора внутренняя, снабженная центральным отверстием.

Поз. 10. - стенка ротора, снабженная выпускными отверстиями для охлажденной воды.

Поз. 11. - каплеотделитель.

Поз. 12. - камера кожуха основная для сбора охлажденной воды.

Поз. 13. - кожух.

Поз. 14. - слой воды, удерживаемый на внутренней поверхности ротора.

Поз. 15. - привод ротора.

Поз. 16. - каркас; платформа, плавающая на поверхности охлаждаемой воды.

Поз. 17. - канал отведения охлажденной воды.

Поз. 18. - сборник охлажденной воды.

Поз. 19. - сборник пароконденсата.

Поз. 20. - патрубок выпускной для пароконденсата.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах охлаждения воды (жидкостей) на различных теплоэнергетических объектах, например, для систем кондиционирования воздуха. Изобретение заключается в создании более энергоэффективного экологичного охладителя воды роторного (ОВР), в котором внутри ротора, вращающегося с окружной скоростью более 300 м/с и окруженного кожухом, образуется вакуум, способствующий достижению температуры кипения (охлаждения) воды менее 10°С. Техническим результатом изобретения является повышение энергетической эффективности (КПД) и удельной холодопроизводительности ОВР, уменьшение паразитного уноса охлажденной капельной влаги из полости ротора, который достигается организацией раздельного сбора и отвода за пределы ОВР охлажденной воды и пара вместе с пароконденсатом, для этого в полости ротора образуют две раздельные камеры. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Охладитель воды роторный, содержащий полый ротор, вращающийся с окружной скоростью наружной поверхности более 300 м/с, выполненный в виде прямого кругового цилиндра с заглушенными торцевыми стенками и слоем воды на его внутренней поверхности, входными отверстиями для теплой воды и выпускными отверстиями для охлажденной воды и пара, его привод, каркас и кожух, отличающийся тем, что в полости кожуха вокруг наружной поверхности ротора образуют основную камеру для сбора охлаждаемой воды, снабженную выпускным патрубком, и дополнительную камеру, размещенную над крайним участком цилиндрической поверхности ротора для сбора пара и пароконденсата, снабженную выпускными патрубками, причем для перемещения пара к выпускным отверстиям образуют канал между торцевой стенкой и перегородкой, снабженной центральным отверстием и герметично соединенной с цилиндрической стенкой ротора.

2. Охладитель по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность участка ротора, ограниченная стенками канала, расположена коаксиально и выполнена большего диаметра относительно наружной цилиндрической поверхности ротора.

3. Охладитель по п. 1, отличающийся тем, что перед центральным отверстием перегородки, предназначенным для перемещения образовавшегося водяного пара, устанавливают каплеотделителель.

4. Охладитель по п. 1, отличающийся тем, что основная часть каркаса выполнена в виде несущей плавающей платформы, находящейся в емкости с охлаждаемой водой, причем при наличии нескольких плавающих платформ их соединяют, образуя единый модульный блок.