Установка для утилизации тепла Советский патент 1990 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при работе многоступенчатых теплообменных аппаратов в теплоэнергетике, в химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение тепло- передающей способности путем увеличения степени рециркуляции теплообменных сред.

На фиг. 1 представлена схема установки для утилизации тепла с размещением конту- ров рециркуляции в тракте нагреваемой среды; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема установки с размещением контура рециркуляции в тракте нагреваемой и греющей сред.

Установка содержит группу заполненных промежуточным теплоносителем теплообменных аппаратов 1-3 с зонами 4 и 5, соответственно конденсации и испарения, в каждой из которых размещены трубные тепло- обменные поверхности 6 и 7, включенные соответственно в тракты 8 и 9 нагреваемой и греющей сред и соединенные между собой своими входными и выходными участками 10 и 11 последовательно. Установка также снабжена цилиндрическими камерами 12, каждая- из которых разделена поршнями 13, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке 14 с возможностью возвратно-поступательного движения от двигателей 15, на две полости 16 и 17, сообщенные между собой посредством отверстий 18, выполненных в поршнях 13 (фиг. 2) и снаб- женных обратными клапанами 19.

При этом две противолежащие полости 17 и 16 соседних камер 12 (например, выходная полость 17 одной из камер 12 и входная полость 16 последующей по ходу среды камеры 12) сообщены между собой посредством дополнительно установленных трубопроводов 20 с размещенными на них насосами 21 и подключены к выходным и входным участкам 11 и 10 поверхностей 6 одного из теплообменных аппаратов 1-3 с образе- ванием контуров 22 рециркуляции одной из сред.

Например, контур 22 рециркуляции нагреваемой среды теплообменного аппарата 2 (фиг. 2) включает выходную полость 16 пред- включенной камеры 12, трубопровод 20 с установленным на нем насосом 21, входную полость 17 последующей камеры 12 и входные и выходные участки 10 и 11 теплообмен

0

5 0 0

5

5

ной поверхности 6, размещенной в зоне 4 испарения указанного аппарата 2.

Количество указанных контуров 22 рециркуляции в зависимости от условий теплообмена нагреваемой и греющей сред может быть равным или отличаться от количества теплообменных аппаратов 1-3.

Контуры 22 рециркуляции с размещенными в них полостями 16 и 17 соседних ка мер 12 могут размещаться как в тракте одной из теплообменных сред, например в тракте 8 нагреваемой среды (фиг. 1), так и в трактах обеих теплообменных сред, например в трактах 8 и 9 нагреваемой и греющей сред (фиг. 3).

Помимо указанных элементов тракт 8 нагреваемой среды содержит бак 23 запаса холодной среды, обратный клапан 24 и сборник 25 нагретой среды, а тракт 9 содержит бак 26 запаса греющей среды и сборник 27 и огражденной среды. В случае размещения в тракте 9 контуров 22 рециркуляции (фиг. 3) в него включается обратный клапан 28 на входе в полость 17 первой по ходу греющей среды камеры 12. Установка также содержит блок 29 управления, соединенный импульсными линиями 30-32 соответственно с термопарами 33, установленными в камерах 12, двигателем 15 и концевыми выключателями 34 (фиг. 1).

Установка для утилизации тепла работает следующим образом.

Греющая среда из бака 26 ее запаса подается по трубопроводам тракта 9 (фиг. 1) и последовательно проходит трубные поверхности 7 теплообменных аппаратов 1-3, где отдает свое тепло в зоне 5 испарения промежуточному теплоносителю, а затем поступает в сборник 27 охлажденной среды. Промежуточный теплоноситель кипит, его пары конденсируются на трубных поверхностях 6, а конденсат стекает вниз в зону 5 испарения. В трубных поверхностях 6, установленных в зонах 4 испарения, циркулирует нагревае- .мая рабочая среда, которая подается из бака 23 ее запаса через трубопроводы тракта 8 и обратный клапан 24. В начальный момент холодная нагреваемая среда подается в первый по ее ходу тешюобменный аппарат 3.

Для этого шток 14 с помощью двигателя 15 смещается вправо, обратный клапан 24 при этом открывается и нагреваемая среда из бака 23 по трубопроводу тракта 8 поступает в первую из цилиндрических камер 12 и заполняет все его пространство (полость

16) слева от поршня 13. При достижении последним крайнего правого положения замыкаются контакты концевого выключателя 34 и в блок 29 управления по импульсным линиям 32 поступает сигнал, который служит для выработки команды на реверсирование двигателя 15. Шток 14 начинает смещаться влево, открываются обратные клапаны 19, обратный клапан 24 закрывается, и рабочая среда через отверстия 18 перетекает из полости 16 в полость 17. При достижении крайнего левого положения в крайней камере шток 14 замыкает другие контакты концевого выключателя 34 и в блок 29 управления поступает сигнал, служащий для формирования команды для выключения двигателя 15 и включения насоса 21 первого контура 22 рециркуляции. Под действием насоса 21 холодная рабочая среда начинает циркулировать через трубную поверхность 6 первого по ее ходу теплообменного аппарата 3. После того как порция нагреваемой среды, заключенная в цилиндрической камере 12 пройдет несколько раз через трубную поверхность, она нагреется до «пороговой (заданной) температуры, по достижении которой дальнейшая циркуляция среды уже не приводит к заметному изменению ее температуры, измеряемой термопарой 33. При достижении требуемого значения температуры блок 29 управления выключает насос 21 первого контура 22 рециркуляции нагреваемой среды и включает двигатель 15, перемещающий шток 14 вправо. При этом нагреваемая среда по магистралям контура 22 передавливается из первой цилиндрической камеры 12 во вторую, которая работает аналогично, т. е. при движении порщ- ня 13 вправо полость 16 заполняется рабочей средой, а при перемещении поршня 13 влево рабочая среда через отверстия 18 перетекает в полость 17. Одновременно с заполнением второй цилиндрической камеры 12 заполняется холодной рабочей средой и первая (предвключенная) камера 12. После окончания цикла возвратно-поступательного перемещения штока 14 включаются уже два насоса 21. В первом по ходу нагреваемой среды теплообменном аппарате 3 вновь происходит нагрев холодной рабочей среды, а во втором теплообменном аппарате 2 дальнейший нагрев уже подогретой среды. После повторения нескольких таких циклов (число которых зависит от числа замкнутых контуров 22 рециркуляции) нагреваемой средой оказываются заполнены все камеры 12 и при очередном движении штока 14 вправо нагретая среда из последней цилиндриче

ской камеры 12 подается в сборник 25. При этом одновременно такой же объем холодной рабочей среды поступает из бака 23 в полость 16 первой по ходу нагреваемой среды камеры 12

При наличии контуров 22 рециркуляции в тракте 9 (фиг. 3) осуществляется аналогичная рециркуляция греющей рабочей среды, при которой осуществляются ана-логич- ные процессы посредством элементов (дополнительных штока 14 поршней 13, камер 12, трубопроводов 20 и насосов 21), установленных в указанном тракте 9.

При этом при определенных соотношениях расходов нагреваемой и греющей рабочих сред и равенстве числа замкнутых контуров 22 рециркуляции числу теплооб- менных аппаратов 1-3 может быть достигнуто синхронное движение обоих штоков 14.

Предлагаемая установка позволяет осуществить более полное использование темпе- ратурного потенциала греющего потока для нагрева холодной рабочей среды при минимальных габаритах и числе теплообменных аппаратов.

5 0 5 5 0

0

Формула изобретения

1.Установка для утилизации тепла, содержащая заполненную промежуточным теплоносителем группу теплообменных аппаратов с зонами конденсации и испарения, в каждой из которых размещены последовательно соединенные между собой входными и выходными участками трубные теп- лообменные поверхности соответственно нагреваемой и греющей сред, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплопередаю- щей способности путем увеличения степени рециркуляции теплообменных сред, она снабжена цилиндрическими камерами, каждая из которых разделена поршнями, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке с возможностью возвратно- поступательного движения, на две полости, сообщенные между собой посредством отверстий, выполненных в поршнях, и снабженных обратными кранами, при этом две противолежащие полости соседних камер сообщены между собой посредством дополнительно установленного трубопровода и подключены к входному и выходному участкам теплообменной поверхности одного из теплообменных аппаратов с образованием контура рециркуляции.

2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что количество контуров рециркуляции равно количеству теплообменных аппаратов.

Фаг. 7

Изобретение относится к теплотехнике, м.б. использовано при работе многоступеньчатых теплообменных аппаратов в теплоэнергетике, в химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства и имеет повышение теплопередающей способности путем увеличения степени рециркуляции теплообменных сред. Сущность : установка снабжена цилиндрическими камерами, каждая из которых рахделена поршнями, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке с возможностью возвратно-поступательного движения, на две полости, сообщенные между собой посредством отверстий, выполенных в поршнях и снабженных обратными кранами, при этом две противолежащие полости соседних камер сообщены между собой посредством дополнительно установленного трубопровода и подключены к входному и выходному участкам теплообменной поверхности одного из теплообменных аппаратов с образованием контура рециркуляции. Количество контуров рециркуляции равно количеству теплообменных аппаратов. 3 ил. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.