Теплопередающее устройство Советский патент 1992 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам с промежуточным теплоносителем и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для извлечения тепла шахтных отвалов.

Известен термосифон, содержащий корпус с зонами испарения и конденсации, последняя из которых помещена в емкость с теплоносителем второго контура. При этом над емкостью размещен автономный резервуар, соединенный с емкостью с помощью подъемного и опускного трубопроводов. На последнем установлено переключающее устройство, соединяющее емкость с подводящей магистралью.

Однако данный термосифон обладает узким диапазоном использования, т.к. вследствие наличия резервуара, трубопроводов и переключающего устройства, требующего затрат внешней энергии на переключение, т.е. при отсутствии автоном

&

ности, он непригоден для извлечения геотермальной энергии шахтных отвалов.

Наиболее близким к предлагаемому является теплопередающее устройство, содержащее соединенные между собой посредством трубопровода термосифон и резервную емкость, заполненные теплоносителем. Термосифон размещен внутри резервной емкости, служащей его охлаждающей рубашкой. Трубопровод в месте подсоединения к термосифону снабжен подпружиненным обратным клапаном, имеющим калиброванное отверстие.

Однако в данном теплопередающем устройстве при аварийном отключении подачи теплоносителя второго контура температура в первом контуре резко возрастает, сопровождаясь выкипанием теплоносителя и пережогом стенки термосифона. Вследствие этого известное устройство не может быть использовано для извлечения термальной энергии.

ю

00

о ел

Целью изобретения является повышение надежности теплопередающего устройства за счет саморегулирования интенсивности его охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что в теплолередающем устройстве, содержащем термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, последняя дополнительно снабжена наружным оребрением и заключена в теплоизолирующий кожух, на одном торце которого установлена с возможностью перемещения заслонка, снабженная приводом, который, в свою очередь, выполнен в виде сильфона, расположенного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на его боковой поверхности.

Такое конструктивное решение, предотвращающее повышение давления внутри термосифона выше допустимого, позволяет использовать теплопередзющее устройство для извлечения и полезного использования геотермальной энергии, тепла шахтных отвалов и т.п. и обеспечивает надежную его работу в случае полного и частичного отключения потребителя теплоты, в том числе при ремонте и монтаже (до включения потребителя).

На фиг.1 показано теплопередающее устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А-на фиг.1: на фиг.З - исполнительный механизм (узел I нэ фиг.1).

Теплопередающее устройство состоит из термосифона Б, имеющего испаритель 1, частично заполненный теплоносителем первого контура, и конденсатор 2, размещенный внутри резервной емкости 3, частично заполненной теплоносителем второго контура. Резервная емкость 3 снабжена наружным оребрением 4, закрытым цилиндрическим кожухом 5. К резервной емкости 3 присоединены подводящий 6 и отводящий 7 патрубки с вентилями 8. На подводящем патрубе 6 установлен обратный клапан 9, соединяющий его с атмосферой. Конец патрубка 6 заглублен в слей теплоносителя второго контура. Внутри термосифона Б размещён сильфон 10, внутри которого расположен шток 11с пружиной 12. Шток 11 через подвижную систему рычагов (Г-образного 13, имеющего опору 14, я прямого 15) соединен с кольцевой воздушной заслонкой 16.

На испарителе 1 закреплено ленточно- спиральноеоребрение 17. К верхнему торцу конденсатора 2 прикреплена головка 18 с воздушником 19.

Теплопередающее устройство работает . следующим образом.

Через воздушник 19 заправляют термосифон Б теплоносителем первого контура на всю высоту испарителя 1. Затем воздушник 19 закрывают. Через вентили 8 заправляют теплоноситель второго контура в резервную емкость 3 на 1/3 ее внутреннего объема. Вентили 8 закрывают. В нормальном положении обратный клапан 9 закрыт. Буровая машина захватывает термосифон Б

0 за головку 18 и, вращая, загог яет его в породу. При этом сребренный испаритель 1 выполняет роль бура. Теплота, выделяемая в породе (земле и т.п.) нагревает через стенку испарителя 1 теплоноситель первогокон5 тура, который кипит. Пар теплоносителя оттесняет воздух, имеющийся в конденсаторе 2, в его верхнюю часть.Воздушник 19 открывают и стравливают воздух из термосифона Б в атмосферу, увеличивая тем са0 мым поверхность конденсации. Давление в термосифоне Б растет до тех пор, пока пар не начнет отдавать теплоту фазового перехода теплоносителю второго контура и резервной емкости 3. Теплоноситель второго

5 контура нагревается, а затем закипает. Его пар также оттесняет воздух в резервной емкости 3 в верхнюю часть. Затем его стравливают в атмосферу через вентиль 8 на отводящем патрубке 7. В начальный момент

0 времени пружина 12 растягивает сильфон 10 и, соответственно, шток 11, который через систему рычагов 13 и 15 удерживает воздушную заслонку 16 в верхнем положении, в котором заслонка 16 закрывает до5 ступ воздуха в кольцевой зазор , образованный наружной поверхностью резервной емкости 3 и цилиндрическим кожухом 5. Поскольку вследствие этого коэффицяент теплопередачи от. теплоноси0 теля первого контура через теплоноситель второго контура к окружающему воздуху мал, в термосифоне Б продолжает расти давление паров.теплоносителя, При заданном давлении усилие сильфона 10 превысит

В силу сжатия пружины 12 и сильфон 10 сожмется. В результате этого откроется воздушная заслонка 16 и начнется циркуляция окружающего воздуха вдоль наружной поверхности резервной емкости 3 и ее наруж0 ного оребр-ения 4, то обеспечит охлаждение паров теплоносителей первого и второго контуров. Таким образом, термосифон Б будет работать в автономном режиме. После подсоединения резервной емкости 3 к сис5 теме теплоснабжения открывают вентили 8 и подают теплоноситель второго контура по подводящему патрубку 6. При заданном расходе и входной температуре теплоносителя второго контура давление паров теплоносителя первого контура снизится,

сильфом 10 за счет усилия пружины 12 расширится, и шток 11 через систему рычагов 13 и 15 закроет воздушную заслонку 16, что снизит до минимума тепловые потери в окружающую среду.

При аварии системы теплоснабжения возможно засасывание теплоносителя второго контура в подводящий патрубок 6, Вследствие этого уровень теплоносителя в резервной емкости 3 будет понижаться до среза нижнего торца подводящего патрубка 6. В последующем возникнет разряжение в резервной емкости 3, обратный клапан 9 откроется и произойдет разрыв струи. Таким образом, в резервной емкости 3 всегда обеспечивается определенное количество теплоносителя второго контура. После этого теплопередающее устройство будет работать в автономном режиме (давление паров теплоносителя второго контура в резервной емкости 3 будет равно атмосферному).

Таким образом, теплопередающее устройство, являясь автономным, сп.особно успешно работать в различных областях техники, втом числе для извлечения тепло- ты земли, отвалов горных пород.

По данным теоретических расчетов и проведенных экспериментальных исследований модели предлагаемого устройства было установлено, что внедрение его в народном хозяйстве позволит за счет ранее не утилизированной теплоты шахтных отвалов уменьшить затраты .энергии на теплоснабжение шахт на 35-40%.

Формула изобретения

1.Теплопередающее устройство, содержащее термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, резервная емкость дополнительно снабжена наружным ореб- рением и заключена в теплоизолирующий кожух, на одном из торцов которого установлена с возможностью перемещения заслонка, снабженная приводом.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что привод выполнен в виде силь- фона, расположенного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на его боковой поверхности.

Изобретение относится к термосифонам, используемым для извлечения тепла шахтных отвалов. Цель изобретения - повышение надежности термосифона за счет регулирования интенсивности охлаждения. Теплопередающее устройство содержит термосифон, размещенный внутри охлаждающей резервной емкости. Новым в изобретении является снабжение резервной емкости наружным оребрением и заключение ее в изолирующий кожух, снабженный заслонкой с приводом от сильфона, расположенного в полости термосифона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

фиг.1

А-А

фиг. 2

15

J