Подземная установка для искусственного охлаждения воздуха Советский патент 1992 года по МПК E21F3/00 

ю

С

Использование: в горнодобывающей области для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах. Сущность изобретения: установка содержит контактный воздухоохладитель и генератор холода, промежуточные теплообменники, водоохладитель. Промежуточные теплообменники включены соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода. Вход в межтрубное пространство одного из промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход - с входом воздухоохладителя. Межтрубное пространство другого промежуточного теплообменника сообщено с выходом воздухоохладителя, а его трубчатая часть - с межтрубным пространством конденсатора. В установке обеспечивается разделение потоков холодоносителя воздухоохладителя и генератора холода. 3 ил , 3 табл

Изобретение относится к горнодобывающей области и может быть использовано для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах.

Известны подземные установки для искусственного охлаждения воздуха, состоящие из следующих основных узлов: воздухоохладителя контактного, генератора холода (холодильной или водо-охлажда- ющей машины), водоохладителя для отвода теплоты конденсации хладагента генератора холода, Они представляют собой единый технический комплекс взаимодействующего оборудования, обеспечивающего непрерывный отбор теплоты рудничного воздуха, подаваемого на проветривание горных выработок.

Их существенный недостаток - невысокий уровень эксплуатационной надежности, связанный с засорением теплопередающих поверхностей и оросителей аппаратов при работе на запыленном рудничном воздухе и загрязненной механическими примесями воде.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка с промежуточным теплообменником, устроенная на базе холодильной машины, форсуночного водоохладителя и подземного воздухоохладителя. При этом холодильная машина представляет собой сложный комплекс основного и вспомогательного оборудования, предназначенного для осуществления холодильного цикла, в процессе которого

VJ

О СП

N

сл VI

происходит фазовый переход хладагента, кипящего при низкой температуре, из жидкого состояния в парообразное с поглощением внешней теплоты и последующей передачей ее более нагретому веществу за счет механической работы. Теплота к хладагенту подводится в испарителе холодильной машины при помощи промежуточного холодоносителя, который, в свою очередь, воспринимает ее в промежуточном теплообменнике от вторичного холодо носителя, отепленного в воздухоохладителе рудничным воздухом, Отвод теплоты конденсации производится при циркуляции воды между конденсатором холодильной машины и форсуночным водоохладителем.

Основные недостатки прототип а заключаются в следующем.

Использование оборотных схем водоснабжения при охлаждении теплопередаю- щих поверхностей оборудования шахтной водой определяет быстрое засоление и накопление грязи в холодоносителе, и как следствие, обрастание шламом трубчатых элементов и коммуникаций, забивание поддонов и фильтров, выход из строя оросительной системы. При этом нарушается режим холодопроизводства вплоть до отказа генератора холода, Для очистки теплопе- редающих поверхностей холодильных машин необходим их демонтаж, который, как правило, сопровождается утечками хла- дона в результате разгерметизации системы хладагента. Хладоновые потери возникают также при монтаже генератора холода после очистки, недостаточном ваку- умировании хладоновой системы и несоблюдении условий испытания на плотность давлением.

Кроме утечек хладагента, последствием названных причин являются потери холода, .возникающие при ухудшении теплоотвода на загрязненной трубчатой поверхности в конденсаторе генератора холода за счет не- доохлаждения шахтной воды и необходимости увеличения ее расхода или снижения температуры для обеспечения режима холодопроизводства.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности, сокращение потерь холода и хладона в подземных установках для искусственного охлаждения воздуха.

Указанная цель достигается тем, что подземная установка для искусственного охлаждения воздуха включает воздухоохладитель, генератор холода и промежуточные теплообменники, первый из которых, (согласно изобретения) установлен между воздухоохладителем и испарителем генератора

10

15

20

25

30

35

40

45

50

холода с подсоединением входа в межтрубное пространство к общешахтной системе водоотлива, выхода - к входному водяному патрубку воздухоохладителя, входа и выхода из трубчатой части - соответственно к входу и выходу из межтрубного пространства испарителя генератора холода, а второй размещен между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода с подсоединением входа в межтрубное пространство к выходному водяному патрубку воздухоохладителя, выхода - к общешахтной системе водоотлива, входа и выхода из трубчатой части - соответственно к входу и выходу из межтрубного пространства конденсатора генератора холода.

На фиг. 1 и 2 представлены блок-схемы прототипа и предлагаемой установки соответственно; на фиг. 3 - пример ее конкретного выполнения.

Установка оборудована следующими основными узлами: контактным воздухоохладителем 1, промежуточным теплообменником 2, генератором холода 3, включающим испаритель 4, терморегулиру- ющий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, водоохладителем 8, Аппараты соединены следующим образом: входной и выходной водяные патрубки воздухоохладителя 1 подключены соответственно к входу и выходу из межтрубного пространства промежуточного теплообменника 2, трубчатая часть которого подсоединена в свою очередь к межтрубному пространству испа- рителя 4 генератора холода 3. Вход и выход из межтрубного пространства конденсатора 6 генератора холода 3 подсоединены соответственно к входному и выходному водяным патрубкам водоохладителя 8. При работе установки приточной рудничный воздух охлаждается в воздухоохладителе 1 оборотной шахтной водой, которая отдает воспринятую теплоту промежуточному хо- лодоносителю в теплообменнике 2. От промежуточного холодоносителя теплота передается хладагенту, циркулирующему в генераторе холода 3 через испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, а затем отводится (в конденсаторе 6) шахтной водой, поступающей после этого в водоохладитель 8. Здесь Оборотная вода передает теплоту воздуш- /юму потоку, движущемуся через водоохладитель 8.

В предлагаемую установку введены новые связи основного технологического оборудования, за счет которых организовано разделение потоков загрязненного и очищенного от механических примесей холодоносителя, прямоточное водоснабжение

воздухоохладителя. При работе установки приточной рудничный воздух обрабатывается в контактном воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей из промежуточного теплообменника 2 после предварительного охлаждения водой питьевого качества, циркулирующей через промежуточный теплообменник 2 и испаритель 4 генератора холода 3. Из воздухоохладителя 1 отепленная шахтная вода транспортируется в теплообменник 9, где охлаждает воду питьевого качества, отводящую теплоту в гчонденсаторе б от хладагента, циркулирующего в генераторе холода 3 через испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7. Отепленная в теплообменнике 9 шахтная вода канализуется в общешахтную систему водоотлива.

Примером предлагаемого технического решения является установка, испытанная на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь по схеме, приведенной на фиг. 3. Установка включает в описанной ранее связи контактный воздухоохладитель 1, водоохладитель- ную машину 3, промежуточный теплообменник 2, теплообменник 8, водосборник 10, насос 11 и работает следующим образом, Рудничный воздух обрабатывается в воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей от промежуточного теплообменника 2. Отепленная шахтная вода собирается в водосборнике 10 и насосом 11 передается в теплообменник 9, откуда сбрасывается в шахтный водоотлив.

Предварительное охлаждение шахтной воды производится в промежуточном теплообменнике 2 технической водой, подготовленной в испарителе 4 водоохладительной машины 3. Отвод теплоты конденсации хладагента, циркулирующего через компрессор 7, испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5 и конденсатор 6 осуществляется в последнем посредством технической воды, предварительно охлажденной в теплообменнике 9.

Параметры температурного режима основных узлов установки приведены в табл.1.

Установка монтировалась на базе водоохладительной машины КШ-220-2-1 и воздухоохладителя ударно-диспергирующего типа ВУДТ-20, отличающегося повышенной

термодинамической эффективностью, мо- бильностью и надежностью,

В качестве воздухоохладителя в предлагаемой установке могут быть использованы известные высокоэффективные устройства, данные о которых приведены в табл. 2 (при

одинаковой холодопотребности объекта кондиционирования).

Организация прямоточного водоснабжения воздухоохладителя, разделение потоков загрязненной и технической воды в

теплообменниках 2 и 9 позволяют сократить производство холода и число ревизий холодильного оборудования. При этом уменьшается годовой расход хладона в соответствие с данными табл. 3.

Технико-экономический расчет, выполненный по результатам промышленных испытаний подземной установки на базе ВУДТ-20, показал, что ожидаемый годовой экономический эффект от ее единичного

внедрения на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь составит 57919 руб.а при учете полной потребности предприятия - 695000 руб. Формула изобретения Подземная установка для искусственного охлаждения воздуха, включающая воздухоохладитель, генератор холода, промежуточные теплообменники, включенные соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и

между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при использовании в качестве хладоносителя вбДы из системы

шахтного водоснабжения, вход в межтрубное пространство одного из промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход- с входом воздухоохладителя, прич ем выход воздухоохладителя сообщен с входом в межтрубаное пространство другого промежуточного теплообменника, сообщенного трубчатой частью с межтрубным пространством конденсатора, при этом первый из промежуточных теплообменников сообщен с испарителем генератора холода своей трубчатой частью, а выход межтрубного пространства второго промежуточного теплообменника, сообщенного с конденсатором, сообщен с системой шахтного

водоснабжения,

,

5 С&аг. /

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

1

V

J

.in.11

..J

J

t j1 Л j

Ll

I

П

1

tr

Фиг. 2

Фиг. З

.J

If

9

П

At