Теплообменная установка и способ ее работы Советский патент 1979 года по МПК F28D15/00 F25B29/00 

1

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к теплообменным установкам и способам их работы, и может быть использовано для передачи тепла от одной жидкости, преимущественно геотермгшьного рассола, меньшей температуры к другой жидкости, имеющей более высокую температуру.

Известна теплообменная установка содержащая вк.гаоченные в.замкнутый контур циркуляции промежуточного теплоносителя испаритель с поверхностью теплообмена, подключенной к патрубку подвода греющей среды, многоступенчатый компрессор и конденсатор с поверхностью теплообмена подключенной к патрубку подвода нагреваемой среды.

Способ работы этой установки згислючается в том, что подают греющую среду в испаритель,испаряют в последнем промежуточный теплоноситель, сжимают пары и конденсируют их в конденсаторе при подаче в него нагрёваемой среды 1.

Недостатком известной теплообманной установки и, следовательно, известного способа работы являются невысокие коэффициенты теплоотдачи.

обусловленные тем, что испарение промежуточного теплоносителя при отборе тепла от греющей среды и конденсация паров промежуточного теплоносителя при передаче тепла нагреваемой среде происходят при постоянных температурах.

Цель изобретения - повьшение коэффициента теплоотдачи.

Это достигается тем, что испаритель и конденсатор выполнены в виде последовательно соединенных по греющей и нагреваемой среде соответственно секций, причем .каждые две смежные

8 секции сообщены между собой по пару через ступень компрессора, а по жидкости - через дополнительно установленную в нижней части секции трубку с разбрызгивающими отверстиями на

выходном конце.

Между первыми по ходу греющей и нагреваемой среды секциями соответственно испарителя и конденсатора может быть установлена по крайней

5 мере одна промежуточная секция, соединенная на входе по пару с выходом из последней ступени компрессора секции испарителя, а на выходе - со входом перовой ступени

0 компрессора секции конденсатора, а

по жидкости на входе - с первой сак:цйей конденсатора, на выходе с первой секцией испарйтапя.

Установка может быть снабжена между ступенями компрессора по меньшей мере одной секцией, в которой расположена поверхность теплообмена как испарителя, так и конденсатора .

Патрубок подвода греющей cpe.Dja пс5дключен к поверхности теплообмена нескольких секций испарителя через кЛапаны, а патрубок подвода нагревав среды подключен к поверхности теплообмена нескольких секций конденсатора через клапаны

; Работает теплообменная установка следующим образом; пары промежуточного теплоносителя последоватольно сжимают в ступенях компрессОрамежду каяадыми двумя смежным секциями испарителя и конденсатора, жидкую фазу теплоносителя направляют по трубке из секции с большей температурой в секцию с мeньDJeй температурой,,в количестве, равном количеству паров, проходящих через ступень компрессора между двумя этими секциямиf причем грэющуга среду направляют через секции испарителя в направлении, обратном движе-НИК паров теплоносителя,, и выводят из секции с- самой низкой темпереггу рой (.а нагреваемуго среду напоавля;лт через секции конденсатора в паправлфнии движения паров тгипоки:.к-:кпн и выводят из секцин. с сашуУ- лнсской температурой.

На фиг а 1 изображена srcr-fio&v &Hная установка с одной п,:„г. мг;:;:-;лочна;:; секцией г на фиг 2 - то TI:.&; -; треад секциями,- в которых имеются j/аплс:-обменные поверкности как ис тэ;он :;е;: так и кок ,п е н с ат ор а.

Теплообменная установка содерж г испаритель л и конденсатор -,: ЕЫП ./ н ев вне из секций/ между каждш-тк KS которых у::тановленаодна ступень .компрессора 3, В сакциях испаркг пя расположены (под уровнем жидкост:;:: теплооьмеиные поверкности -а лоси довательно соединенные между собой по греющей среде. Для поднода х-рею 1ей среды служит патр-убок 4j кото-рый может быть подключен через клаггны 5 к теплообменным повэрхностят1 а .нескольких первых по ходу греющей среды секций испарителя 1, В секциях конденсатора распсшожены теплообменные поверхности б,, последовательно соединенные между собой Патрубок б подвода Kax peEaeмой среды подключен к нескольким теплообменным поверхностям б через клапаны 7„ Каждое две смежные секции соединены ме-кду собой песредотвом уотановленной в нижней секций труб;;:й Н с раа брызгиваюищ-i.iii отьерс ivi HMii s на выходном конце, секциями испарителя 1 и конденсатора 2 может быть установлен по меньшей мере одна промежуточная секция 9, в которой отсутствует теплообменная поверхность (,) Промежуточная сегсци - 9 соединена на Еходе по пару с вых;::л,о-м из последней -ступени ксччпрессора 3 секции (первой по коду греою.ей среды) кспарителЯ; а на выходе - со входом ступени компресаора 3 секции конденсатора (первой по ходу нагреваемой среды) -,

Возможен также вариант выполнения тэплообменкой ;/становкк; у которой Емеются несколько секций; например 1-ри секции 10--12, в которых раэме-щены одновременно как теплообменные поверхности 3 испарителя 1:; так ч теплообменные поверхности о конденсатора 2 {см,, шиго2) ,

Теплообменная усгановка работает следующий образом..

Греющая срзда с температурой Тл по патрубку 4 подво.о;ится в теплообменные поверхности а одной из секций испарите.пя 1 .- температура в которой ic т-е -шературе Т« .ИЛИ ее превыйает последова.-йтгьнс- прС1;;С.и.л-л--: 1:ерэз теплообменные . iveiTi;; нос-т-ч - .:; к выводится из гетщчи 13 с csiioi Клзкой температурой Тл ., Нагреааемая среда с темпера Гл-рой Т2 подводится по патрубку 6 к 5 сллообменной повер шости б сгкциу «онданоатора 2, температура - гготсгрой наиболее близка к темпе-:с ;-/;; ji, 1-1 по Бозможно-ати немного Tcvofi гзмпературы.. Нагреваемая (.. например вода, идущая к .тепловому потребителю, последовательно проходит через теплообменные позержност б секций и выводится ч: сак.и.-л.и -; .. наиболэе высокой темизратурой .гя D

Прометку-г очный теплоноситель наприг-гер str№nK.s.K, циркулирует по замкнутому контуру твжду секциями испарителя 1 к конденсатора 2 Пары промежуточного теплоноситепя сжимают между каж.дьа-.-т двумя секция1ли в ступени компрессора 3 .г и направляют последолательво от с-экции 13 испарителя 1 КЗ которой выводят греющий теплоно-снтел;ч, к секции. 14 конденсатора 2, HS которой выводят нагреваемыми) сре д}/ TeivmepaTypa и давление между двумя крайним. секциями 13 и 14 ступенчато повышаа-тсЯс В каждую промежуточн/ю секцию как испарителя, так и конденсатора поступает часть пара иэ смежной секцин с более низкойтемпературой и жидкая фаза теплоносителя из секции с более высокой темпера-турой ййгдкость в секцию поступает

по трубке 8 через разбрызгивающие отверстия в и частично испарается в этой секции. Количество пара промежуточного теплоносителя, поступающего в секцию, равно количеству жидкой фаэы теплоносителя, которое из него выходит. В секции 13 нет ступени компрессора, и вся поступающая в него по трубке 8 жидкост испаряется. В секции 14, аналогичной секции 13, конденсируется весь поступающий в неепар.

Греющая среда проходиТ из секции в секцию в направлении, обратном движению пара, а нагреваемая среда - в том же направлении, что и пар.

В промежуточной секции 9 (см. фиг.1), которая устанавливается в случае, когда у интервалов температур TO-T ти Tg-Tj нет общих участков, происходит мгновенное испарение жидкости, поступающей из первой (по ходу нагреваемой среды) секции конденсатора 2, а также перегрев пара, поступающего из первой (по ходу греющей среды) секции испарителя 1.

В каждой из секций 10-12 (см. фиг.2), наличие которых предусмотрено для случая, когда интервалы температур TO-Т и имеют общие участки, теплообмен происходит между греющей и нагреваемой средами путем испарения, и конденсации соответственно на теплообменных поверхностях а, б находящегося в секции промежуточного теплоносителя.

При изменении температур T и 1 греющей и нагреваемой сред осуществляют переключение соответственно клапанов 5 и 7 для того, чтобы организовать вход среды в ту секцию, которая имеет наиболее близкую температуру к температурам Т, и Tj. Регулирование теплообмена осуществлют посредством изменения подачи жидкости из секции в секцию, которое может быть осуществлено, например, регулирующими органами, размещенными на отверстиях в.

Предложенная установка позво- ляет достичь высоких коэффициентов теплоотдачи благодаря ступенчатсмлу уравнованенному теплообмену между секциями и упростить регулировгшие теплопередачи.

Формула изобретения

1. Теплообменная установка, содеожащая включенные в замкнутый кон,тур циркуляции промежуточного теплоносителя испаритель с поверхностью теплообмена, подключенной к патрубку подвода греющей среды, многоступенчатый компрессор и конденсатор с поверхностью теплообмена, подключенной к патрубку подвода нагреваемой среды, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента теплоотдачи, испаритель и конденсатор выполнены в виде последовательно соединенных по греющей и нагреваемой среде соответственно секций, причем каждые две смежные секции сообщены между собой по пару через ступень компрессора, а по жидкости - через дополнительно установ ленную в нижней части секции трубку с разбрызгивающими отверстиякш на

выходном конце.

2.Установка по п.1, о т л ичающаяся тем, что между первыми по ходу греющей и нагревае™

мой среды секциями соответственно испарителя и конденсатора установлена по крайней мере одна промежуточная секция, соединенная на входе по пару с выходом из последней ступени компрессора секции испарителя, а на выходе - со входом первой ступени компрессора секции конденсатора, а по жидкости на входе - с первой секцией конденсатора, на выходе-с первой секцией испарителя.

3.Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена между ступенями компрессора по меньшей мере одной секцией, в которой

расположена поверхность теплообмена как испарителя, так и конденсатора.

4.Установка по п.1, отличающаяся тем, что патрубок подвода греющей среды подключен к

поверхности теплообмена нескольких секций испарителя через клапаны.

5.Установка по п.1, отличающаяся тем, что патрубок подвода нагреваемой среды подключен

к поверхности теплообмена нескольких секций конденсатора через клапаны.

б. Способ работы установки по п.1 путем подачи греющей среды в

испаритель, испарения в последнем промежуточного теплоносителя, сжатия паров и конденсации их в конденсаторе при подаче в него нагреваемой среды, отличающийся тем,

что пары промежуточного теплоносителя последовательно сжимают в ступенях компрессора между каждыми двумя смежными секциями испарителя и конденсатора, жидкую фазу теплоносителя направляют по трубке из секции с большей температурой в секцию с меньшей температурой в количестве, равном количеству паров, проходящих через ступень компрессора между этими секциями, причем греющую среду направляют

через секции Испарителя в направлении, обратном движению паров теплоносителя, и выводят изсекции с самой низкой температурой, а нагреваемую среду направляют через секции конденсатора в направлении движения паров

J

3 /

I/

м

теплоносителя и выводят из секции с самой высокой температурой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 46585, кл. F 25 В 29/00, 1950.

10

J / J

/