Устройство для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины Советский патент 1982 года по МПК E21F3/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для кондиционирования рудничного воздуха.

Известно устройство(Включающее подземно-расположенные парокомпрессионные холодильные машины, в которых тепло .конденсации холодильного агента отводится водой, циркулирующей в оборотной разомкнутой системе водоснабжения конденсаторов.

Отвод тепла от воды, циркулирующей в оборотной системе, осуществляют исходящей вентиляционной струей рудничного воздуха. Отепленную в конденсаторах холодильной машины воду с помощью форсунок разбрызгивают в камере водоохлаждающего. устройства, через которую направляют. , струю исходящего вентиляционного воздуха. Основным охлаждающим факто ром. является испарение воды, интенсивность которого зависит от термодинамических параметров теплообменивающихся сред . Движущей силой массообмена является разностьпарциальных давлений водяных паров в воздухе, проходящем через камеру орошения, и на поверхности воды, разбрызгиваемой форсунками.

В процессе теплообмена, протекающего в камере водоохладителя, про- . Исходит отбор тепла от воды, кото- i рую затем собирают в поддоне водоохладителя, насосом подают в конденсатор холодильной машины,-и цикл повторяется. Нагретый и увлажненный до состояния полного насыщения-рудничный воздух по горным выработкам

10 поступает к вентиляционному стволу и выдается на поверхность 1.

Недостатками этого устройства. являются;

-низкая интенсивность охлаждения

15 воды;

-загрязнение воды рудничной пылью, содержащейся в исходящей вентиляцнонной струе, что вызывает интенсивное загрязнение теплообмен20 ной поверхности конденсаторов, ухудшение технико-экономических показателей работы холодильной машины и повышениеэксплуатационных расходов;

-большой унос воды из камеры

25 водоохлаждающего устройства исходящим вентиляционным воздухом вследствие насыщения его влагой и свяэанн&я с этим необходимость регулярной подпитки системы отвода тепла конденсации водой;

- конденсация влагИ| уносимой вентиляционным воздухом из водоохлажлающего устройства« на пути следования к вентиляционному стволу что ухудшает состояние выработок и увеличивает затраты на их поддержание .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, включающее конденсатор, теплообменник для охлаждения воды, выполненный в виде трубного пучка, насос, соединительные трубопроводы, канал для отвода воды и водосборник

Вода в такой установке циркулирует между конденсатором холодильной машины и теплообменником для ее охлаждения по замкнутому контуру, при этом в теплообменнике она про|ходит внутри оребренных трубок. Тепло из системы отводится исходящим рудничным воздухом, подаваемым через межтрубное пространство теплообменника автономным вентилятором. Для повышения интенсивности теплоотдачи от наружной оребренной.поверности трубок теплообменника для охлаждения воды к рудничному .воздуху .пучки оребренных трубок орошают во;ДОЙ 2 .

Недостатком известного технического решения является недостаточная интенсивность отвода тепла конденсации из-за -низкого коэффициента теплопередачи от воды к воздуху через стенки оребренных трубок. В результате холодильная машина работает в режиме, близком к предельном по температуре конденсации хладагента, что приводит к высоким энергетическим затратам.

Из-за необходимости обеспечения каждого теплообменника для охлаждения воды автономными побудителями движения возДуха и насосом значительно повышается стоимость известного устройства.

Недостатками устройства также являются большие расходы на общешахтное проветривание в связи с загромождением вентиляционных выработок теплообменниками для охлаждения воды, необходимость проведения специальных горных выработок для размещения в них теплообменных поверхностей и большие расходы вентиляционного воздуха.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет интенсификации теплообмена при снижении эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины, включающем конденсатор, теплообменник для охлсикдения воды, выполненный в виде трубного пучка, насос, соединительные трубопроводы, канал для отвода воды и водосборник, теплообменник расположен в канале для отвода воды, при этом устройство снабжено водосливной стенкой, размещенной со стороны водосборника в канале для отвода воды, причем высота водосливной стенки составляет не менее суммы высоты трубного пучка и произведени его длины на величину уклона канала Кроме того, устройство снабжено перегороДками, установленными в шах матном порядке в канале для отвода воды.

На фиг. 1 представлена принципиалная схема предложенного устройства; на фиг.2 - теплообменник для охлаждения воды, продольный разрез.

Устройство для отвода тепла кон:денсации включает конденсатор 1, насос 2 и трубный пучок 3 гладцотрубного теплообменника для охлаждения конденсаторЧ1ой воды, связанные между собой трубопроводами подвода и отвода 5 конденсаторной воды. Труный пучок 3 размещен в канале 6, служащем для сбора всей Шахтной воды, поступающей в подземный водосборник.. Применительно, например, к шахтному передвижному кондиционеру КПШ-90, широкое использование которого сдерживается из-за сложности отвода тепла конденсации, общая теплообменная поверхность трубного пучка 3 составляет 7,2 м, При диаметре труб 100 мм их общая длина составляет 20 м. Для размещения трубного пучка 3, выполненного в виде змеевика,, включающего три трубы длиной 7,66 м, канал 6 имеет длину 8000 мм, ширину 600 мм, глубину 300 мм и уклон в сторону подземного водосборника 1/100.

Зазоры, составляющие не менее одного диаметра трубы теплообменника между трубным пучком 3, боковьми стенками и дном канала б, обеспечивают оптимальные условия протекания процесса теплообмена между средами по всей наружной поверхности боковых труб.

Со стороны подземного водосборника, канал 6 имеет водосливную стенку 7 с направляющими 8, служащими для ее перемещения в вертикальной плоскости. Высота водосливной стенки 7 в приведенном примере конкретного осуществления предложенной системы отвода .тепла конденсации составляет 376 мм, поскольку высота трубного пучка равна 100 мм, произведение длины -трубного пучка на величину уклона канала равно 76 мм, превышение минимальной глубины канала над Высотой трубного пучка равно 200 мм

Вдоль канала б в шахматном.порядке установлены перегородки 9, обеспечияаюшие поперечный ток шахтной воды по отношению к трубному пучку.

Сверху канал 6 перекрыт, железобетонными плитамн, а дно и боковые стенки эа етонированы. К соединительному трубопроводу 4 через трубопровод 10 подсоединена расширительная емкость 11, обеспечивающая нормальную работу системы при изменении температуры конденсаторной воды. Подпитка системы водой осуществляется nd трубопроводу 12.

Устройство для отвода тепла конденсации работает следующим образом

Вода, воспринявшая в конденсатор 1 тепло конденсации паров холодильного агента, подается насосом 2 по трубопроводу 4 в змеевик 3 тепло обменника, размещенный в канале 6. Поверхность змеевика 3 омывается шахтной водой, направляющейся по каналу б в подземный водосборник. К змеевику 3 теплообменника конденсаторная вода подается с температурой 40-45 с. Шахтная вода, омывающая трубный пучок теплообменника, имеет температуру 20-25 С.

В результате-теплообмена между конденсаторной водой в трубном пучке 3 и омывающей его снаружи шахтно водой происходит отвод тепла из системы. Охлажденная конденсаторная вода по трубопроводу 5 подается в конденсатор 1, и цикл повторяется. Шахтная вода, воспринявшая тепло от системы отвода тепла конденсации, сливается через водосливную стенку 7 и направляется в подземный водосборник для вьщачи ее на поверхность. Промывка бетонированного канала б от загрязнений обеспечивается перемещением подвижной водосливной стенки в вертикальной плоскости по направляющим 8.

По сравнению с наиболее совершенной, из известных систем отвода тепла конденсации подземных холодильных машин использование изобретения позволяет повысить интенсивность теплообмена в водоохладителе и снизить эксп.пуатационные затраты

эа счет более глубокого охлаждения кондеисаторной воды, исключения побудителей даижения воздуха через водоохладитель и предотвращения загромождения вентиляционных выработок. При этом повышается эффективность .системы отвода тепла конденсации .

10

Формула изобретения

1.Устройство для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины, включающее конденсатор, теплообменннк jaля охлаждения воды, выполненный трубного пучка, насос, соединительные, трубопроводы, канал для отвода воды и водосборник,о тл и ч аю щ.е е с я тем,

что, с целью повышения эффективности работы за счет интенсификации теплообмена при снижении эксплуатационных затрат, теплообменник расположен в канале для отвода воды, при этом

устройство снабжено водосливной . стенкой, размещенной со стороны водосборника ц канале для отвода воды, причем.высота водосливной стенки составляет не менее суммы высоты трубного пучка и произведения его длины на величину уклона канала.

2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что оно снабжено перегородками, установленными

в шахматном порядке в канале для отвод воды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Щербаиь А.Н., Кремнев О.А. Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. Т. 2, Киев, Иэд-во АН Украинской ССР, 1980, с. 348.

2. RUckk ihIwerk. туре RKH340, system; Weride Malter, .Beschreibiuig der Aniage Arbeiisweise Kontrolle; Fehlerprtung ilnbetriebnahme Au BerIbe.triebnajune, 3-BW, 1979 (прототип) .

(риг2

l