close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 15241

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 28D 7/00 (2006.01)
F 28F 17/00 (2006.01)
КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК
(21) Номер заявки: a 20090846
(22) 2009.06.10
(43) 2011.02.28
(71) Заявитель: Синяков Анатолий Леонидович (BY)
(72) Автор: Синяков Анатолий Леонидович (BY)
BY 15241 C1 2011.12.30
BY (11) 15241
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Синяков Анатолий
Леонидович (BY)
(56) BY 4175 U, 2008.
SU 1483191 A1, 1989.
SU 959507 A1, 2006.
(57)
1. Кожухотрубный теплообменник с перекрестным движением теплообменивающихся
воздушных потоков, содержащий оборудованный распределительными и собирающими
коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором установлены верхний и расположенный под ним с зазором нижний нагреватели холодного воздуха, каждый из которых выполнен из пучка теплопередающих труб, присоединенных входами и выходами к
трубным доскам, отличающийся тем, что снабжен двумя оборудованными каплеулавливающими фильтрами собирающе-распределительными коллекторами теплого воздуха, левые и правые стенки которых выполнены в виде трубных досок, отверстия в которых
соосны с отверстиями трубных досок верхнего и нижнего нагревателей холодного воздуха, расположенных в кожухе горизонтально и выполненных по длине составными из левых и правых секций, при этом собирающе-распределительные коллекторы теплого
воздуха установлены в кожухе между левыми и правыми секциями верхнего и нижнего
нагревателей холодного воздуха и к их левым и правым трубным доскам присоединены
соответственно выходами и входами теплопередающие трубы соответственно левых и
правых секций нагревателей холодного воздуха.
Фиг. 1
BY 15241 C1 2011.12.30
2. Кожухотрубный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что верхние и нижние, передняя и задняя стенки собирающе-распределительных коллекторов теплого воздуха теплоизолированы от окружающей среды, а их трубные доски выполнены из
теплоизоляционного материала, например прессованного пенопласта.
Предлагаемое техническое решение относится к теплообменникам, которые применяются в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений для нагрева
приточного воздуха частью теплоты воздуха, удаляемого из помещений.
Известна конструкция кожухотрубного теплообменника [1]. Теплообменник содержит
оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков кожух, внутри которого расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб.
Теплообменник работает следующим образом. Холодный воздух движется через
межтрубное пространство трубного пучка, а теплый - по трубам трубного пучка. В этом
случае холодный воздух нагревается частью теплоты теплого воздуха и теплотой парообразования, выделяющейся при конденсации водяных паров, содержащихся в теплом воздухе, на внутренних поверхностях теплопередающих труб трубного пучка.
Конденсат, образующийся при охлаждении теплого воздуха, стекает по трубкам в собирающий коллектор теплого воздуха и из него в канализацию.
Конденсат при температурах наружного воздуха ниже -10 °С превращается в слой
снега-льда на внутренних поверхностях теплопередающих труб, в результате чего с понижением температуры наружного воздуха уменьшается тепловая мощность теплообменника. Кроме того, при длительно стоящих низких температурах наружного воздуха слой
снега-льда может перекрыть проходное сечение теплопередающих труб, и теплообменник
становится неработоспособным.
К недостаткам известного теплообменника следует отнести пониженные эффективность и надежность работы.
Пониженная эффективность работы обусловлена ростом слоя снега-льда на внутренних поверхностях теплопередающих трубок при низких температурах наружного воздуха,
в результате чего уменьшается коэффициент теплопередачи теплообменника, а следовательно, и его тепловая мощность.
Пониженная надежность работы обусловлена невозможностью работы теплообменника из-за перекрытия проходных сечений теплопередающих труб слоем снега-льда.
Наиболее близким к заявляемой конструкции кожухотрубного теплообменника является теплообменник с повышенными эффективностью и надежностью работы [2].
Теплообменник содержит оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором установлены вертикально нижний пучок теплопередающих труб, присоединенных к основным нижней и верхней
трубным доскам; и верхний пучок теплопередающих труб, расположенных горизонтально
и с зазором над основной верхней трубной доской, и концы его труб закреплены в дополнительных трубных досках.
Известный кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.
Холодный воздух из распределительного коллектора движется через межтрубное пространство верхнего пучка, трубы которого расположены горизонтально, и поступает в зазор между верхней и дополнительными трубными досками, где происходит выравнивание
его температуры. После этого из зазора подогретый холодный воздух движется по трубам
нижнего пучка и поступает в собирающий коллектор.
Половина расхода теплого воздуха через теплообменник движется из распределительного коллектора по трубам верхнего пучка и поступает в собирающий коллектор, а половина теплого воздуха движется через межтрубное пространство нижнего пучка и также
поступает в собирающий коллектор.
2
BY 15241 C1 2011.12.30
В процессе движения холодного воздуха по межтрубному пространству верхнего пучка он подогревается теплым воздухом, который движется по трубам верхнего пучка, при
этом в трубах происходит конденсация водяных паров, содержащихся в теплом воздухе.
Конденсат из труб под давлением воздуха поступает в собирающий коллектор и затем
удаляется в канализацию.
Предварительно подогретый холодный воздух затем движется по трубам нижнего
пучка и дополнительно подогревается второй частью теплого воздуха, движущегося через
межтрубное пространство нижнего пучка. При этом на внешних поверхностях труб образуется конденсат в результате охлаждения паров, содержащихся в теплом воздухе. Конденсат из межтрубного пространства поступает в собирающий коллектор теплого воздуха
и затем удаляется в канализацию. Этот конденсат при низких температурах наружного
воздуха превращается в слой снега-льда, толщина которого увеличивается по длине труб
от верхней к нижней трубным доскам. Так как конденсат из труб верхнего пучка не поступает в межтрубное пространство нижнего пучка, то толщина слоя снега-льда на
наружной поверхности труб нижнего пучка уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи теплообменника, а следовательно, к увеличению его тепловой
мощности и надежной работы.
Недостатком такой конструкции теплообменника является пониженная эффективность его работы. Пониженная эффективность работы обусловлена, во-первых, тем, что
конденсат, образующийся в трубах верхнего пучка и перемещаемый теплым воздухом в
собирающий коллектор теплого воздуха, при температурах наружного воздуха ниже
-10 °С превращается в слой снега-льда, толщина которого увеличивается от распределительного к собирающему коллектору теплого воздуха, в результате чего уменьшается коэффициент теплопередачи теплообменника, а следовательно, и его тепловая мощность.
Во-вторых, пониженная эффективность работы теплообменника обусловлена также тем,
что конденсат, образующийся на внешней поверхности труб нижнего пучка, из-за сложной конструкции межтрубного пространства не полностью стекает в собирающий коллектор теплого воздуха, в результате чего увеличивается толщина слоя снега-льда на
наружной поверхности труб при низких температурах наружного воздуха, что приводит к
снижению коэффициента теплопередачи теплообменника, а следовательно, к уменьшению
его тепловой мощности.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы кожухотрубного
теплообменника с перекрестным движением теплообменивающихся воздушных потоков.
Задача решается тем, что кожухотрубный теплообменник с перекрестным движением
теплообменивающихся воздушных потоков, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором
установлены верхний и расположенный под ним с зазором нижний нагреватели холодного
воздуха, каждый из которых выполнен из пучка теплопередающих труб, присоединенных
входами и выходами к трубным доскам, снабжен двумя оборудованными каплеулавливающими фильтрами, собирающе-распределительными коллекторами теплого воздуха, левые и правые стенки которых выполнены в виде трубных досок, отверстия в которых
соосны с отверстиями трубных досок верхнего и нижнего нагревателей холодного воздуха, расположенных в кожухе горизонтально и выполненных по длине составными из левых и правых секций, при этом собирающе-распределительные коллекторы теплого
воздуха установлены в кожухе между левыми и правыми секциями верхнего и нижнего
нагревателей холодного воздуха и к их левым и правым трубным доскам присоединены
соответственно выходами и входами теплопередающие трубы соответственно левых и
правых секций нагревателей холодного воздуха, при этом верхние и нижние, передняя и
задняя стенки собирающе-распределительных коллекторов теплого воздуха теплоизолированы от окружающей среды, а их трубные доски выполнены из теплоизоляционного материала, например прессованного пенопласта.
3
BY 15241 C1 2011.12.30
Для предотвращения замерзания конденсата в собирающе-распределительных коллекторах теплого воздуха верхние и нижние, передние и задние стенки коллекторов теплоизолированы от окружающей среды, а их трубные доски выполнены из теплоизоляционного материала, например прессованного пенопласта.
Сущность предлагаемого изобретения - кожухотрубного теплообменника поясняется
следующими графическими изображениями:
на фиг. 1 изображена схема предлагаемого кожухотрубного теплообменника, вертикальный разрез по B-B на фиг. 2;
на фиг. 2 - вид по A-A на фиг. 1.
Предлагаемый теплообменник содержит кожух 1, оборудованный распределительными 2, 3 и собирающими 4, 5 коллекторами соответственно холодного и теплого воздуха, в
котором установлены с зазором ∆ между собой горизонтально верхний 6 и нижний 7
нагреватели холодного воздуха, каждый из которых выполнен из пучка теплопередающих
труб 8, присоединенных входами и выходами к трубным доскам 9, 10 и 11, 12.
Теплообменник снабжен двумя собирающе-распределительными коллекторами 13, 14,
левые и правые стенки которых выполнены в виде трубных досок 15, 16, 17, 18, отверстия
в которых соосны с отверстиями трубных досок 9, 10 и 11, 12 верхнего 6 и расположенного горизонтально нижнего 7 нагревателей холодного воздуха. Теплообменник также
снабжен двумя каплеулавливающими фильтрами 19, 20, которые установлены в собирающе-распределительных коллекторах 13, 14.
Нагреватели 6, 7 холодного воздуха выполнены по длине составными из левых 21, 22
и правых 23, 24 секций, теплопередающие трубы которых соответственно выходами и
входами присоединены соответственно к левым 15, 18 и правым 16, 17 трубным доскам
собирающе-распределительных коллекторов 13, 14.
Для предотвращения замерзания конденсата в собирающе-распределительных коллекторах 13, 14 верхняя и нижняя, передняя и задняя стенки коллекторов теплоизолированы
от окружающей среды теплоизоляционным слоем 25, а их трубные доски 15, 16, 17, 18
выполнены из теплоизоляционного материала, например прессованного пенопласта.
Для удаления конденсата из коллекторов 13, 14 их нижние стенки установлены с
наклоном в сторону задней стенки кожуха 1 теплообменника, при этом конденсат поступает в канализацию через трубы, которыми оборудованы коллекторы (на фиг. 1 не показаны).
Кожухотрубный теплообменник работает следующим образом.
Холодный воздух движется через межтрубные пространства секций 21 и 23 верхнего
нагревателя 6 холодного воздуха и затем поступает в зазор между нагревателями 6 и 7. В
это же время часть теплого воздуха движется по трубам 8 секции 21, и затем поступает в
собирающе-распределительный коллектор 13, и из него поступает в трубы 8 секции 23,
после чего поступает в собирающий коллектор 5 теплого воздуха.
В процессе движения холодного воздуха через межтрубные пространства секций 21 и
23, а теплого воздуха по трубам 8 этих секций происходит подогрев холодного воздуха
частью теплоты теплого воздуха, при этом в трубах 8 происходит конденсация водяных
паров, содержащихся в теплом воздухе, и конденсат из труб 8 секции 21 под давлением
воздуха поступает в собирающе-распределительный коллектор 13 и из коллектора удаляется в канализацию. В коллекторе 13 происходит выравнивание температуры теплого воздуха, охлажденного в секции 21, и он поступает в трубы 8 секции 23, где отдает часть
своей теплоты холодному воздуху, движущемуся через межтрубное пространство секции
23. Для предотвращения поступления конденсата из труб 8 секции 21 в трубы 8 секции 23
собирающе-распределительный коллектор оборудован каплеулавливающим фильтром 19.
При охлаждении теплого воздуха в трубах 8 секции 23 происходит конденсация водяных паров, содержащихся в теплом воздухе, и конденсат образуется на внутренней поверхности труб 8 секции 23, который из труб 8 затем поступает в собирающий коллектор
5 и из него - в канализацию.
4
BY 15241 C1 2011.12.30
При низких температурах наружного воздуха (ниже -10 °С) конденсат в трубах 8 секции 23 превращается в слой снега-льда, толщина которого увеличивается по ходу движения теплого воздуха в трубах 8 секции 23. Так как конденсат из труб 8 секции 21 не
поступает в трубы 8 секции 23, то толщина слоя снега-льда на внутренней поверхности
труб 8 секции 23 уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи
верхнего нагревателя 6 холодного воздуха, а следовательно, к увеличению тепловой мощности верхнего нагревателя. После этого подогретый холодный воздух в верхнем нагревателе 6 из зазора ∆ движется по межтрубным пространствам секций 22, 24 и поступает в
собирающий коллектор 4. Вторая половина теплого воздуха из распределительного коллектора 3 движется по трубам 8 секции 22 и поступает в собирающе-распределительный
коллектор 14. В секции 22 происходит дополнительный подогрев холодного воздуха, который движется через межтрубное пространство секции 22, при этом на внутренних поверхностях труб 8 секции 22 образуется конденсат, который под давлением воздуха
поступает в собирающе-распределительный коллектор 14 и из него - в канализацию. Процесс дополнительного нагрева холодного воздуха в секции 24 нижнего нагревателя 7 аналогичен процессу нагрева холодного воздуха в секции 23 верхнего нагревателя. Так как
конденсат из труб 8 секции 22 не поступает в трубы 8 секции 24 благодаря собирающераспределительному коллектору 14 и каплеулавливающему фильтру 20, то уменьшается
толщина слоя снега-льда в трубах 8 секции 24, в результате чего увеличивается коэффициент теплопередачи секции 24, а следовательно, и ее тепловая мощность.
Благодаря наличию в конструкции теплообменника собирающе-распределительных
коллекторов, позволяющих отводить часть конденсата из теплообменной поверхности в
канализацию, увеличивается тепловая мощность верхнего и нижнего нагревателей холодного воздуха, а следовательно, и в целом тепловая мощность теплообменника.
Таким образом, в процессе работы теплообменника происходит достижение поставленной технической задачи - повышение эффективности работы теплообменника путем
увеличения его коэффициента теплопередачи за счет уменьшения толщины слоя снегальда на его теплообменной поверхности путем отвода конденсата из части теплообменной
поверхности в канализацию.
Источники информации:
1. Баротфи И. и др. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих
фермах. - М.: Агропромиздат, 1988. - С. 130.
2. BY 4175 U, 2008.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
102 Кб
Теги
патент, 15241
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа