Устройство для регулирования температуры объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИЮВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА, содержащее основной циркуля1(ионный контур энергоносителя, состоящий из циркуляционного насоса и нагревательного элемента, дополнительный циркуляционный контур, состоящий из циркуляционного насоса, трехходового клапана и охлаждамцего элемента, регуляторы температуры энергоносителя и объекта, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности режима охлаходения при fинимaльном расходе энергоносителя, охлаждающий эленёнт выполнен в виде ком бинированного смесительно-рекуперативного теплообменника, вход смесительного канала которого соединен с дополнительным циркуляционным контуром через трехходовой клапан, а первый выход через первый и второй обратные клапаны подключен к входу и выходу циркуляционного насоса, змеевик рекуперативного канала смесительно-рекуперативного теплообменника размещен в смесительном канале, причем вход рекуперативного канала соединен через первый вентиль с источни ком энергоносителя и через второй вентиль и -первый регулирующий клапан с входом циркуляционного насоса, а выход рекуперативного канала соеди (Л нен с вторым выходом смесительного канала через второй регулирующий клапан , причем в смесительном канапе установлены датчики верхнего и нижнего уровней, подключенные к регулятору , связанному с первым регулирующим клапаном, а второй регулируюпшй клаО5 пан соединен с регулятором, связанО5 ным с датчиком температуры, установо ленным в смесительном канале комбинированного смесительно-рекуператив00 ного теплообменника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(50 С 05 D 23 19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k aBTOPCKQMV СВИДИТИЛЬСТву

Cb

Cb

CO 3

00 (21) 3455655/24-24 (22) 22.06.82 (46) 07.07.85. Бюл. В 25 (72) F..Ф.Колесников, А.Г.Говша и Л.Н.Акулинина (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт резинотехнического машиностроения (53) 621.555(088.8) (56) "Каучук и резина". 1978, Ф 7, с. 6, рис. 1б.

Авторское свидетельство СССР

У 1072014, кл. G 05 D 23/19, 24.03.82. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА

НИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА, содержащее основной циркуляциоиный контур энергоносителя, состоящий из цирку ляционного насоса и нагревательного элемента, дополнительный циркуляционный контур, состоящий из циркуляционного насоса, трехходового клапана и охлаждающего элемента, регуляторы температуры энергоносителя и объекта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения э@4ективности режима охлаждения при минимальном расходе энергоносителя, охлаждающий элемент выполнен в виде ком„„SU„„1166078 A бинированного смесительно-рекуперативного теплообменника, вход смесительного канала которого соединен с дополнительным циркуляционным контуром через трехходовой клапан, а первый выход через первый и второй обратные клапаны подключен к входу и выходу циркуляционного насоса, змеевик рекуперативнога канала смесительно-рекуперативного теплообменника размещен в смесительном канале, причем вход рекуперативного канала соединен через первый вентиль с источником энергоносителя и через второй вентиль и первый регулирукиций клапан с входом циркуляционного насоса, а выход рекуперативного канала соединен с вторым выходом смесительного канала через второй регулирующий клапан, причем в смесительном канале установлены датчики верхнего и нижнего уровней, подключенные к регулятору, связанному с первым регулирукицим клапаном, а второй регулирукиций клапан соединен с регулятором, связанным с датчиком температуры, установленным в смесительном канале комбинированного смесительно-рекуперативного теплообменника.

66078

30

40

S5

1 11

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры в ! тепловых объектах и предпочтительно может быть использовано в производстве шприцованных резиновых изделий на предприятиях резинотехнической промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности режима охлаждения при минимальном расходе энергоносителя. 10

На фиг.1 схематически показано устройство для регулирования температуры однозонного объекта, на фиг. 2 — устройство для регулирования температуры многозонного объекта.1

Устройство для регулирования температуры объекта (фиг. 1) содержит объект 1, циркуляционные насосы 2 и Э, нагревательный 4 и охлаждающий

5 элементы, второй регулирующий клапан 6, обратные клапаны 7 и 8, первый 9 и второй 10 обратные клапаны, регулятор 11 температуры воды с датчиком 12 и регулятор 13 температуры объекта с датчиком 14, уста- 2. новленным на объекте. Регулятор 11 с датчиком 12 служит для поддержания заданного значения температуры воды путем включения или отключения элемента 4. Регулятор 13 с датчиком

14 служит для поддержания заданного значения температуры объекта путем управления нагревательным элементом

4 и переключающим трехходовым клапаном 15 через переключающий золотник 16.

Для поддержания заданного уровня в охлаждающем элементе 5 служит регулятор 17 с датчиками нижнего 18 и верхнего 19 уровней, управляющий через золотник 20 первым регулирующим клапаном 21, осуществляющим подачу воды из водопроводной сети в устройство.

Для поддержания заданной темпе45 ратуры в охлаждающем элементе 5 служит регулятор 22 температуры с датчиком 23, который через золотник

24 управляет вторым регулирующим клапаном 6.

Ручные первый 25 и второй 26 вентили служат для выбора режима охлаждения. Обратный клапан 27 защищает охлаждающий элемент 5.от попадания воды из водопроводной сети. Переливной патрубок 28 защищает его от переполнения водой.

Охлаждающий элемент 5 выполнен в виде комбинированного смесительнорекуперативного теплаобменника, имеет два канала движения жидкости.

Первый — это смесительный канап АВ с входам А, первым выходом Е, в котором происходит смещение холодной и горячей жидкостей. Второй — это рекуперативный канал СД, по которому ( протекает только холодная жидкость, змеевик 29 которого установлен в канале АВ. Эти два канала соединены между собой с помощ(ью первого регулирующего клапана 21. Вход С соединен через первый вентиль 25 с источником энергоносителя (не показан).

Выход Д рекуперативного канала СД соединен с вторым выходом Е смесительного канала АВ через второй ре-. гулирующий клапан 6.

В многозонных объектах (фиг ° 2) основные контуры имеют напорный 30 и сливной 3 1 коллекторы.

Устройство имеет три режима работы.

Первый — это режим с косвенным охлаждением. Для этого открывают первый вентиль 25 и закрывают второй вентиль 26 и устройство работает следующим образом. !

B охлаждающий элемент 5 предварительно заливают очищенную воду, кон( денсат или другую охлаждающую жидкость. Для.заполнения системы включается циркуляционный насос 3, который начинает перемещать жидкость по контуру: насос 3 — переключающий трехходовой клапан 15 — канал АВ— второй обратный клапан 10 — насос 3.

После этого включают циркуляционный насос 2 и переключающий клапан 15, который соединяет объект 1 с охлаждающим элементом 5. Теперь охлаждающая жидкость будет заполнять систему, двигаясь по контуру: насос 3 — обратный клапан 8 — насос 2 — нагревательный элемент 4 — объект 1 — клапан

15 — охлаждающий элемент 5 (канал

AB) †.второй обратный клапан 10 насос 3. По истечении некоторого времени отключают клапан 15 и включают нагревательный элемент 4. Теперь жидкость циркулирует по двум независимым контурам: основному и дополнительному.

Проходя по основному контуру насос

2 — нагревательный элемент 4 — объект — обратный клапан 7 — насос 2, жидкость нагревается в элементе 4 и

3 1166 нагревает объект 1. Регулятор 11 температуры поддерживает при этом за,данное значение.

Проходя по дополнительному контуру насос 3 — клапан 15 — охлаждающий элемент 5 (канал АВ) — второй обратный клапан 1Π— насос 3, жидкость охлаждается в охлаждающем элементе 5 с помощью холодной воды, поступающей из водопроводной сети в канал СД че- !О рез первый вентиль 25 и второй регулирующий клапан 6. Регулятор 22 температуры подцерживает при этом заданное значение температуры.

Таким образом, при разогреве объекта в основном контуре циркули-, рует греющая вода, а в дополнительном — охлаждающая.

Так как при работе оборудования, например червячной машины для переработки резиновых смесей, выделяется большое количество тепла, то температура объекта может превысить заданное значение. При этом регулятор 13 температуры отключит нагревательный элемент 4 и переключит клапан 15. Тогда горячая жидкость из основного циркуляционного контура через клапан 15 попадает, в дополнительный циркуляционный контур, где 30 в смесительном канале АВ охлаждак|цего элемента 5 смешивается с холодной жидкостью, а на ее место из дополнительного контура поступает холодная вода и охлаждает объект. При этом циркуляционные насосы 2 и 3 (центробежного типа) работают последовательно и поток жидкости цирку-. лирует по одному общему контуру: насос 3 — обратный клапан 8 — насос 4о

2 — нагревательный элемент 4— объект 1 — клапан 15 — охлаждающий элемент 5 (канал АВ) — второй обратный клапан 10 — насос 3. Происходит охлаждение объекта 1. Как 45 только температура объекта 1 упадет до заданного значения, регулятор температуры 13 переключит клапан 15, и общий поток жидкости .снова разде лится на два потока, один из которых эо циркулирует в основном контуре, а другой — во вспомогательном. В дальнейшем процесс регулирования температуры объекта происходит автомати-. чески путем управления нагреватель- SS ным элементом 4 и переключающим клапаном 15. При этом в контурах циркулирует одно и то же количество

078 4 очищенной жидкости и система трубопроводов устройства остается неэагряэненной. При этом режиме работы охлаждающий элемент 5 работает как рекуперативный теплообменннк.

Второй режим работы с "прямым охлаждением может иметь место в тех случаях, когда г водопроводной сети находится незагряэненная вода, дающая мало осадков на трубопроводе, или когда в объекте интенсивно выделяется тепло. Для выполнения этого режима работы открывают второй вентиль 26 и закрывают первый вентиль 25 и работа устройства протекает следующим образом.

Заполнение устройства водой теперь происходит прямо из водопроводной сети Так как уровень жидкости в охлаждающем элементе минимум, то регулятор 17 уровня откроет первый регулирующий клапан 21. Включают насос 3 и вода из водопроводной сети заполняет систему следующим образом: сеть — второй вентиль 26 — насос 3 клапан 15 — охлаждающий элемент 5 (канал АВ). Так как охлаждающий элемент 5 представляет собой объемистый теплообменник, то вода будет постоянно его заполнять. Как только уровень в теплообменнике достигнет максимального значения, датчик 19 верхнего уровня дает сигнал и регулятор 17 уровня закроет клапан 21 и тем самым прекратит подачу воды из сети в устройство. Теперь вода циркулирует по дополнительному контуру: насос 3 — клапан 15 — охлаждающий элемент 5 (клапан AS) — второй обратный клапан 10 — насос 3.

Затем включают насос 2 и клапан

15. Теперь вода поступает из дополнительного циркуляционного контура в основной контур: насос 3 - обратный клапан 8 — насос-2 — нагревательньй элемент 4 — объект 1 — клапан

15 - охлаждающий элемент 5 (канал

AB) — второй обратный клапан 10— насос Э. Если при этом уровень жидкости в охлаждаккцем элементе пони» зится (аа счет отбора жидкости в основной контур) ниже верхнего значения, то регулятор 17 уровня откроет клапан 21 и вода иэ водопроводной сети также будет поступать в устройство. По истечении некоторого времени отключат клапан 15 и включат нагревательный элемент 4. Теперь жид5 11 кость циркулирует по двум независи- мым контурам: основному и дополнительному. Проходя по основному контуру (предыдущий режим работы), жидкость нагревает объект 1. Проходя по дополнительному контуру (предыдущий режим работы), жидкость охлаждается в охлаждающем элементе 5 с помощью воды, поступающей из водопроводной сети теперь уже прямо в дополнительный контур. Если температура воды в

p0IIoJIHHTeJIbHoM контуре выше заданной, то регулятор 22 откроет второй регулируняций клапан 6 и вода из канала АВ через обратный клапан 27 и второй регулирующий клапан 6 будет поступать на слив. При этом уровень в канале AR охлаждающего элемента 5 упадет ниже верхнего значения, регулятор 17 уровня откроет клапан 21 и холодная вода из водопроводной сети будет поступать в дополнительный контур, смешиваясь с жидкостью этого контура и понижая его температуру.

Как только температура в дополнительном контуре станет равной заданной, регулятор 22 температуры прикроет клапан 6, вода из контура не будет поступать на слив и при достижении верхнего уровня в охлаж- . дающем элементе 5 регулятор 17 уровня закроет клапан 21 на линии подачи холодной воды из сети. В этом случае охлаждающий элемент 5 будет работать как смесительный теплообменник, в котором происходит . Р непосредственное соприкосновение и смешение теплой и холодной жидкостей (в канал СД вода не поступает совсем).

В том случае, если температура объекта 1 превысит заданное значение, регулятор 13 отключит нагревательный элемент 4 и при наличии определенной зоны "Норма" переключит клапан 15. При этом горячая вода из основного контура поступит в дополнительный (предыдущий режим работы). а на ее место поступит охлаждающая вода из дополнительного контура.

Вода начнет циркулировать по одному общему контуру (предыдущий режим. работы), смешиваться и охлаждать объект. Если же после смешения жидкости обоих контуров температура

66078

S !

О

3S

4$

Ж объекта не снизится и температура в канале АВ охлаждающего элемента 5 превысит заданное значение, то регулятор 22 температуры откроет второй регулирующий клапан 6 и вода из циркуляционных контуров поступит на слив через обратный клапан 27 и клапан 6. Уровень в охлаждающем эле-. менте 5 упадет ниже верхнего значения и регулятор !7 уровня откроет клапан 21 °

Холодная вода из водопроводной сети поступает в объект 1 и интенсивно охлаждает его. Вода идет следующим образом: сеть - второй вентиль

26 — первый регулирующий клапан 21— насос 3 — обратный клапан 8 — насос

2 — нагревательный элемент 4 объект 1 — клапан 15 — охлаждающий элемент 5 — обратный клапан 27— второй регулирующий клапан 6 — слив.

При понижении температуры объекта 1 клапан 15 переключится, образовав основной циркуляционный контур, и после достижения верхнего значения уровня в охлаждающем элементе 5 закроется клапан 21 и начнется циркуляция в дополнительном контуре.

Таким образом, при этом режиме работы в зависимости от уровня и температуры жидкости в охлаждающем элементе 5 происходит подпитка системы холодной водой из водопроводной сети.

Рассмотрим третий (комбинированный) режим работы — режим с "прямым" и "косвенным" охлаждением. При таком режиме открыты вентили 25 и 26. Процесс заполнения жидкостью системы, работа автоматики и элементов устройства остаются такими же, как и в предыдущих режимах. Отличием этого режима является процесс охлаждения.

Теперь в охлаждающем элементе 5 охлаждение происходит путем смешения в канале АВ горячей воды дополнительного контура с холодной водой из водопроводной сети (как в режиме с

"прямым" охлаждением) и путем теплоотвода через стенку холодной водой из водопроводной сети, поступающей в канал СД (как в режиме с "косвенным" охлаждением). Комбинированный режим охлаждения наиболее эффективHbfH ((66078

1166078

Составитель Е.Колесников

Редактор А.Козориз Техред M.Пароцай КорректорА.Зимокосов

Заказ 4309/42 Тираж 863 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4