Теплопередающее устройство

 

Изобретение относится к термосифонам , используемым для извлечения тепла шахтных отвалов. Цель изобретения - повышение надежности термосифона за счет регулирования интенсивности охлаждения. Теплопередающее устройство содержит термосифон, размещенный внутри охлаждающей резервной емкости. Новым в изобретении является снабжение резервной емкости наружным оребрением и заключение ее в изолирующий кожух, снабженный заслонкой с приводом от сильфона, расположенного в полости термосифона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 28 0 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4804007/06 (22) 23.03,90 (46) 15.03.92, Бюл. 1Ф 10 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) В,П.Черняк. И.Л.Пиоро, Э.Н,Малашенко, В.И.Усенко, С,А.Тихоновский, И.М;Беркович, В.И.Кузяра и А,И,Сусло (53) 621.565,93 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1052829, кл. F 28 О 15/00, 1982, Изобретение относится к теплообменным аппаратам с промежуточным теплоносителем и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для извлечения тепла шахтных отвалов.

Известен термосифон, содержащий корпус с зонами испарения и конденсации, последняя иэ которых помещена в емкость с теплоносителем второго контура. При этом над емкостью размещен автономный резервуар, соединенный с емкостью с помощью подъемного и опускного трубопроводов. На последнем установлено переключающее устройство, соединяющее емкость с подводящей магистралью.

Однако данный термосифон обладает узким диапазоном использования, т,к. вследствие наличия резервуара, трубопроводов и переключающего устройства, требующего затрат внешней энергии на . переключение, т,е. при отсутствии автономЯ2, 1719865 А1 (54) ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к термосифонам, используемым для извлечения тепла шахтных отвалов. Цель изобретения — повышение надежности термосифона за счет регулирования интенсивности охлаждения.

Теплопередающее устройство содержит термосифон, размещенный внутри охлаждающей резервной емкости, Новым в изобретении является снабжение резервной емкости наружным оребрением и заключение ее в изолирующий кожух, снабженный заслонкой с приводом от сильфона, расположенного в полости термосифона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ности, он непригоден для извлечения геотермальной энергии шахтных отвалов.

Наиболее близким к предлагаемому является теплопередающее устройство, содержащее соединенные между собой посредством трубопровода термосифон и резервную емкость, заполненные теплоносителем, Термосифон размещен внутри резервной емкости, служащей его охлаждающей рубашкой. Трубопровод в месте подсоединения к термосифону снабжен подпружиненным обратным клапаном, имеющим калиброванное отверстие.

Однако в данном теплопередающем устройстве при аварийном отключении подачи теплоносителя второго контура температура в первом контуре резко возрастает, сопровождаясь выкипанием теплоносителя и пережогом стенки термосифона.

Вследствие этого известное устройство не может быть использовано для извлечения термальной энергии.

1719865

Целью изобретения является повышение надежности теплопередающего устройства за счет саморегулирования интенсивности ега охлаждения.

Укаэанная цель достигается тем, что в теплопередающем устройстве, содержащем термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, последняя дополнительно снабжена наружным оребрением и заключена в теплаизолирующий кожух, на одном торце которого установлена с возмо>кнастью перемещения заслонка, снаб>кенная приводам, который, в свою очередь, выполнен в виде сильфана, располох<енного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на ега боковой поверхности.

Такое конструктивное решение, предотвращающее повышение давления внутри термосифона выше дапустимога, позволяет использовать теплопередающее устройство для извлечения и полезного использования геотермальной энергии, тепла шахтных отвалов и т.п. и обеспечивает надежную его рабей у в случае полного и частичного отключенияя потребителя теплоты, в там числе при ремонте и монтаже (до вкг1ючения потребителя).

На фиг.1 показано теплапередающее устройство, продольный разрез; на фиг.2— разрез А — А на фйг,!: на фиг,3 — исполнительный механизм (узел t на фиг.1).

Теплопередающее устройство состоит из термасифона Б, имеющего испаритель 1, частично заполненный теплоносителем первого контура, и конденсатор 2, размещенный внутри резервной емкости 3, частично заполненной теплоносителем второго контура. Резервная емкость 3 снабжена наружным аребрением 4, закрытым цилиндрическим кожухом 5. К резервной емкости 3 присоединены подводящий 6 и отводящий 7 патрубки с вентилями 8, На подводящем патрубе 6 установлен обратный клапан 9, соединяющий его с атмосферой. Конец патрубка 6 заглублен в слой теплоносителя второго контура. Внутри термосифона Б размещен сильфан 10, внутри которого расположен шток 11 с пружиной

12, Шток 11 через подвижную систему рычагов (Г-образного 13, имеющего опору 14, и прямого 15) соединен с кольцевой воздушной заслонкой 16.

На испарителе 1 закреплено ленточнаспиральное оребрение 17. К верхнему торцу конденсатора 2 прикреплена головк- 18 с ваздушником 19.

Теплопередающее устройство работает . следующим образам, 5

Через ваздушник 19 заправляют термосифон Б теплоносителем первого контура на всю высоту испарителя 1. Затем воздушник 19 закрывают. Через вентили 8 заправляют тепланоситель второго контура B резервную емкость 3 на 1/3 ее внутреннего абьема. Вентили 8 закрывают. В нормальном пог ажении обратный клапан 9 закрыт.

Буровая машина захватывает термосифон Б за головку 18 и, вращая, заго яет его в породу. При этом оребренный испаритель 1 выполняет роль бура. Теплота, выделяемая в породе (земле и т.п.) нагревает через стенку испарителя 1 теплоноситель первого контура, который кипит, Пар теплоносителя оттесняет воздух, имеющийся в конденсаторе 2, в его верхнюю часть,Воздушник 19 открывают и стравливают воздух из термосифона Б s а тTм аoIс:4ф>еeIр>у, увеличивая тем самым поверхность конденсации. Давление в термасифоне Б растет да тех пар, пока пар не начнет отдавать теплоту фазового перехода теплонасителю второго контура и резервной емкости 3. Теплоноситель второго контура нагревается, а затем закипает. Его пар также оттесняет воздух в резервной емкости 3 в верхнюю часть, Затем его стравливают в атмосферу через вентиль 8 на а водящем патрубке 7. В начальный момент времени пружина 12 растягивает сильфон

10 и, соответственно, шток 11, который через систему рычагов 13 и 15 удерживает воздушную заслонку 16 в верхнем положении. в котором заслонка 16 -акрывает до35 ступ воздуха в кольцевой зазор образованный наружной поверхностью резервной емкости 3 и цилиндрическим ко>кухом 5. Поскольку вследствие этого коэффициент теплапередачи от теплоносителя первого контура через теплоноситель второго контура к окружающему воздуху мал, в термасифоне Б продолжает расти давление паров теплоносителя, При заданном давлении усилие сильфана 10 превысит силу сжатия пружины 12 и сильфон 10 сожмется. В результате этого откроется воздушная заслонка 16 и начнется циркуляция окружающего воздуха вдоль наружной поверхности резервной емкости 3 и ее наружного оребрения 4, то обеспечит охлаждение паров теплоносителей первого и второго .<онтурав. Таким образом, термасифон Б будет работать в автономном режиме, После подсоединения резервной емкости 3 к системе тспласнаб>кения открывают вентили 8 и падают теплонаситель второго контура по подводящему патрубку 6. При заданном расходе и входной температуре теплоносителя второго контура давление паров теплоносителя первого контура снизится, 1719865 сильфон 10 за счет усилия пружины 12 расширится, и шток 11 через систему рычагов.

13 и 15 закроет воздушную заслонку 16, что снизит до минимума тепловые потери в окружающую среду. 5

При аварии системы теплоснабжения возможно засасывание теплоносителя второго контура в подводящий патрубок 6, Вследствие этого уровень теплоносителя в резервной емкости 3 будет понижаться до 10 среза нижнего торца подводящего патрубка

6. В последующем возникнет разряжение в резервной емкости 3, обратный клапан 9 откроется и произойдет разрыв струи. Таким образом, в резервной емкости 3 всегда ",5 обеспечивается определенное количество теплоносителя второго контура. После этого теплопередающее устройство будет работать в автономном режиме (давление паров теплоносителя второго контура в резервной 20 емкости 3 будет равно атмосферному).

Таким образом. теплопередающее устройство, являясь автономным, способно успешно работать в различных областях техники, в том числе для извлечения тепло- 25 ты земли, отвалов горных пород.

По данным теоретических расчетов и проведенных экспериментальных исследований модели предлагаемого устройства было установлено, что внедрение его в народном хозяйстве позволит за счет ранее не утилизированной теплоты шахтных отвалов уменьшить затраты. энергии на теплоснабжение шахт на 35 — 40%.

Формула изобретения

1. Теплопередающее устройство, содержащее термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, резервная емкость дополнительно снабжена наружным оребрением и заключена в теплоизолирующий кожух, на одном из торцов которого установлена с возможностью перемещения заслонка, снабженная приводом.

2, Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что привод выполнен в виде сильфона, расположенного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на его боковой поверхности.

Составитель С,Тихоновский

Редактор M.Öèòêèíà Техред M.Mîðãåíòýë Корректор В,Гирняк

Заказ 762 Тираж Подписное

ВНИИПИ ГоСударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101