Подземная установка для искусственного охлаждения воздуха

 

Использование: в горнодобывающей области для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах . Сущность изобретения: установка содержит контактный воздухоохладитель и генератор холода, промежуточные теплообменники , водоохладитель. Промежуточные теплообменники включены соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода. Вход в межтрубное пространство одного из промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход - с входом воздухоохладителя. Межтрубное пространство другого промежуточного теплообменника сообщено с выходом воздухоохладителя, а его трубчатая часть - с межтрубным пространством конденсатора . В установке обеспечивается разделение потоков холодоносителя воздухоохладителя и генератора холода. 3 ил , 3 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Е 21 F 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848722/03 (22) 09,07.90 (46) 30.09.92. Бюл, N 36 (71) Донецкий политехнический институт (72) Т,Б. Кузнецова и В.С, Масляев (56) Черниченко В,К„Дрига Я,И. и Яковенко

А,К. Устройство, монтаж и эксплуатация шахтных холодильных установок, М.: Недра, 1987, с. 124 — 125, 137 — 142.

Щербань А.Н, и др. Руководство по регулированию теплового режима шахт, М„

Недра, 1977, с. 33, рис. 6.3, (54) ПОДЗЕМНАЯ УСТАНОВ КА ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА (57) Использование: в горнодобывающей области для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах. Сущность изобретения: установка

Изобретение относится к горнодобывающей области и может быть использовано для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах.

Известны подземные установки для искусственного охлаждения воздуха, состоящие из следующих основных узлов: воздухоохладителя контактного, генератора холода (холодильной или водо-охлаждающей машины), водоохладителя для отвода теплоты конденсации хладагента генератора холода, Они представляют собой единый технический комплекс взаимодействующего оборудования, обеспечивающего непрерывный отбор теплоты рудничного воздуха, подаваемого на проветривание горных выработок. содержит контактный воздухоохладитель и генератор холода, промежуточные теплообменники, водоохладитель, Промежуточные теплообменники включены соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода, Вход в межтрубное пространство одного иэ промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход — с входом воздухоохладителя. Межтрубное пространство другого промежуточного теплообменника сообщено с выходом воздухоохладителя, а его трубчатая часть— с межтрубным пространством конденсатора. В установке обеспечивается разделение потоков холодоносителя воздухоохладителя и генератора холода, 3 ил., 3 табл.

Их существенный недостаток — невысокий уровень эксплуатационной надежности, связанный с засорением теплопередающих поверхностей и оросителей аппаратов при работе на запыленном рудничном воздухе и загрязненной механическими примесями воде, Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка с промежуточным теплообменником, устроенная на базе холодильной машины, форсуночного водоохладителя и подземного воэдухоохладителя. При этом холодильная машина представляет собой сложный комплекс основного и вспомогательного оборудования, предназначенного для осуществления холодильного цикла, в процессе которого

00, (Л (Л

> (1765457 происходит фазовый переход хладагента, кипящего при низкой температуре, из жидкого состояния в парообразное с поглощением внешней теплоты и последующей передачей ее более нагретому веществу за счет механической работы. Теплота к хладагенту подводится в испарителе холодильной машины при помощи промежуточного холодоносителя, который, в свою очередь, воспринимает ее в промежуточном теплообменнике от вторичного холодоносителя, отепленного в воздухоохладителе рудничным воздухом, Отвод теплоты конденсации производится при циркуляции воды между конденсатором холодильной машины и форсуночным водоохладителем.

Основные недостатки прототипа заключаются в следующем.

Использование оборотных схем водоснабжения при охлаждении теплопередающих поверхностей оборудования шахтной водой определяет быстрое засоление и накопление грязи в холодоносителе, и как следствие, обрастание шламом трубчатых элементов и коммуникаций, забивание поддонов и фильтров, выход из строя оросительной системы, При этом нарушается режим холодопроизводства вплоть до отказа генератора холода, Для очистки теплопередающих поверхностей холодильных машин необходим их демонтаж, который, как правило, сопровождается утечками хладона в результате разгерметизации системы хладагента, Хладоновые потери возникают также при монтаже генератора холода после очистки, недостаточном вакуумировании хладоновой системы и несоблюдении условий испытания на плотность давлением.

Кроме утечек хладагента, последствием названных причин являются потери холода, .возникающие при ухудшении теплоотвода на загрязненной трубчатой поверхности в конденсаторе генератора холода за счет недоохлаждения шахтной воды и необходимости увеличения ее расхода или снижения температуры для обеспечения режима холодопроизводства.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности, сокращение потерь холода и хладона в подземных установках для искусственного охлаждения воздуха.

Указанная цель достигается тем, что подземная установка для искусственного охлаждения воздуха включает воздухоохладитель, генератор холода и промежуточные теплообменники, первый из которых, (согласно изобретения) установлен между воздухоохладителем и испарителем генератора

/ холода с подсоединением входа в межтрубное пространство к общешахтной системе водоотлива, выхода — к входному водяному патрубку воздухоохладителя, входа и выхо5 да из трубчатой части — соответственно к входу и выходу из межтрубного пространства испарителя генератора холода, а второй размещен между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода с подсо10 единением входа в межтрубное пространство к выходному водяному патрубку воздухоохладителя, выхода — к общешахтной системе водоотлива, входа и выхода из трубчатой части — соответственно к входу и

15 выходу из межтрубного пространства конденсатора генератора холода.

На фиг. 1 и 2 представлены блок-схемы прототипа и предлагаемой установки соот. ветственно; на фиг. 3 — пример ее конкрет20 ного выполнения, Установка оборудована следующими основными узлами; контактным воздухоохладителем 1, промежуточным теплообменником 2, генератором холода 3, 25 включающим испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, водоохладителем 8, Аппараты соединены следующим образом: входной и выходной водяные патрубки воздухоохла30 дителя 1 подключены соответственно к входу и выходу из межтрубного пространства промежуточного теплообменника 2, трубчатая часть которого подсоединена в свою очередь к межтрубному пространству испа-

35 рителя 4 генератора холода 3. Вход и выход из межтрубного пространства конденсатора 6 генератора холода 3 подсоединены соответственно к входному и выходному водяным патрубкам водоохладителя 8. При

40 работе установки приточной рудничный воздух охлаждается в воздухоохладителе 1 оборотной шахтной водой, которая отдает воспринятую теплоту промежуточному холодоносителю в теплообменнике 2. От про45 межуточного холодоносителя теплота передается хладагенту, циркулирующему в генераторе холода 3 через испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, а затем отводится (в

50 конденсаторе 6) шахтной водой, поступающей после этого в водоохладитель 8. Здесь сборотная вода передает теплоту воздушному потоку, движущемуся через водоохла/ дитель 8, 55 В предлагаемую установку введены но)

// вые связи основного технологического оборудования, за счет которых организовано разделение потоков загрязненного и очищенного от механических примесей холодоносителя, прямоточное водоснабжение

1765457 воздухоохладителя. При работе установки приточной рудничный воздух обрабатывается в контактном воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей из промежуточного теплообменника 2 после предварительного охлаждения водой питьевого качества, циркулирующей через промежуточный теплообменник 2 и испаритель 4 генератора холода 3. Из воздухоохладителя 1 отепленная шахтная вода транспортируется в теплообменник 9, где охлаждает воду питьевого качества, отводящую теплоту в конденсаторе 6 от хладагента, циркулирующего в генераторе холода 3 через испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7. Отепленная в теплообменнике 9 шахтная вода канализуется в общешахтную систему водоотлива.

Примером предлагаемого технического решения является установка, испытанная на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь по схеме, приведенной на фиг. 3. Установка включает в описанной ранее связи контактный воздухоохладитель 1, водоохладительную машину 3, промежуточный теплообменник 2, теплообменник 8, водосборник 10, насос 11 и работает следующим образом, Рудничный воздух обрабаты вается в воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей от промежуточного теплообменника 2. Отепленная шахтная вода собирается в водосборнике 10 и насосом 11 передается в теплообменник 9, откуда сбрасывается в шахтный водоотлив, Предварительное охлаждение шахтной воды производится в промежуточномтеплообменнике 2 технической водой, подготовленной в испарителе 4 водоохладительной машины 3. Отводтеплоты конденсации хладагента, циркулирующего через компрессор 7, испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5 и конденсатор 6 осуществляется в последнем посредством технической воды, предварительно охлажденной в теплообменнике 9.

Параметры температурного режима основных узлов установки приведены в табл. 1, Установка монтировалась на базе водоохладительной машины KLLI-220-2-1 и воздухоохладителя ударно-диспергирующего типа ВУДТ-20, отличающегося по вы шен ной термодинамической эффективностью, мобильностью и надежностью, В качестве воздухоохладителя в предлагаемой установке могут быть использованы известные высокоэффективные устройства, данные о которых приведены в табл. 2 (при

5 одинаковой холодопотребности объекта кондиционирования), Организация прямоточного водоснабжения воздухоохладйтеля, разделение потоков загрязненной и технической воды в

10 теплообменниках 2 и 9 позволяют сократить производство холода и число ревизий холодильного оборудования, При этом уменьшается годовой расход хладона в соответствие с данными табл, 3.

15 Технико-экономический расчет, выполненный по результатам промышленных испытаний подземной установки на базе

ВУДТ-20, показал, что ожидаемый годовой экономический эффект от ее единичного

20 внедрения на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь составит 57919 руб, а при учете полной потребности предприятия — 695000 руб.

Формула изобретения

Подземная установка для искусствен25 ного охлаждения воздуха, включающая воздухоохладитель, генератор холода, промежуточные теплообменники, включенные соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и

30 между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при использовании в качестве хладоносителя воДы из системы

35 шахтного водоснабжения, вход в межтрубное пространство одного из промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход — с входом воздухоохладителя, причем выход воздухоох40 ладителя сообщен с входом в межтрубаное пространство другого промежуточного теплообменника, сообщенного трубчатой частью с межтрубным пространством конденсатора, при этом первый из промежуточных теплооб45 менников сообщен с испарителем генератора холода своей трубчатой частью, а выход межтрубного пространства второго промежуточного теплообменника, сообщенного с конденсатором, сообщен с системой шахтного

50 водоснабжения, 1765457

Таблица 1

Уровень знаний

Среда воздух вода

Шахтная вода

Техническая вода

Шахтная воде

Техническая вода ехо выхо вхо еыхо вход еыхо вхо аыхо вхо еыхо вхо еыхо

Нижний

Be хний

32 24

35 26

12 14

15 18

l0 8

12 10

21 26

25 30

14 19

18 23

26 21

30 25

18 12

18 15

8 10

10 12

Воз хоохла итель

Генератор холода

Техническая Техническая вода в испэри- вода в кондентеле сато в вхо аыхо ахо выхо

Фцг.1

Промежуточный теплообмен ник (поз.9, фиг.3) Промежуточный теплообмвнник (поз.2,фиг.3) Таблица 2

Таблица 3

1765457

Составитель Т.Кузнецова

Редактор З,Ходакова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Заказ 3367 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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