Теплопреобразовательная установка

 

Использование: в теплотехнике, в холодильной технике, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения. Сущность изобретения: теплопреобразовательная установка содержит десорбер 1, абсорбер 2, испаритель 3, их оросители 4, 5 и 6, конденсатор 7 и рекуперативный теплообменник растворов 8, заключенные в общий корпус 9, соединенные линиями 21, 23, 25 с нагреваемыми и охлаждаемыми средами от источников потребителей 22, 24, 26. Теплообменник 8 размещен в полости 12 между расположенными над ним десорбером 1 и установленным с ним в горизонтальный ряд конденсатором 7 и расположенными под ним абсорбером 2 и установленным с ним в горизонтальный ряд испарителем 3. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в холодильной технике, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения.

Известны теплопреобразовательные установки, содержащие десорбер, конденсатор, абсорбер, испаритель и теплообменник растворов, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами.

К недостаткам известных теплопреобразовательных установок следует отнести возможность увеличения производительности только за счет использования большего количества установок одной производительности или увеличения количества модификаций по производительности, что неэффективно.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка, содержащая модуль с десорбером, конденсатором, адсорбером, испарителем, оросителями и теплообменником растворов, заключенными в общий корпус, соответственно подключенными к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами.

Эта установка выбрана в качестве прототипа.

Дополнительно к вышеуказанным недостаткам установки следует отнести необходимость организации индивидуальных наружных каналов для прохода парообразного рабочего вещества из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, что приводит к значительному увеличению габаритов и материалоемкости; увеличенная мощноcть циркуляционных насосов за счет избыточной высоты модуля; вертикальная компоновка в модуле аппаратов одного над другим приводит к увеличению материалоемкости.

Основной задачей разработки является создание такой многофункциональной теплопреобразовательной установки, в которой ее аппараты были бы скомпонованы в едином модуле с наибольшей степенью эффективности использования низкопотенциального тепла при меньшей металлоемкости.

Цель изобретения повышение надежности и эффективности.

Для решения указанной задачи и достижения поставленной цели в теплопреобразовательной установке, содержащей десорбер, абсорбер, испаритель, оросители, конденсатор и рекуперативный теплообменник растворов абсорбента, заключенные в общий корпус, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами, ее рекуперативный теплообменник растворов абсорбера размещен между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним, герметично скреплен с общим корпусом, соединен вводом в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера, а выводом с оросителем абсорбера, вывод из его трубного пространства выполнен в стенке теплообменника или общего корпуса и соединен с оросителем десорбера, а ввод в его трубное пространство выполнен в стенке общего корпуса и соединен с линией забора жидкого абсорбера из абсорбера, перегородка между десорбером и конденсатором скреплена с общим корпусом и теплообменником, а между абсорбером и испарителем с общим корпусом, обе перегородки выполнены с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, полость конденсатора по жидкому абсорбенту соединена линией с оросителем испарителя, трубные пространства абсорбера и конденсатора последовательно соединены линией с источником потребителем нагреваемой среды.

Отличительными особенностями теплопреобразовательной установки являются следующие: размещение рекуперативного теплообменника между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним; герметичное скрепление теплообменника с общим корпусом; соединение его ввода в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера; соединение его вывода из межтрубного пространства с оросителем абсорбера; выполнение вывода из его трубного пространства в его стенке или в стенке общего корпуса; соединение указанного вывода с оросителем десорбера;
выполнение ввода в трубное пространство теплообменника в стенке общего корпуса;
соединение упомянутого ввода с линией забора жидкого адсорбента из абсорбера;
скрепление перегородки между десорбером и конденсатором с общим корпусом и теплообменником;
скрепление перегородки между десорбером и испарителем с общим корпусом;
выполнение обеих перегородок с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер;
соединение полости конденсатора по жидкому абсорбенту линией с оросителем испарителя;
последовательное соединение трубных пространств абсорбера и конденсатора линией с источником потребителем нагреваемой среды.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как исключение их из общей совокупности признаков не позволяет решить поставленную задачу и достичь нового положительного эффекта. Например, исключение полости между вертикально установленными рядами десорбера с конденсатором и абсорбером с испарителем приводит разработку к исходному положению до изменения, что не позволяет получить преимущества.

Отличительные существенные признаки являются новыми, поскольку их использование в известных решениях не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение по сравнению с аналогами и прототипом соответствующим критерию "новизна".

Единая совокупность общих известных и новых существенных признаков в предлагаемом техническом решении позволяет при его использовании решить поставленную задачу и достичь нового положительного эффекта, выражающегося в уменьшении теплопотерь и повышении надежности, что позволяет ее характеризовать существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, аналогами и прототипом. В разработке теплопреобразовательной установки не использованы известные проектировочные решения, стандарты и рекомендации, разработка получена как результат научно-исследовательской и экспериментальной работы, творческого вклада, что свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструктивная схема предлагаемой установки.

Теплопреобразовательная установка содержит десорбер 1, абсорбер 2, испаритель 3, их оросители соответственно 4, 5 и 6, конденсатор 7 и рекуперативный теплообменник 8 растворов абсорбента, заключенные в общий корпус 9 так, что теплообменник 8 находится между расположенными над ним десорбером 1 и установленным с ним в горизонтальный ряд конденсатором 7 и расположенными под ним абсорбером 2 и установленным с ним в горизонтальный ряд испарителем 3.

Таким образом, в общем корпусе 9 имеется пять полостей 10, 11, 12, 13, 14 для размещения в них соответственно десорбера 1, конденсатора 7, теплообменника 8, абсорбера 2 и испарителя 3. Полости 10, 11, 13 и 14 разделены перегородками 15 и 16. Перегородка 15 между десорбером 1 и конденсатором 7 скреплена с общим корпусом 9 и теплообменником 8, а перегородка 16 между абсорбером 2 и испарителем 3 только с общим корпусом 9. Ввод 17 в трубное пространство рекуперативного теплообменника 8 выполнен в стенке общего корпуса 9, а вывод из него соединен линией 18 с оросителем 4 десорбера 1, проходящей через стенку теплообменника 8 или стенку общего корпуса.

Ввод 19 в межтрубное пространство теплообменника 8 непосредственно соединен с полостью 10 десорбера 1, а вывод с оросителем 5 абсорбера 2, а полость 11 конденсатора 7 по жидкому абсорбенту соединена линией 20 с оросителем 6 испарителя 3.

Корпус 9 представляет собой обечайку с торцевыми досками, внутренними перегородками и патрубками для подвода и отвода раствора абсорбента и рабочего вещества.

Десорбер 1, абсорбер 2 и испаритель 3 представляют собой теплообменные аппараты оросительного типа.

Десорбер 1 по внутритрубному пространству соединен линией с источником потребителем 22 охлаждаемой среды, а по межтрубному с межтрубным пространством конденсатора 7.

Абсорбер 2 по межтрубному пространству соединен с межтрубным пространством испарителя 3.

Испаритель 3 по внутритрубному пространству соединен линией 23 с источником потребителем 24 охлаждаемой среды.

Конденсатор 7 представляет собой теплообменный аппарат, поверхность которого образована теплообменными трубами. Адсорбер 2 и конденсатор 7 по внутритрубному пространству последовательно соединены линией 25 с источником потребителем 26 нагреваемой среды.

Теплообменник 8 растворов адсорбента представляет собой противоточный рекуперативный теплообменный аппарат затопленного типа, поверхность которого образована теплообменными трубами, внутри которых протекает слабый холодный раствор абсорбента, а в межтрубном пространстве циркулирует крепкий горячий раствор абсорбента.

Десорбер 1, конденсатор 7, абсорбер 2 и испаритель 3 имеют съемные пучки теплообменных труб.

Теплопреобразовательная установка работает следующим образом.

В межтрубном пространстве десорбера 1, абсорбера 2, в трубном и межтрубном пространстве теплообменника 8 циркулирует раствор абсорбента, подаваемый насосом 27 из абсорбера через теплообменник 8 на теплообменный пучок десорбера 1. Из десорбера 1 по межтрубному пространству раствор абсорбера поступает на орошение теплообменного пучка абсорбера 2.

В десорбере 1 абсорбент вскипает за счет теплоты от внешнего источника 22. Выпаренные из раствора абсорбента пары рабочего вещества из десорбера 1 направляются в конденсатор 7, где конденсируются на теплообменном пучке за счет отвода тепла к внешнему потребителю 26. Конденсат рабочего вещества стекает на теплообменный пучок испарителя 3, где выкипает за счет тепла внешнего источника 24. Пары направляются в абсорбер 2, где абсорбируются раствором абсорбента, поступающего самотеком из десорбера 1. Разбавленный раствор абсорбента снова перекачивается насосом 27 в десорбер 1, и цикл повторяется.

В теплообменнике 8 растворов абсорбента осуществляется рекуперативный теплообмен между разбавленным холодным раствором абсорбента, поступающим из абсорбера 2 в трубное пространство, и концентрированным горячим раствором, поступающим из десорбера 1 в межтрубное пространство.

Таким образом, охлаждение или нагрев, например, воды, поступающей от потребителя, происходит за счет тепла от внешних источников. Это обеспечивается тепло-массообменными процессами между раствором абсорбента и рабочим веществом, протекающими в функционально связанных между собой аппаратах теплопреобразовательной установки.

Вышеописанное конструктивное выполнение установки позволяет уменьшить гидравлические потери за счет сокращения пути прохождения концентрированного раствора абсорбента от десорбера 1 к абсорберу 2 и решить задачу обеспечения прочности от действия разности давлений в полостях 10, 11, и 13, 14 за счет передачи этой нагрузки теплообменнику 8 растворов абсорбента.

Положительный эффект от использования предложенного технического решения в теплопреобразовательной установке заключается в уменьшении материалоемкости за счет экономии материала от размещения теплообменника 8 в промежуточной полости 12 между десорбером 1, конденсатором 7 и абсорбером с испарителем 3, т.е. компоновки всех узлов установки в едином модуле.

Опробование натурного образца теплопреобразовательной установки в условиях, приближенных к эксплуатационным, показало его эффективность и целесообразность для промышленного применения.

На основании изложенного можно заключить, что предложенное техническое решение соответствует и критерию "промышленная применимость".


Формула изобретения

ТЕПЛОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая десорбер, абсорбер, испаритель, оросители, конденсатор и рекуперативный теплообменник растворов абсорбента, заключенные в общий корпус, соответственно подключенные к линиям с нагреваемыми и охлаждаемыми средами, отличающаяся тем, что ее рекуперативный теплообменник растворов абсорбента размещен между попарно вертикально установленными, расположенными в горизонтальный ряд и разделенными перегородками десорбером с конденсатором над ним и абсорбером с испарителем под ним, герметично скреплен с общим корпусом, соединен вводом в межтрубное пространство непосредственно с полостью десорбера, а выводом с оросителем абсорбера, вывод из его трубного пространства выполнен в стенке теплообменника или общего корпуса и соединен с оросителем десорбера, а ввод в его трубное пространство выполнен в стенке общего корпуса и соединен с линией забора жидкого абсорбента из абсорбера, перегородка между десорбером и конденсатором скреплена с общим корпусом и теплообменником, а между абсорбером и испарителем с общим корпусом, обе перегородки выполнены с проходами для парообразной среды из десорбера в конденсатор и из испарителя в абсорбер, полость конденсатора по жидкому абсорбенту соединена линией с оросителем испарителя, трубные пространства абсорбера и конденсатора последовательно соединены линией с источником-потребителем нагреваемой среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в холодильной технике, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в холодильной установке, абсорбционных машинах, теплопреобразовательных установках и других аппаратах аналогичного назначения

Изобретение относится к холодильной технике и м.б

Изобретение относится к абсорбционным термотрансформаторам и может быть использовано в холодильной и химической отраслях промышленности

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к системам теплохладоснабжения с теплотрансформаторами, использующими низкопотенциальную теплоту электростанции, может быть применено для обеспечения требуемых параметров микроклимата в теплицах для подогрева конденсата и охлаждения оборотной воды электростанции и позволяет повысить эффективность использования теплоты, снизить тепловые загрязнения окружающей среды и металлоемкость

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и может быть использовано в холодильной технике

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для сублимационного концентрирования и сушки замороженных растворов или суспензий, сублимационной сушки замороженных пищевых продуктов, а также для концентрирования или сушки жидких растворов и суспензий

Изобретение относится к способам сжатия рабочей жидкости, используемым для переноса теплоты от теплоносителя с более низкой (Е) температурой к теплоносителю с более высокой температурой (Al), и может быть использовано в тепловом насосе. Способ сочетает абсорбцию и изменение концентрации раствора электролита, например ZnCl2, (Na, K, Cs, Rb) ОН, CoI2, (Li, K, Na) (Cl2, Br2, I, SO4) или вещества, концентрация которого снижается при повышении температуры, в полярных растворителях: Н2О, NH3, метаноле, этаноле, метиламине, DMSO, DMA, AN, формамиде, муравьиной кислоте. Охлаждают высококонцентрированный насыщенный раствор, выходящий из абсорбера-теплообменника (A1) от высокой (1) до низкой (2) температуры при прохождении через теплообменник-кристаллизатор (НЕ) с образованием кристаллов абсорбента. Отделяют кристаллы (K1), остается низкоконцентрированный раствор (2). Для охлаждения частично расширяют низкоконцентрир. раствор (2), подают пар на кристаллы (К1), в котором они поглощаются. Сжимают раствор до давления испарителя-теплообменника (Е). Расширяют низкоконцентрир. раствор в турбине с производством работы или холодильного цикла для частичного испарения в испарителе-теплообменнике (Е) при заданной температуре и образования пара растворителя. Отделяют дополнительные кристаллы абсорбента (K2), соединяют их с ранее отобранными кристаллами (K1). Нагревают пар, пропуская его через теплообменник-кристаллизатор (HЕ), и сжимают (5) его под давлением абсорбера (A1). Низкоконцентрир. раствор (3), оставшийся после частичного испарения сжимают до давления абсорбера (А1) и нагревают в теплообменнике-кристаллизаторе (HЕ). Отделенные кристаллы нагревают в теплообменнике-кристаллизаторе (HЕ), растворяют в нагретом растворе (3) с образованием высококонцентрир. раствора. Подача пара (4) в абсорбер (A1), где пар абсорбируется, при этом отводится тепло и вновь образуется исходный раствор. Способ повышает эффективность переноса тепла, например, при нагревании-кондиционировании воздуха. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к абсорбционным холодильным машинам. Абсорбционная холодильная машина со встроенной теплонасосной установкой содержит блок генератора с первым конденсатором и блок абсорбера с первым испарителем. Первый конденсатор первого блока соединен жидкостным трубопроводом с первым испарителем второго блока, а генератор связан с абсорбером линиями крепкого и слабого растворов, проходящими соответственно через охлаждающую и греющую полости первого регенеративного теплообменника. Абсорбционная холодильная машина дополнительно снабжена теплонасосной установкой, солнечным нагревателем и градирней. Теплонасосная установка включает в себя второй конденсатор, компрессор, второй испаритель и второй регенеративный теплообменник, при этом генератор соединен линией горячей воды с входом второго конденсатора по воде, выход которого соединен с входом солнечного нагревателя. Выход солнечного нагревателя подключен к входу генератора, по охлаждающей воде выход первого конденсатора подключен к входу второго испарителя. Выход второго испарителя подключен к входу в градирню, выход которой подсоединен к входу первого конденсатора с помощью насоса охлаждающей воды. Техническим результатом является повышение экономичности, мобильности и надежности абсорбционной холодильной машины. 1 ил.
Наверх