Теплопередающее устройство

 

Использование: в теплотехнике, в аппаратах с промежуточным теплоносителем. Сущность изобретения; дополнительные резервные емкости выполнены в виде подъемников охлаждающей рубашки термосифона и резервной емкости и подсоединены к обратному клапану с калиброванным отверстием. Клапан соединяет термосифон и резервную емкость. Термосифон дополнительно снабжен обратным клапаном с калиброванным отверстием. Его выходной патрубок сообщают с атмосферой. Термосифон и резервная емкость жестко закреплены в охлаждающей рубашке. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в аппаратах с промежуточным теплоносителем, преимущественно в котлах-утилизаторах, подогревателях жидкого топлива и других теплопередающих устройствах.

Известно теплопередающие устройство, содержащее соединенные между собой посредством трубопровода термосифон и резервную емкость, заполненную теплоносителем и сообщающуюся с атмосферой [1] Данное устройство имеет ограниченное применение преимущественно при невысоких тепловых нагрузках, т.к. вследствие испарения теплоносителя из резервной емкости в атмосферу, в термосифоне температура теплоносителя нестабильна, хотя данное устройство и обеспечивает автономное регулирование температуры термосифона.

Наиболее близким техническим решением заявляемому изобретению является теплопередающее устройство, содержащее заполненные теплоносителем термосифон и резервную емкость, служащую его охлаждающей рубашкой, соединенные между собой трубопроводом, снабженным со стороны термосифона подгружиненными обратным клапаном с калиброванным отверстием [2] Недостатками известного теплопередающего устройства являются нестабильность температуры теплоносителя и узкий диапазон применимости, преимущественно при невысоких тепловых нагрузках.

Кроме того, известное теплопередающее устройство обладает, в силу своих конструктивных особенностей (резервная емкость служит охлаждающей рубашкой термосифону), низкой эксплуатационной надежностью и требует единого, общего теплоносителя.

Целью предлагаемого теплопередающего устройства является стабилизация температуры нагреваемого теплоносителя и расширение диапазона применимости по тепловым нагрузкам, а также повышение эксплуатационной надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что теплопередающее устройство, содержащее заполненные теплоносителем термосифон и резервную емкость, соединенные между собой трубопроводом, снабженным со стороны термосифона, подпружиненным обратным клапаном с калиброванным отверстием, согласно изобретения, содержит дополнительные резервные емкости, выполненные в виде подъемников охлаждающей рубашки, при этом термосифон дополнительно снабжен предохранительным подпружиненным клапаном, выходной патрубок которого сообщается с атмосферой, а обратный клапан с калиброванным отверстием снабжен патрубком, соединенным трубопроводом с подъемниками охлаждающей рубашки, к которой жестко прикреплены размещенные в ней термосифон и резервная емкость.

Ниже изобретение поясняется на примере его конкретного выполнения. На фиг.1 изображено заявляемое теплопередающее устройство.

Предлагаемое устройство содержит термосифон 1 и резервную емкость 2, размещенные в рубашке охлаждения 3. Полость термосифона 1 соединена с резервной емкостью 2 посредством трубопровода 4, снабженного со сторон термосифона 1 подпружиненным обратным клапаном 5 с калиброванным отверстием 6, которое удерживается в закрытом положении пружиной 7, причем вход клапана 5 расположен со стороны термосифона 1.

Охлаждающая рубашка 3 имеет подводящую 8 и отводящую 9 магистрали.

Выходной патрубок 10 обратного клапана 5 соединен с дополнительными резервными емкостями 11, выполненными в виде подъемников охлаждающей рубашки 3, трубопроводом 12.

Термосифон 1 дополнительно снабжен подпружиненным предохранительным клапаном 13, выходной патрубок 14 которого сообщается с атмосферой.

Для обеспечения работоспособности теплопередающего устройства предлагаемой конструкции оно содержит вентиль 15 для удаления воздуха при заполнении термосифона 1 и резервной емкости 2 теплоносителем; вентиль 16 для заполнения теплоносителем термосифона 1 и резервной емкости 2; вентиль 27 для удаления теплоносителя в газообразном состоянии при регулировке подъемников (резервных емкостей) 11.

Теплоносителем заполняют термосифон 1 и резервную емкость 2, а также рубашку охлаждения 3, при этом теплоноситель в рубашке охлаждения 3 и в термосифоне 1 может быть как единым, так и различаться по составу.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Термосифон 1 и резервную емкость 2 при открытом вентиле 15 заполняют теплоносителем через клапан 16. После заполнения оба клапана 15 и 16 закрывают.

При открытом вентиле 17 осуществляют регулировку давления в трубопроводе 12 и дополнительных резервных емкостях 11, добиваясь максимального контактирования термосифона 1 с греющей средой, после чего вентиль 17 закрывают.

По магистральным трубопроводам 8 и 9 осуществляют подачу и отвод нагреваемого теплоносителя через рубашку охлаждения 3. При подводе и отводе тепла на соответствующих участках термосифона 1 в нем циркулируют теплоноситель с изменением агрегатного состояния. При незначительном увеличении тепловой нагрузки, давление в термосифоне 1 возрастает и часть теплоносителя по соединительному трубопроводу 4 через калиброванное отверстие 6 в клапане 5 перетекает в резервную емкость 2 и частично поступает в трубопровод 12 и к дополнительным резервным емкостям-подъемникам охлаждающей рубашки 3. При этом клапан 5 удерживается в закрытом состоянии пружиной 7. При снижении тепловой нагрузки происходит обратный процесс перехода части теплоносителя и резервной емкости 2 через калиброванное отверстие 6 в термосифон 1.

При возрастании тепловой нагрузки на соответствующую часть термосифона 1, или при снижении напора (отключение подачи) охлаждающего теплоносителя в рубашке 3, теплоноситель в термосифоне 1 быстро испаряется, давление в нем возрастает настолько, что отжимается пружина 7 клапана 5, и теплоноситель в газообразном состоянии поступает через патрубок 10 по трубопроводу 12 в резервные емкости подъемника 11 охлаждающей рубашки 3. При этом подъемники 11 срабатывают на подъем предлагаемого теплопередающего устройства, выводя нагреваемую часть термосифона 1 из зоны контакта с греющей средой, снижая, тем самым, тепловую нагрузку до прежнего уровня.

В случае, если полное выведение термосифона 1 из зоны контакта с греющей средой невозможно или не приводит к снижению тепловой нагрузки на термосифон 1 до допустимой, теплоноситель в газообразном состоянии стравливается в атмосферу через предусмотренный в устройстве патрубок 14 предохранительного клапана 13, обеспечивая тем самым взрывобезопасность предлагаемого теплопередающего устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию температуры нагреваемого теплоносителя на выходе из охлаждающей рубашки как за счет того, что резервная емкость и термосифон размещены в рубашке охлаждения, так и за счет их жесткого закрепления в ней и наличия дополнительных резервных емкостей, выполненных в виде подъемников рубашки, что позволяет изменять площадь контакта поверхности термосифона с греющей средой при самом широком диапазоне изменения температуры греющей среды и расхода нагреваемого теплоносителя. Тем самым обеспечивается и стабильность теплосъема, который может изменяться в широких пределах как за счет предлагаемой конструкции теплопередающего устройства, так и за счет разделения теплоносителей: один в термосифоне и резервной емкости, иного состава в охлаждающей рубашке.

Повышенная эксплуатационная надежность теплопередающего устройства предлагаемой конструкции обусловлена наличием кроме резервной емкости, присоединенной к термосифону, резервных емкостей подъемников рубашки и предохранительного клапана, которым снабжен термосифон, сообщающегося, в отличие от известного устройства, с атмосферой. Предлагаемое устройство является взрывобезопасным с тремя ступенями защиты, что позволяет использовать различные виды теплоносителей и материалов при изготовлении теплопередающего устройства и тем самым расширяет диапазон его применимости.

Таким образом, заявляемое устройство представляет собой автономное, саморегулирующееся, взрывобезопасное устройство с неограниченным диапазоном применимости по греющей среде, обеспечивающее высокую стабильность теплосъема и стабилизацию температуры подогреваемого в устройстве теплоносителя.

Источники информации 1. Авт.св-во СССР N 848955 кл. 28 Д 15/00, "Теплопередающее устройство", 1981 г.

2. Авт. св-во СССР N 1052829 кл. 28 Д 15/00, "Теплопередающее устройство", 1983 г. (прототип).

Формула изобретения

Теплопередающее устройство, содержащее заполненные теплоносителем термосифон и резервную емкость, соединенные между собой трубопроводом, снабженным со стороны термосифона обратным клапаном с калиброванным отверстием, отличающееся тем, что оно содержит дополнительные резервные емкости, а термосифон и резервная емкость жестко закреплены в общей охлаждающей рубашке, при этом дополнительные резервные емкости выполнены в виде подъемников охлаждающей рубашки, термосифон дополнительно снабжен предохранительным подпружиненным клапаном, выходной патрубок которого сообщен с атмосферой, а обратный клапан с калиброванным отверстием снабжен патрубком, соединенным трубопроводами с подъемниками охлаждающей рубашки.

РИСУНКИ

Рисунок 1