Утилизатор тепла с кипящим слоем

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты удаляемого воздуха и охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Утилизатор тепла с кипящим слоем содержит металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку, поддон и опорную решетку, в корпусе дополнительно размещены направляющий аппарат и поплавковый клапан, а на опорной решетке установлен вибратор, насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации выбросного воздуха и расширение технологических возможностей аппарата. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам для утилизации теплоты удаляемого воздуха и охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является утилизатор тепла по патенту РФ №2011127, F24F 5/00, 1987 г. (прототип), содержащий металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку из полых пластмассовых шаров, поддон и опорную решетку.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность теплоутилизации выбросного воздуха за счет перекрестной организации потоков воздуха.

Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации выбросного воздуха и расширение технологических возможностей аппарата.

Это достигается тем, что в утилизаторе тепла с кипящим слоем, содержащим металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку, поддон и опорную решетку, в корпусе дополнительно размещены направляющий аппарат и поплавковый клапан, а на опорной решетке установлен вибратор, насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс».

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой установки; на фиг.2 - 4 - варианты выполнения инертной насадки.

Утилизатор тепла с кипящим слоем состоит из сепаратора 1, распределителя воды 2, форсунок 3, подвижной насадки 4, выполненной в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получены способами формования или спекания (фиг.2 - 4), образующих так называемый «кипящий слой». Утилизатор содержит поддон 5, опорной решетки 6, металлического корпуса 7, направляющего аппарата 8, поплавкового клапана 9, с помощью которого в поддоне поддерживается постоянный уровень воды, и фильтра 10, задерживающего различные содержащиеся в воде взвешенные вещества. Для интенсификации процесса тепло- и массообмена на опорной решетке 6 установлен вибратор (на чертеже не показано).

Утилизатор тепла с кипящим слоем работает следующим образом.

Шары подвижной насадки 4 под воздействием восходящего потока воздуха и поступающей на нее воды перемещаются, сталкиваясь друг с другом, и тем самым значительно интенсифицируют процессы тепло- и массообмена между распыляемой водой и воздухом, поступающим в аппарат. Интенсификации процесса тепло- и массообмена способствует установленный на опорной решетке 6 вибратор.

При номинальной производительности аппарата и давлении воды перед форсункой 98 кПа насадка 4 неподвижна при массовой скорости воздуха до 2,7...2,9 кг/(м²×с), а при увеличении этой скорости до 3...3,1 кг/(м²×с) начинается ее движение, процесс тепло- и массообмена значительно интенсифицируется, но возрастает и аэродинамическое сопротивление аппарата. Поэтому принимать массовые скорости воздуха выше 4,1...4,3 кг/(м²×с) не следует, так как насадка 4 выходят из рабочей зоны, прижимаясь к сепаратору 1, и резко увеличивается аэродинамическое сопротивление аппарата, которое составляет: 0,12 кПа при массовой скорости 2 кг/(м²×с), 0,2 кПа - при 3 кг/(м²×с) и 0,35 кПа - при 4 кг/(м²×с). Размеры аппарата 0,65× ×0,65×1,9 м, площадь живого сечения в рабочей зоне 0,42 м².

Аппараты с кипящим слоем широко применяют в системах оборотного водоснабжения (для охлаждения рециркулирующей воды) в хлебопекарной промышленности и на предприятиях общественного питания, а также эффективно их использование в вентиляционных системах тех предприятий, где по технологическим требованиям необходимо поддержание в течение всего года повышенной относительной влажности воздуха.

Предложенный аппарат прост в изготовлении и эксплуатации и является универсальным аппаратом с кипящим слоем, предназначенным не только для утилизации теплоты удаляемого воздуха, но и для охлаждения циркуляционной воды (в качестве градирни), а также для адиабатного охлаждения и увлажнения воздуха в системах кондиционирования.

1. Утилизатор тепла с кипящим слоем, содержащий металлический корпус, сепаратор, распределитель воды, форсунки, подвижную насадку, поддон и опорную решетку, в корпусе дополнительно размещен направляющий аппарат и поплавковый клапан, а на опорной решетке установлен вибратор, отличающийся тем, что насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс».

2. Утилизатор тепла с кипящим слоем по п.1, отличающийся тем, что насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получена способами формования или спекания.