Способ предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к теплообменным устройствам, охлаждающим жидкости до температур близких к переходу в твердую фазу, и предназначены для защиты теплообменных устройств от повреждения твердой фазой охлаждаемой жидкости. Способ и устройство реализуются в теплообменном аппарате, снабженном расходомером, датчиками давления и температуры, измеряющими расход, давление и температуру охлаждаемой жидкости на входе в теплообменное устройство, давление и температуру охлаждаемой жидкости на выходе из него. Замеренный перепад давлений на входе и выходе теплообменного устройства для данных значений расхода и температуры сравниваются в электронном блоке с эталонным значением перепада, замеренным при гидравлических испытаниях теплообменного аппарата. Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в повышении надежности и долговечности теплообменного оборудования путем предотвращения повреждения теплообменных устройств, при неконтролируемом образовании твердой фазы охлаждаемой жидкости. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Группа изобретений относится к теплообменным устройствам, в частности к устройствам, охлаждающим жидкости до температур, близких к переходу в твердую фазу, и предназначены для защиты теплообменных аппаратов от повреждения твердой фазой, образующейся в охлаждаемой жидкости.

Известен способ контроля образования наледи на охлаждаемой поверхности, основанный на различии оптических свойств охлаждаемой среды и наледи. Реализация способа осуществляется с помощью источника света, приемника света и анализирующего электронного устройства (заявка РСТ №WO 2007090699, МПК F25D 21/02, 2007 г.).

Основным недостатком данного способа является необходимость знания места наиболее интенсивного образования наледи.

Известен способ контроля роста ледяной массы, основанный на различии электросопротивления воды и льда. Реализация способа осуществляется с помощью ряда зондов, расположенных на увеличивающемся расстоянии от источника холода, замеров электросопротивления между рядом стоящими зондами и сравнении замеренных величин с эталоном (патент US №4823556, МПК F25D 21/02, 1988 г.).

Недостатком способа является необходимость знания места образования льда и направления его роста.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому способу являются способ контроля за размораживанием холодильников, основанный на пропускании охлаждаемой среды через специальный канал, сопряженный с охлаждающей поверхностью, и фиксации момента прекращения прохода потока среды через канал вследствие загромождения его наледью.

Устройство, реализующее способ, содержит канал, расположенный на охлаждающей поверхности, компрессор, прокачивающий среду, датчики, фиксирующие наличие потока в канале, и электронный блок, формирующий сигнал на отогрев системы при отсутствии потока в канале (патент US №5463875, МПК F25D 21/02, 1994 г.).

Недостатком данного способа и устройства является то, что они могут быть применены при сравнительно простых охлаждающих поверхностях, и не могут быть использованы в многоходовых и пластинчатых теплообменниках.

Задачей группы заявляемых решений является предотвращение повреждения теплообменных устройств при неконтролируемом образовании твердой фазы охлаждаемой жидкости.

Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в повышении надежности и долговечности теплообменного оборудования.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в предлагаемом способе предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, заключающемся в фиксации наличия потока охлаждаемой среды в гидравлическом канале теплообменного устройства, измеряют расход, температуру, давление охлаждаемой среды на входе в теплообменное устройство, температуру и давление охлаждаемой среды на выходе из теплообменного устройства, замеренный перепад давлений на входе и выходе теплообменного устройства сравнивают в управляющем электронном блоке с перепадом давлений, полученным при гидравлических испытаниях теплообменного устройства для данных значений расхода и температуры.

Эталонными соотношениями между перепадом давлений, расходом, температурой и давлением являются (считаются) соотношения, полученные при гидравлических испытаниях устройства до начала его эксплуатации.

Известно, что перепад давлений ΔР на участке гидравлического канала для данной жидкости зависит от геометрии канала, ее расхода и вязкости, зависящей от температуры жидкости. Для данного сочетания расхода, давления и температуры превышение перепада давления над эталонным будет свидетельствовать о загромождении устройства твердой фазой охлаждаемой жидкости, при нарастании которой вероятен разрыв конструкции теплообменника.

Решение поставленной задачи и технический результат также достигаются тем, что устройство для предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, содержащее гидравлический канал, оснащенный датчиком, фиксирующим наличие в канале потока, содержит расходомер на входе в гидравлический канал, датчики давления и температуры на входе и выходе из гидравлического канала и управляющий электронный блок.

На чертеже приведена схема устройства, поясняющая техническую сущность группы заявляемых изобретений.

Способ предотвращения повреждения тепловых аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости реализуется с помощью устройства, содержащего расходомер 1, размещенный на входе охлаждаемой жидкости в теплообменный аппарат 2, датчики давления 3 и датчики температуры 4, расположенные на входе и выходе охлаждающей жидкости из теплообменного аппарата 2. Датчики температуры 4, давления 3 и расходомер 1 подключены к электронному блоку анализа и управления 5.

Устройство работает следующим образом. Хладагент и охлаждаемая жидкость прокачиваются через теплообменник 2. При этом в данный момент времени расходомер замеряет расход жидкости, датчики 3 замеряют давление жидкости, датчики 4 - ее температуру на входе и выходе. Данные измерений поступают в электронный блок анализа и управления, где происходит сравнение замеренного перепада давлений на входе и выходе теплообменника с эталонным перепадом давлений для данного расхода и температуры, полученным при гидравлическом испытании теплообменника.

Предлагаемые способ и устройство позволяют своевременно изменить режим работы всей установки для предотвращения поломки вследствие образования твердой фазы внутри теплообменного устройства, разрывающей его, а также позволяют отслеживать техническое состояние внутренних каналов теплообменников, как-то засорение твердыми отложениями.

1. Способ предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, заключающийся в фиксации наличия потока охлаждаемой среды в гидравлическом канале теплообменного устройства, отличающийся тем, что измеряют расход, температуру, давление охлаждаемой среды на входе в теплообменное устройство, температуру и давление охлаждаемой среды на выходе из теплообменного устройства, замеренный перепад давлений на входе и выходе теплообменного устройства сравнивают в управляющем электронном блоке с перепадом давлений, полученным при гидравлических испытаниях теплообменного устройства для данных значений расхода и температуры.

2. Устройство для предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, содержащее гидравлический канал, оснащенный датчиком, фиксирующим наличие в канале потока, отличающееся тем, что оно содержит расходомер на входе в гидравлический канал, датчики давления и температуры на входе и выходе из гидравлического канала и управляющий электронный блок.