Пластинчатый теплоутилизатор



Пластинчатый теплоутилизатор
Пластинчатый теплоутилизатор
Пластинчатый теплоутилизатор
Пластинчатый теплоутилизатор

 


Владельцы патента RU 2581583:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (RU)
Печенегов Юрий Яковлевич (RU)

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред. Задачей изобретения является обеспечение оттаивания льда на стенках каналов теплоутилизатора в процессе его работы с регламентным номинальным режимом, а также в повышении эффективности работы. Пластинчатый теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, горизонтальные дно и крышку с прокладками из эластичного материала, рамный каркас, состоящий из боковых, верхних и нижних связей, примыкающие к боковым связям планки, входные и выходные патрубки, обтекатели, замыкающие соответствующие каналы и имеющие разъемные соединения с кромками пластин, дренажные отверстия, соединенные с дренажными коллекторами, дополнительно снабжен поворотными камерами для теплоносителей, которые расположены на одной из торцовых сторон теплоутилизатора, а с другой, противоположной, торцовой стороны установлена реверсивная камера, имеющая перегородки и два гибких рукава, один конец которых закреплен неподвижно, а другой имеет возможность перемещаться и соединяться либо с выходными, либо с входными патрубками, торцовые кромки вертикальных пластин из теплопроводного материала выполнены со срезанными углами. 5 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного влажного воздуха в приточно-вытяжных вентиляционных системах.

Известны пластинчатые теплоутилизаторы рекуперативного типа [1], содержащие пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, и работающие по схеме перекрестного тока. Они имеют невысокую тепловую эффективность и отличаются громоздкостью.

Существенно большее значение коэффициента рекуперации тепла греющего теплоносителя может быть достигнуто в теплоутилизаторах [2] и [3], работающих по схеме противотока. Недостатком известных устройств с противоточным движением обменивающихся теплотой сред является их конструктивная сложность, трудоемкость изготовления и ремонта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пластинчатый теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, горизонтальные дно и крышку с прокладками из эластичного материала, рамный каркас, состоящий из боковых, верхних и нижних связей, примыкающие к боковым связям планки, входные и выходные патрубки, обтекатели, замыкающие соответствующие каналы и имеющие разъемные соединения с кромками пластин, дренажные отверстия, соединенные с дренажными коллекторами [4] - прототип. Известное устройство [4] работает по схеме противотока и имеет повышенный КПД. Его недостатком, как и известных устройств [2] и [3], является необходимость изменять режим работы по отношению к номинальному для оттаивания льда, откладывающегося на стенках каналов для прохода влажного греющего теплоносителя в зимнее время. Оттаивание льда осуществляется путем прекращения подачи нагреваемого теплоносителя, либо уменьшения его расхода на определенное время, необходимое для оттаивания. Такой режим работы вентиляционных систем с переменной подачей свежего воздуха во многих случаях является недопустимым. Недостатком является и то, что в угловых участках каналов, примыкающих к размещенным на крышке патрубкам, при поворотах потоков теплоносителей на 90° образуются застойные зоны с малоинтенсивным теплообменом. В связи с этим, часть площади теплопередающих пластин, приходящаяся на застойные зоны, работает с низкой эффективностью.

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении оттаивания льда на стенках каналов теплоутилизатора в процессе его работы с регламентным номинальным режимом, а также в повышении эффективности работы.

Поставленная задача решается тем, что пластинчатый теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, горизонтальные дно и крышку с прокладками из эластичного материала, рамный каркас, состоящий из боковых, верхних и нижних связей, примыкающие к боковым связям планки, входные и выходные патрубки, обтекатели, замыкающие соответствующие каналы и имеющие разъемные соединения с кромками пластин, дренажные отверстия, соединенные с дренажными коллекторами, дополнительно снабжен поворотными камерами для теплоносителей, которые расположены на одной из торцовых сторон теплоутилизатора, а с другой, противоположной, торцовой стороны установлена реверсивная камера, имеющая перегородки и два гибких рукава, один конец которых закреплен неподвижно, а другой имеет возможность перемещаться и соединяться либо с выходными, либо с входными патрубками, торцовые кромки вертикальных пластин из теплопроводного материала выполнены со срезанными углами.

В отличие от известного устройства, наличие поворотных камер для теплоносителей позволяет выполнять теплоутилизатор двухходовым по обоим теплоносителям. Последнее в свою очередь дает возможность расположить вход и выход каждого из теплоносителей в непосредственной близости друг от друга в реверсивной камере.

Наличие реверсивной камеры, имеющей перегородки и два гибких рукава, один конец которых закреплен неподвижно, а другой конец имеет возможность перемещаться и соединяться либо с входным, либо с выходным патрубками греющего и нагреваемого теплоносителей, позволяет периодически изменять направления движения теплоносителей и тем самым осуществлять оттаивание льда, образующегося в зимнее время на стенках каналов для прохода влажного греющего теплоносителя. Образующаяся при плавлении льда жидкость стекает в виде пленки по поверхности каналов, достигает дренажных отверстий и через них выводится в дренажные коллекторы. Часть образующейся жидкости может уноситься в виде капель потоком греющего теплоносителя. В поворотной камере для греющего теплоносителя унесенные капли за счет действия центробежной силы выделяются из потока и также выводятся из теплоутилизатора через дренажные отверстия.

Наличие угловых срезов на торцовых кромках вертикальных теплопередающих пластин из теплопроводного материала увеличивает площади проходных сечений входа и выхода теплоносителей в каналы теплоутилизатора. Это, а также отсутствие резких поворотов теплоносителей на 90° способствует уменьшению гидравлического сопротивления теплоутилизатора. При этом повышается и степень использования площади поверхности теплопередачи пластин за счет исключения застойных зон теплоносителей в каналах.

Таким образом, отличительные признаки изобретения позволяют решить поставленную задачу.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

В известных теплоутилизаторах [2], [3] и [4] движение каждого из теплоносителей осуществляется постоянно в одном и том же направлении, отсутствует возможность изменять направление движения на обратное и за счет этого осуществлять оттаивание льда, образующегося в зимнее время на стенках каналов, в процессе регламентного номинального режима работы устройств.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «существенные отличия».

На фиг. 1 показан вид сбоку на пластинчатый теплоутилизатор; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел I на фиг. 2; на фиг. 5 - узел II на фиг. 2.

Пластинчатый теплоутилизатор содержит набор одинаковых вертикальных пластин 1, выполненных из теплопроводного материала, со срезанными углами торцовых кромок. Вертикальные пластины 1 дистанционируются между собой с помощью распределенных по их площади колец-проставок 2, в которые вставлены стержни 3, прошивающие пластины 1. Однотипные обтекатели 4 установлены своими разъемами на угловых срезах торцовых кромок пластин 1. В каждой из четырех зон набора пластин 1 обтекатели 4 размещены так, что замыкают каналы 5 для греющего теплоносителя по тракту движения нагреваемого теплоносителя и соответственно замыкают смежные каналы 6 для нагреваемого теплоносителя по тракту движения греющего теплоносителя. Набор вертикальных пластин 1, крышка 7 с эластичной прокладкой 8 и дно 9 с эластичной прокладкой 10 охвачены каркасом, состоящим из боковых 11, верхних 12 и нижних 13 связей. К боковым связям 11 с одной стороны теплоутилизатора примыкают планки-подушки 14, а с другой стороны - прижимные планки 15, которые прижимаются к набору пластин 1 упорными болтами 16. Пластинчатый теплоутилизатор имеет поворотные камеры 17 для греющего и 18 для нагреваемого теплоносителей. Пространства камер 17 и 18 отделены друг от друга перегородкой 19, имеющей планку 20, которая вместе с уплотняющей прокладкой 21 примыкает к несрезанным частям торцовых кромок вертикальных пластин 1. Со стороны, противоположной поворотным камерам 17 и 18, пластинчатый теплоутилизатор оборудован реверсивной камерой 22, имеющей сплошную продольную 23 и поперечную 24 с угловыми вырезами перегородки. Кроме того, реверсивная камера 22 ниже и выше продольной перегородки 23 содержит по две вертикальных перегородки 25 и 26, расположенных со смещением друг относительно друга в горизонтальном направлении на величину, равную ширине каналов 5 и 6. Вертикальные перегородки 25 совместно с поперечной перегородкой 24 и корпусом реверсивной камеры 22 образуют закрытую проточную зону для нагреваемого теплоносителя. Соответственно, вертикальные перегородки 26 совместно с поперечной перегородкой 24 и корпусом реверсивной камеры 22 образуют закрытую проточную зону для греющего теплоносителя. На поперечной перегородке 24 имеются патрубок 27, на котором неподвижно закреплен конец гибкого рукава 28, и патрубок 29, на котором неподвижно закреплен конец гибкого рукава 30. Противоположные концы гибких рукавов 28 и 30 оснащены жесткими обводами соответственно 31 и 32, которые соединены приводом 33 с механизмом их перемещения. При помощи механизма перемещения с приводом 33 обводов 31 и 32 гибкий рукав 28 своим подвижным концом может быть плотно соединен или с входным 34 или с выходным 35 патрубками нагреваемого (П) теплоносителя, а гибкий рукав 30 - с входным 36 или с выходным 37 патрубками греющего (В) теплоносителя. Поперечная перегородка 24 реверсивной камеры 22 на той части площади, на которой она примыкает к несрезанным частям торцовых кромок вертикальных пластин 1, оснащена эластичной уплотняющей прокладкой 38. Дренажные отверстия 39 трубками 40 соединены с дренажными коллекторами 41.

Пластинчатый теплоутилизатор состоит из однотипных основных элементов, легко собирается и разбирается. Газоплотность трактов греющего (В) и нагреваемого (П) теплоносителей достигается наличием прокладок 8, 9, 21 и 38, обжатием набора вертикальных пластин 1 с помощью упорных болтов 16, прижимных планок 15, планок-подушек 14 и резьбовых соединений связей каркаса. Обтекатели 4 выполнены со скошенными концами, что позволяет фиксировать их по месту установки в соответствующих зонах на угловых срезах торцовых кромок пластин 1 путем защемления скошенных концов между прокладками 8 и 21, 21 и 9, 8 и 38, 38 и 9. Отсутствие перетоков между прямым и обратным потоками теплоносителей в реверсивной камере 22 достигается за счет плотного соединения перемещаемых жестких обводов 31 и 32 гибких рукавов 28 и 30 с основанием входных 34, 36 и выходных 35, 37 патрубков.

Пластинчатый теплоутилизатор работает следующим образом. Греющий теплоноситель (В) (в вентиляционных системах - это вытяжной воздух) поступает из внешнего газохода во входной патрубок 36. Если жесткий обвод 32 соединен с основанием выпускного патрубка 37, то греющий теплоноситель заполняет часть пространства реверсивной камеры 22, ограниченную нижней и боковыми стенками ее корпуса и перегородками 23 и 24. Там теплоноситель распределяется по каналам 5, открытым в это пространство. Пройдя двумя потоками через каналы 5, расположенные по бокам теплоутилизатора, и достигнув поворотной камеры 17, греющий теплоноситель поворачивает на 180° и через те каналы 5, которые пространственно расположены между вертикальными перегородками 26, возвращается назад одним общим потоком, проходящим далее через патрубок 29 и гибкий рукав 30, жесткий обвод 32, который при этом соединен с основанием выпускного патрубка 37. Через выпускной патрубок 37 охлажденный в каналах 5 теплоутилизатора греющий теплоноситель подается во внешний газоход.

Нагреваемый теплоноситель (П) (в вентиляционных системах - это приточный воздух), поступающий из внешнего газохода во входной патрубок 34, перемещается в каналах 6 теплоутилизатора во встречном направлении по отношению к движению греющего теплоносителя, то есть реализуется схема противотока. В рассматриваемом случае жесткий обвод 31 соединен с основанием впускного патрубка 34 и нагреваемый теплоноситель последовательно проходит через гибкий рукав 28, неподвижный патрубок 27, закрытую проточную зону между вертикальными перегородками 25, каналы 6 в центральной части теплоутилизатора, пространственно расположенные между вертикальными перегородками 25, затем - поворотную камеру 18, после чего движется назад по каналам 6, расположенным в боковых частях теплоутилизатора. Боковые потоки нагреваемого теплоносителя объединяются в пространстве реверсивной камеры 22 над горизонтальной перегородкой 23 и далее теплоноситель одним общим потоком выходит через выпускной патрубок 35 во внешний газоход в нагретом состоянии.

При отрицательных начальных температурах нагреваемого теплоносителя температура греющего теплоносителя на выходе из теплоутилизатора также может быть отрицательной. В этом случае, при наличии паров влаги в греющем теплоносителе, на стенках каналов 5 теплоутилизатора может образовываться лед, нарастание слоя которого может привести к закупорке каналов. Для борьбы с данным явлением осуществляется периодическое синхронное изменение направления движения греющего и нагреваемого теплоносителей на обратное путем одновременного перемещения жестких обводов 31 и 32 соответственно от патрубка 34 к патрубку 35 и от патрубка 37 к патрубку 36, и наоборот. При перемещениях обводов и связанных с ними гибких рукавов 28 и 30 сохраняется противоточное движение теплоносителей, но меняются местами «холодная» с льдом на стенках каналов и «теплая» стороны тракта движения. Образовавшийся на стенках каналов 5 лед, после переключения направления движения теплоносителей, оказывается на «теплой» стороне и переходит в жидкую фазу под тепловым воздействием исходного греющего теплоносителя. Образовавшаяся жидкость через дренажные отверстия 39 по трубкам 40 самотеком сливается в дренажные коллекторы 41, откуда автоматически удаляется во внешнюю среду.

При этом для борьбы с льдообразованием нет необходимости прекращать на некоторое время подачу нагреваемого теплоносителя или использовать для этой цели другие известные способы и приемы, которые снижают эффективность работы теплоутилизаторов.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:

- конструкция проста, легко собирается и разбирается;

- высокая степень унификации;

- возможность достижения высокой степени рекуперации теплоты;

- работа в номинальном режиме с постоянными во времени характеристиками как при положительных, так и при отрицательных температурах нагреваемого теплоносителя;

- возможность автоматического управления оттайкой льда на стенках каналов и удаления влаги из каналов без использования дополнительных источников тепла и без снижения эффективности работы теплоутилизатора.

Источники информации

1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопительные и тепловые сети. - М.: ИНФРА - М., 2005, с. 364-365.

2. Авторское свидетельство СССР №907354. Кл. F24F 7/06, опубл. 23.02.82, бюл. №7.

3. Хараз Д.И., Псахис Б.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах. - М.: Химия, 1984, с. 94, рис. 4.25.

4. Патент RU №2416764 C1. МПК F24F 7/0, опубл. 20.04.2011, бюл. №11.

Пластинчатый теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, горизонтальные дно и крышку с прокладками из эластичного материала, рамный каркас, состоящий из боковых, верхних и нижних связей, примыкающие к боковым связям планки, входные и выходные патрубки, обтекатели, замыкающие соответствующие каналы и имеющие разъемные соединения с кромками пластин, дренажные отверстия, соединенные с дренажными коллекторами, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен поворотными камерами для теплоносителей, которые расположены на одной из торцовых сторон теплоутилизатора, а с другой, противоположной, торцовой стороны установлена реверсивная камера, имеющая перегородки и два гибких рукава, один конец которых закреплен неподвижно, а другой имеет возможность перемещаться и соединяться либо с выходными, либо с входными патрубками, торцовые кромки вертикальных пластин из теплопроводного материала выполнены со срезанными углами.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к соплу для потолочного вентилятора, предназначенному для создания воздушного потока в комнате, и к потолочному вентилятору, включающему в себя такое сопло.

Настоящее изобретение относится к способу вентиляции сильно загроможденного помещения, а также к помещению и воздухозаборникам, пригодным для реализации этого способа.

Вентилятор в сборе для создания воздушного потока в помещении, содержащий воздухозаборный отсек, имеющий впускное отверстие для воздуха, крыльчатку и двигатель, обеспечивающий вращение крыльчатки вокруг оси крыльчатки, которая затягивает воздушный поток через впускное отверстие для воздуха.

Изобретение относится к области вентиляции с применением энергосберегающих технологий, а именно с подогревом приточного воздуха теплотой вытяжного воздуха. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией теплоты содержит корпус и расположенный в нем с радиальным зазором пучок трубок теплообменника-рекуператора и расположенный со стороны входа приточного воздуха двухконтурный вентилятор, при этом в радиальном зазоре по концам устройства оппозитно установлены полуцилиндрические вставки, перекрывающие половину радиального зазора и соединенные между собой двумя оппозитно расположенными продольными перегородками.

Изобретение относится к способам регулирования воздушных потоков в вентиляционной системе. Цель изобретения заключается в саморегулировании расхода воздуха при работе механической вентиляционной сети за счет создания крутящих аэродинамических сил и моментов в магистрали и ее ответвлениях.

Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано в загруженных помещениях, хранилищах скоропортящихся продуктов. Система воздухораспределения содержит воздухозаборную шахту с жалюзийными решетками, приточную камеру, воздушный клапан, воздушный фильтр, воздухонагреватель и адиабатный охладитель, приточный вентилятор, приточный воздуховод с тремя продольными воздуховодами-ответвлениями, вытяжной вентилятор, вытяжную шахту с дефлектором, хранилище с контейнерами плодоовощной продукции.

Настоящее изобретение относится к вентилятору и к соплу для вентилятора. Сопло вентилятора для формирования потока воздуха, содержащее внутренний проход для приема потока воздуха и для его разделения на множество потоков и множество выходных отверстий для воздуха, предназначенных для выпуска потока воздуха через сопло, формирующее отверстие, через которое поток воздуха снаружи сопла затягивается потоком воздуха, выпускаемым через выходные отверстия для воздуха, при этом внутренний проход расположен вокруг отверстия и в нем установлено средство для нагрева первой части потока воздуха и средство для отклонения второй части потока воздуха от средства нагрева, при этом множество выходных отверстий для воздуха включает в себя по меньшей мере одно первое выходное отверстие для подачи первой части потока воздуха и по меньшей мере одно второе выходное отверстие для подачи второй части потока воздуха.

Настоящее изобретение относится к вентилятору в сборе и к соплу для вентилятора в сборе. Вентилятор в сборе, содержащий средство для формирования потока воздуха, средство для нагрева первой части потока воздуха, средство для отклонения второй части потока воздуха от средства нагрева, и кожух, содержащий множество выходных отверстий для подачи из него потока, и имеющий кольцевую внешнюю поверхность, образующую отверстие, через которое воздух снаружи кожуха поступает с помощью потока воздуха, выпускаемого через выходные отверстия для воздуха, при этом множество выходных отверстий для воздуха содержит, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие для подачи первой части потока воздуха через отверстия и, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие для подачи второй части потока воздуха через это отверстие, упомянутое, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие выполнено с возможностью направления второй части потока воздуха поверх упомянутой внешней поверхности кожуха, и упомянутое, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие выполнено с возможностью направления первой части потока воздуха поверх второй части потока воздуха.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации тепла вытяжного воздуха в приточно-вытяжных вентиляционных системах.

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха, в частности к оборудованию для кондиционирования воздуха в помещениях в летнее время года в местностях распространения вечномерзлых грунтов.

Изобретение относится к системам вентиляции, в частности к устройствам естественной приточной вентиляции помещений. Техническим результатом заявленного изобретения является создание энергосберегающего устройства естественной приточной вентиляции, обеспечивающего подогрев поступающего с улицы воздуха за счет внутреннего теплообмена устройства. Технический результат достигается тем, что устройство приточной вентиляции, состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой, также содержит противомоскитную сетку, расположенную с наружного торца воздухозаборного патрубка, а также многослойный теплообменник, который состоит из профилированных металлических труб, размещенных друг в друге на некотором расстоянии между собой, удерживаемых в заданном положении с помощью разделительных вставок, поперечный размер каждой профилированной трубы последовательно увеличивается до внутреннего размера воздухозаборного патрубка, а каждая профилированная труба неразрывно соединена со своей диффузорной чашкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх