Устройство для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских .

Социалистических

Республик

rrir96()449 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22Л230 (21) 3243489/22-03

Р1УМ К з с присоединением заявки Мо

Е 21 F 3/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (фЯ)УДК 622.413. . 4 (088. 8) Опубликовано 230982. Бюллетень Йо 35

Дата опубликования описания 2309В2 (72) Авторы изобретения

Я.И. Дрига и A K Яковенко

Государственный Макеевский ордена Октябрьокой Революции. научно-исследовательский институт по безойасноети. работ в горной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ТЕПЛА КОНДЕНСАЦИИ

ПОДЗЕМНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для кондиционйрования рудничного воздуха.

Известно устройство, включающее подземно-расположенные парокомпрессионные холодильные машины, в которых тепло .конденсации холодильного агента отводится водой, циркулирующей в оборотной разомкнутой системе водоснабжения конденсаторов.

Отвод тепла от воды, циркулируюrrieA в оборотной системе, осуществляют исходящей вентиляционной струей рудничного воздуха. Отепленную в конденсаторах холодильной машины воду с помощью форсунок разбрыэгивают в камере водоохлаждающего устройства, через которую направляют.. струю исходящего вентиляционного воздуха, Основным охлаждающим факто.ром,является испарение воды, интенсивность которого зависит от термодинамических параметров теплообменивающихся сред . Движущей силой массообмена является разность пар-. циальных давлений водяных паров в воздухе, проходящем через камеру орошения, и на поверхности воды, разбрызгиваемой форсунками.

В процессе теплообмена, протекающего в камере водоохладителя, происходит отбор тепла от воды, которую затем собирают в поддоне водоохладителя, насосом подают в конденсатор холодильной машины, и цикл повторяется. Нагретый и увлажненный до состояния полного насыщения. рудничный воздух по горным выработкам поступает к вентиляционному стволу и выдается на поверхность (1).

Недостатками этого устройства, являются низкая интенсивность охлаждения воды; загрязнение воды рудничной пылью, содержащейся в исходящей вен» тиляционной струе, что вызывает интенсивное загрязнение теплообменной поверхности конденсаторов, ухудшение технико-экономических показателей работы холодильной машины и повышение эксплуатационных расходов|

- somMoa унос воды иэ камеры

25 водоохлаждающего устройства исходящим вентиляционньм воздухом вследст вие насыщения его влагой и связанная с этим необходимость регулярной подпитки системы отвода тепла кон30 денсации водой;

960449!

О!

25

45

55

- конденсация влаги, уносимой вентиляционнья аоадухом иэ водоохлаждающего устройства, на пути следсвания к вентиляционному стволу, что ухудшает состояние выработок и увеличивает затраты на их поддержание.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст ройство, включающее конденсатор, теплообменник для охлаждения воды, выполненный в виде трубного пучка, насос, соединительные трубопроводы, канал для отвода воды и водосборник

Вода в такой установке циркулирует между конденсатором холодильной машины и теплообменником для ее охлаждения по замкнутому контуру, при этом в теплообменнике она про1ходит внутри оребренных трубок. Теп ло из системы отводится исходящим рудничным воздухом, подаваемым через межтрубное пространство теплообменника автономным вентилятором.

Для повышения интенсивности теплоотдачи от наружной оребренной.повер ности трубок теплообменника для.охлаждения воды к рудничному.воздуху пучки оребренных трубок орошают водой (2) .

Недостатком известного технического решения является недостаточная интенсивность отвода тепла конденсации из-за .низкого коэффициента теплопередачи от воды к воздуху через стенки оребренных трубок. В результате холодильная машина работает в режиме, близком к предельном по температуре конденсации хладаген та, что приводит к высоким энергетическим затратам.

Иэ-за необходимости обеспечения каждого теплообменника для охлаждения воды автономными побудителями движения воздуха и насосом значительно повышается стоимость известного устройства.

Недостатками устройства также являются большие расходы на общешахтное проветривание в связи с загромождением вентиляционных выработок теплообменниками для охлаждения воды, необходимость проведения специальных горных выработок для размещения в них теплообменных поверхностей и большие расходы вентиляционного воздуха.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет интенсификации теплообмена при снижении эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины,. включающем конденсатор, теплообменник для охлаждения воды, выттолненный в виде трубного пучка, насос, соединительные трубопроводы канал для отвода воды и водосборник, теплообменник расйоло» жен в канале для отвода воды, при этом устройство снабжено водосливной стенкой, размещенной со стороны водосборника в, канале для отвода воды, причем высота водосливной стенки составляет не менее суммы высоты трубного пучка и произведения

его длины на величину уклона канала.

Кроме того, устройство снабжено перегородками, установленными в шахматном порядке .в канале для отвода водыг

На фиг.1 представлена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг.2 - теплообменник для охлаждения воды, продольный разрез.

Устройство для отвода тепла кон.денсации включает конденсатор 1, насос 2 н трубный пучок 3 гладкотрубного теплообменннка для охлаждеHHR конденсатор!ной воды, связанные между собой трубопроводами подвода 4 и отвода 5 конденсаторной воды. Трубный пучок 3 размещен в канале 6, служащем для сбора всей.шахтной воды, поступающей в подземный водосборник.. Применительно, например, к шахтному передвижному кондиционеру

КПШ-90, широкое использование которого сдерживается иэ-за сложности отвода тепла конденсации, общая теплообменная поверхность трубного пучка 3 составляет 7,2 м, При диаметре труб 100 мм их общая длина составляет 20 м. Для размещения трубного пучка 3, выполненного в виде змеевика, включающего три трубы длиной 7,66 м, канал б имеет длину

8000 мм, ширину 600 мм, глубину

300 мм и уклон в сторону подземного водосборника 1/100.

Зазоры, составляющие не менее одного диаметра трубы теплообменника между трубным пучком 3, боковымн стенками и дном канала б, обеспечивают оптимальные условия протекания процесса теплообмена между средами по всей наружной поверхности боковых труб.

Со стороны подземного водосборника канал б имеет водосливную стенку

7 с направляющими 8, служащими для ее перемещения в вертикальной плоскости. Высота водослнвной стенки 7 в приведенном примере конкретного осуществления предложенной системы отвода тепла конденсации составляет

376 мм, поскольку высота трубного пучка равна 100 мм, произведение длины трубного пучка на величину уклона канала равно 76 мм, превышение минимальной глубины канала над высотой трубного пучка равно 200 мм.

Вдоль канала 6 в шахматном .поряд-„ ке установлены перегородки 9, обес960449 печиваюшие поперечный ток шахтной воды по отношению к трубному пучку.

Сверху канал 6 перекрыт,железобетонными плитами, а дно и боковые стенки за етонированы. К соединительному трубопроводу 4 через трубопровод 10 подсоединена расширительная емкость 11, обеспечивающая нормальную работу системы при изме:нении температуры конденсаторной .воды..Подпитка системы водой осу ществляется по трубопроводу 12.

Устройство для отвода тепла конденсации работает следующим образом.

Вода, воспринявшая в конденсаторе

1 тепло конденсации паров холодильного агента, подается насосом 2 по трубопроводу 4 в змеевик 3 теплообменннка, размещенный в канале 6.

Поверхность змеевика 3 омывается шахтной водоР, направляющейся по каналу 6 в подземный водосборник. К змеевику 3 теплообменника конденсаторная вода подается с температурой

40-45ОС. Шахтная вода, омывающая трубный пучок теплообменника, имеет температуру 20-25 С.

В результате теплообмена между конденсаторной водой в трубном пучке 3 и омывающей его снаружи шахтной водой происходит отвод тепла из системы. Охлажденная конденсаторная вода по трубопроводу 5 подается в конденсатор 1, и цикл повторяется °

Шахтная вода, воспринявшая тепло от системы отвода тепла конденсации, сливается через водосливную стенку

7 и направляется в подземный водосборник для выдачи ее на поверхность. Промывка бетонированного канала 6 от. загрязнений обеспечивается перемещением подвижной водосливноЯ стенки в вертикальной плоскости по. направляющим 8.

По сравнению с наиболее совершенной из известных систем отвода тепла конденсации подземных холодильных машин использование изобретения позволяет повысить интенсивность теплообмена в водоохладителе и снизить эксплуатационные затраты за счет более глубокого охлаждения конденсаторной воды, исключения побудителей движения воздуха через водоохладитель и предотвращения загромождения вентиляционных выработок. При этом ковыаается эффективность системы отвода тепла конденсации.

Формула иэобретеиия

1. Устройство для отвода тепла конденсации подземной холодильной машины, включающее конденсатор, теп15 лообменник для охлаждения воды, выполненный в Виде трубного пучка, насос, соединительные трубопроводы, канал для отвода воды и водосборник, отличающееся тем, 2О что, с целью повышения эффективности работы за счет интенсификации теллообмена при снижении эксплуатационных затрат, теплообменник расположен в канале для отвода воды, при этом

2 устройство снабжено водосливной . стенкой, размещенной со стороны водосборника в канале для отвода воды, приием.высота -водосливной стенки составляет не менее суммы высоты трубного пучка и произведения его. длины на величину уклона канала.

2. Устройство. по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снаб.жено перегородками, установленными

З в шахматном порядке в канале для отsoph воды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ® 1. Щербань A.H, Кремнев О.A.

Научные основы расчета и регулирова ния теплового режима глубоких шахт.

T..2, Киев, Иэд-so AH Украинской ССР, 1980, с. 348.

4$ 2. RQckk0hIwerk. Туре RKH340, system." Wende NaIter, Beschreibimg

der AnIage Arbeitsweise KontroIIe

FehIегоrtung jInbetriebnahme Au Berpetr1еЬааЬве, 3- ВИ, 1979 (прототип)»

960449

Составитель Н. Иванова

Редактор В. Данко Техред N.Koøòóðà Корректор Е. Рошко

Заказ 7226/41 тираж 470 Подписное

ВНИИПИ ГосудаРственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Прсектная, 4