Установка для утилизации тепла

(51) 5 Р ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕНИЯ ГЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ С 2 л.27научно-исследовательский тарский институт прив, С.Д.8.8)идетельс8 0 15/ орнеев тво СССРО, 1975. ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ 54) УСТАТЕПЛА57) Изобрм. б. исполатых тепнергетике,в другимеет цесобност ВК етение относ ьзовано при лообменныхв химическ х отраслях н лью повышен и путем увел ится к теплотехнике, работе многоступенаппаратов в теплоой промышленности ародного хозяйства ие теплопередающей ичения степени реи и спо 3(56) Авторское с549675, кл. Г циркуляции теплообменных сред. Для этого установка для утилизации тепла снабжена цилиндрическими камерами (ЦК) 12, каждая из которых разделена поршнями (П) 13, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке 14 с возможностью возвратно-поступательного движения при помон;и двигателя5, на две полости 16 и7, сообщенные между собой посредством отверстий 18, выполненных в П 13 и снабженных клапанами 19. При этом две противолежащие полости 17 и 16 соседних ЦК 12 сообщены между собой посредством дополнительно установленных трубопроводов 20 с размещенными на них насосами 21 и подключены к выходным и входным участкам 11 и 1 О трубных поверхностей (ТП) 6 и/или 7, размещенных в зонах 4 и/или 5 соответственно конденсации и испарения промежуточного теплоносителя, заполняющего объемы теплообменных аппаратов 1, 2, 3. Полос158035 ти 16 и 17 соседних ЦК 12, а также трубопровода 20 с насосами 21 и ТП 6 и/или 7 образуют замкнутые контуры 22 рециркуляции теплообменных сред. При этом изменение положения П 13 посредством изменения поИзобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при работе многоступенчатых теплообменных аппаратов в теплоэнергетике, в химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства.Цель изобретения - повышение тепло- передающей способности путем увеличения степени рециркуляции теплообменных сред.На фиг. 1 представлена схема установки для утилизации тепла с размещением контуров рециркуляции в тракте нагреваемой среды; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - схема установки с размещением контура рециркуляции в тракте нагреваемой и греющей сред.Установка содержит группу заполненных промежуточным теплоносителем теплообменных аппаратов 1 - 3 с зонами 4 и 5, соответственно конденсации и испарения, в каждой из которых размещены трубные тепло- обменные поверхности 6 и 7, включенные соответственно в тракты 8 и 9 нагреваемой и греющей сред и соединенные между собой своими входными и выходными участками 10 и 11 последовательно. Установка также снабжена цилиндрическими камерами 12, каждая из которых разделена поршнями 13, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке 14 с возможностью возвратно-поступательного движения от двигателей 15, на две полости 16 и 17, сообщенные между собой посредством отверстий 18, выполненных в поршнях 13 (фиг. 2) и снабженных обратными клапанами 19. Г(ри этом две противолежащие полости 17 и 16 соседних камер 12 (например, выходная полость 17 одной из камер 12 и входная полость 16 последующей по ходу среды камеры 12) сообщены между собой посредством дополнительно установленных трубопроводов 20 с размещенными на них насосами 21 и подключены к выходным и входным участкам 11 и 10 поверхностей 6 одного из теплообменных аппаратов 1 - 3 с образованием контуров 22 рециркуляции одной изсред.Например, контур 22 рециркуляции нагреваемой среды теплообменного аппарата 2 (фиг. 2) включает выходную полость 16 пред- включенной камеры 12, трубопровод 20 с установленным на нем насосом 21, входную полость 17 последующей камеры 12 и входные и выходные участки 10 и 11 теплообменложения штока 14 позволяет регулировать степень рециркуляции теплообменных сред и тем самым наиболее полно использовать температурный потенциал утилизируемого тепла греющего потока. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. ной поверхности 6, размещенной в зоне 4 испарения указанного аппарата 2.Количество указанных контуров 22 рециркуляции в зависимости от условий теплообмена нагреваемоч и греющей сред мо жет быть равным или отличаться от количества теплаобменных аппаратов 1 - 3.Контуры 22 рециркуляции с размещенными в них полостями 16 и 17 соседних камер 12 могут размещаться как в тракте одной из теплообменных сред, например в тракте 8 нагреваемой среды (фиг. 1), так и в трактах обеих теплообменных сред, например в трактах 8 и 9 нагреваемой и греющей сред (фиг. 3).Помимо указанных элементов тракт 8 25 нагреваемой среды содержит бак 23 запасахолодной среды, обратный клапан 24 и сборник 25 нагретой среды, а тракт 9 содержит бак 26 запаса греющей среды и сборник 27 и огражденной среды. В случае размещения в тракте 9 контуров 22 рециркуляции (фиг. 3) в него включается обратный клапан 28 на входе в полость 17 первой по ходу греющей среды камеры 12. Установка также содержит блок 29 управления, соединенный импульсными линиями 30 - 32 соответственно с термопарами 33, установленными в камерах 12, двигателем 15 и концевыми выключателями 34 (фиг. 1).Установка для утилизации тепла работает следующим образом.Греющая среда из бака 26 ее запаса по дается по трубопроводам тракта 9 (фиг, 1)и последовательно проходит трубные поверхности 7 теплообменных аппаратов 1 - 3, где отдает свое тепло в зоне 5 испарения промежуточному теплоносителю, а затем поступает в сборник 27 охлажденной среды. Про межуточный теплоноситель кипит, его парыконденсируются на трубных поверхностях 6, а конденсат стекает вниз в зону 5 испарения.В трубных поверхностях 6, установленных в зонах 4 испарения, циркулирует нагревае.мая рабочая среда, которая подается из бака 23 ее запаса через трубопроводы тракта 8 и обратный клапан 24. В начальный момент холодная нагреваемая среда подается в первый по ее ходу теплообменный аппарат 3.Для этого шток 14 с помощью двигателя 15 смещается вправо, обратный клапан 24 при этом открывается и нагреваемая среда из бака 23 по трубопроводу тракта 8 поступает в первую из цилиндрических камер 12 и заполняет все его пространство (полость15801 16) слева от поршня 13. При достижении последним крайнего правого положения замыкаются контакты концевого выключателя 34 и в блок 29 управления по импульсным линиям 32 поступает сигнал, который служит для выработки команды на реверсирование двигателя 15, Шток 14 начинает смещаться влево, открываются обратные клапаны 19, обратный клапан 24 закрывается, и рабочая среда через отверстия 18 перетекает из полости 16 в полость 17 При достижении крайнего левого положения в крайней камере шток 14 замыкает другие контакш концевого выключателя 34 и в блок 29 управления поступает сигнал; елуЖащий для формирования команды для выключения двигателя 15 и включения насоса 21 первого контура 22 рециркуляции. Под действием насоса 21 холодная рабочая среда начинает циркулировать через трубную поверхность 6 первого по ее ходу теплообменного аппарата 3. После того как порция нагреваемой 20 среды, заключенная в цилиндрической камере 12 пройдет несколько раз через трубную поверхность, она нагреется до пороговой (заданной) температуры, по достижении которой дальнейшая циркуляция среды уже не приводит к заметному изменению ее температуры, измеряемой термопарой 33. При достижении требуемого значения температуры блок 29 управления выключает насос 21 первого контура 22 рециркуляции нагреваемой среды и включает двигатель 15, ЗО перемещающий шток 14 вправо. При этом нагреваемая среда по магистралям контура 22 передавливается из первой цилиндрической камеры 12 во вторую, которая работает аналогично, т. е. при движении поршня 13 вправо полость 16 заполняется рабочей З 5 средой, а при перемещении поршня 13 влево рабочая среда через отверстия 18 перетекает в полость 17. Одновременно с заполнением второй цилиндрической камеры 12 заполняется холодной рабочей средой и первая (предвключенная) камера 12, После окончания цикла возвратно-поступательного перемещения штока 14 включаются уже два насоса 21. В первом по ходу нагреваемой среды теплообменном аппарате 3 вновь происходит нагрев холодной рабочей среды, а во втором теплообменном аппарате 2 дальнейший нагрев уже подогретой среды. После повторения нескольких таких циклов (число которых зависит от числа замкнутых контуров 22 рециркуляции) нагреваемой средой оказываются заполнены все камеры 12 и 50 при очередном движении штока 14 вправо нагретая среда из последней цилиндриче 35ской камеры 12 подается в сборник 25. При этом одновременно такой же объем холодной рабочей среды поступает из бака 23 в полость 16 первой по ходу нагреваемой среды камеры 12.При наличии контуров 22 рециркуляции в тракте 9 (фиг. 3) осуществляется аналогичная рециркуляция греющей рабочей среды, при которой осуществляются аналогичные процессы посредством элементов (дополнительных штока 14 поршней 13, камер 12, трубопроводов 20 и насосов 21), установленных в указанном тракте 9.При этом при определенных соотношениях расходов нагреваемой и греющей рабочих сред и равенстве числа замкнутых контуров 22 рециркуляции числу теплообменных аппаратов 1 - 3 может быть достигнуто синхронное движение обоих штоков 14.Предлагаемая установка позволяет осуществить более полное использование температурного потенциала греющего потока для нагрева холодной рабочей среды при минимальных габаритах и числе теплообменных аппаратов.формула изобретения1. Установка для утилизации тепла, содержащая заполненную промежуточным теплоносителем группу теплообменных аппаратов с зонами конденсации и испарения, в каждой из которых размещены последовательно соединенные между собой входными и выходными участками трубные теплообменные поверхности соответственно нагреваемой и греющей сред, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплопередающей способности путем увеличения степени рециркуляции теплообменных сред, она снабжена цилиндрическими камерами, каждая из которых разделена поршнями, закрепленными на дополнительно установленном общем штоке с возможностью возвратно- поступательного движения, на две полости, сообщенные между собой посредством отверстий, выполненных в поршнях, и снабженных обратными кранами, при этом две противолежащие полости соседних камер сообщены между собой посредством дополнительно установленного трубопровода и подключены к входному и выходному участкам теплообменной поверхности одного из теплообменных аппаратов с образованием контура рециркуляции.2. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что количество контуров рециркуляции равно количеству теплообменных аппаратов.1580135 ф Производстве Редактор С Заказ 2002 ВНИИПИ Госу Составитель А. БулынкоПатрушева Техред А. Кравчук Корректор М. ПожоТираж 542 Подписноерственного кбмитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5но-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О