Подземная установка для искусственного охлаждения воздуха

(51) ЕТЕН ИСАНИ ОБ ТЕЛЬС МУ С К АВТ ысоости, щих при хе и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Донецкий политехнический институт(56) Черниченко В,КДрига Я,И. и ЯковенкоА,К. Устройство, монтаж и эксплуатацияшахтных холодильных установок, М.: Недра,1987, с. 124 - 125, 137 - 142.Щербань А.Н, и др. Руководство по регулированию теплового режима шахт, МНедра, 1977, с. 33, рис. 6.3,(54) ПОДЗЕМНАЯ УСТАНОВ КА ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА57) Использование: в горнодобывающейобласти для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах. Сущность изобретения: установка Изобретение относится к горнодобывающей области и может быть использовано для создания и поддержания искусственного климата в подземных пространствах,Известны подземные установки для искусственного охлаждения воздуха, состоящие из следующих основных узлов: воздухоохладителя контактного, генератора холода (холодильной или водо-охлаждающей машины), водоохладителя для отвода теплоты конденсации хладагента генератора холода, Они представляют собой единый технический комплекс взаимодействующего оборудования, обеспечивающего непрерывный отбор теплоты рудничного воздуха, подаваемого на проветривание горных выработок,765457 А 1 содержит контактныи воздухоохладитель и генератор холода, промежуточные теплообменники, водоохладитель, Промежуточные теплообменники включены соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода, Вход в межтрубное пространство одного иэ промежуточных теплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход - с входом воздухоохладителя. Межтрубное пространство другого промежуточного теплообменника сообщено с выходом воздухоохладителя, а его трубчатая часть - с межтрубным пространством конденсатора. В установке обеспечивается разделение потоков холодоносителя воздухоохладителя и генератора холода, 3 ил 3 табл. Их существенныи недостаток - нев кий уровень эксплуатационной надежн связанный с засорением теплопередаю поверхностей и оросителей аппаратов работе на запыленном рудничном возд загрязненной механическими примес во е,дНаиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка с промежуточным теплообменником, устроенная на базе холодильной машины, форсуночного водоохладителя и подземного воэдухоохладителя. При этом холодильная машина представляет собой сложный комплекс основного и вспомогательного оборудования, предназначенного для осуществления холодильного цикла, в процессе которогопроисходит фазовый переход хладагента,кипящего при низкой температуре, из жидкого состояния в парообразное с поглощением внешней теплоты и последующейпередачей ее более нагретому веществу засчет механической работы. Теплота к хладагенту подводится в испарителе холодильной машины при помощи промежуточногохолодоносителя, который, в свою очередь,воспринимает ее в промежуточном теплообменнике от вторичного холодоносителя,отепленного в воздухоохладителе рудничным воздухом, Отвод теплоты конденсациипроизводится при циркуляции воды междуконденсатором холодильной машины и форсуночным водоохладителем.Основные недостатки прототипа заключаются в следующем,Использование оборотных схем водоснабжения при охлаждении теплопередающих поверхностей оборудования шахтнойводой определяет быстрое засоление и накопление грязи в холодоносителе, и какследствие, обрастание шламом трубчатыхэлементов и коммуникаций, забивание поддонов и фильтров, выход из строя оросительной системы, При этом нарушаетсярежим холодопроизводства вплоть до отказа генератора холода, Для очистки теплопередающих поверхностей холодильныхмашин необходим их демонтаж, который,как правило, сопровождается утечками хладона в результате разгерметизации системы хладагента, Хладоновые потеривозникают также при монтаже генераторахолода после очистки, недостаточном вакуумировании хладоновой системы и несоблюдении условий испытания на плотностьдавлением.Кроме утечек хладагента, последствиемназванных причин являются потери холода,,возникающие при ухудшении теплоотводана загрязненной трубчатой поверхности вконденсаторе генератора холода за счет недоохлаждения шахтной воды и необходимости увеличения ее расхода или снижениятемпературы для обеспечения режима холодопроизводства,Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности, сокращение потерь холода и хладона в подземныхустановках для искусственного охлаждениявоздуха.Указанная цель достигается тем, чтоподземная установка для искусственногоохлаждения воздуха включает воздухоохладитель, генератор холода и промежуточныетеплообмен ники, первый из которых, (согласно изобретения) установлен между воздухоохладителем и испарителем генератора/ холода с подсоединением входа в межтрубное пространство к общешахтной системеводоотлива, выхода - к входному водяномупатрубку воздухоохладителя, входа и выхо 5 да из трубчатой части - соответственно квходу и выходу из межтрубного пространства испарителя генератора холода, а второйразмещен между воздухоохладителем иконденсатором генератора холода с подсо 10 единением входа в межтрубное пространство к выходному водяному патрубкувоздухоохладителя, выхода - к общешахтной системе водоотлива, входа и выхода изтрубчатой части - соответственно к входу и15 выходу из межтрубного пространства конденсатора генератора холода,На фиг. 1 и 2 представлены блок-схемыпрототипа и предлагаемой установки соот, ветственно; на фиг. 3 - пример ее конкрет 20 ного выполнения,Установка оборудована следующимиосновными узлами; контактным воздухоохладителем 1, промежуточным теплообменником 2, генератором холода 3,25 включающим испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, водоохладителем 8, Аппаратысоединены следующим образом: входной ивыходной водяные патрубки воздухоохла 30 дителя 1 подключены соответственно к входу и выходу из межтрубного пространствапромежуточного теплообменника 2, трубчатая часть которого подсоединена в своюочередь к межтрубному пространству испа-35 рителя 4 генератора холода 3. Вход и выходиз межтрубного пространства конденсатора 6 генератора холода 3 подсоединены соответственно к входному и выходномуводяным патрубкам водоохладителя 8. При40 работе установки приточной рудничныйвоздух охлаждается в воздухоохладителе 1оборотной шахтной водой, которая отдаетвоспринятую теплоту промежуточному холодоносителю в теплообменнике 2. От про 45 межуточного холодоносителя теплотапередается хладагенту, циркулирующему вгенераторе холода 3 через испаритель 4,терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7, а затем отводится (в50 конденсаторе 6) шахтной водой, поступающей после этого в водоохладитель 8, Здесьсборотная вода передает теплоту воздушному потоку, движущемуся через водоохла/дитель 8,55 В предлагаемую установку введены но// вые связи основного технологического оборудования, за счет которых организованоразделение потоков загрязненного и очищенного от механических примесей холодоносителя, прямоточное водоснабжениевоздухоохладителя, При работе установки приточной рудничный воздух обрабатывается в контактном воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей из промежуточного теплообменника 2 после предварительного охлаждения водой питьевого качества, циркулирующей через промежуточный теплообменник 2 и испаритель 4 генератора холода 3. Из воздухоохладителя 1 отепленная шахтная вода транспортируется в теплообменник 9, где охлаждает воду питьевого качества, отводящую теплоту в конденсаторе 6 от хладагента, циркулирующего в генераторе холода 3 через испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5, конденсатор 6 и компрессор 7. Отепленная в теплообменнике 9 шахтная вода канализуется в общешахтную систему водоотлива.Примером предлагаемого технического решения является установка, испытанная на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь по схеме, приведенной на фиг. 3. Установка включает в описанной ранее связи контактный воздухоохладитель 1, водоохладительную машину 3, промежуточный теплообменник 2, теплообменник 8, водосборник 10, насос 11 и работает следующим образом, Рудничный воздух обрабаты вается в воздухоохладителе 1 шахтной водой, поступающей от промежуточного теплообменника 2. Отепленная шахтная вода собирается в водосборнике 10 и насосом 11 передается в теплообменник 9, откуда сбрасывается в шахтный водоотлив,Предварительное охлаждение шахтной воды производится в промежуточномтеплообменнике 2 технической водой, подготовленной в испарителе 4 водоохладительной машины 3. Отводтеплоты конденсации хладагента, циркулирующего через компрессор 7, испаритель 4, терморегулирующий вентиль 5 и конденсатор 6 осуществляется в последнем посредством технической воды, предварительно охлажденной в теплообменнике 9.Параметры температурного режима основных узлов установки приведены в табл. 1,Установка монтировалась на базе водоохладительной машины КШ-2-1 и воздухоохладителя ударно-диспергирующего типа ВУДТ, отличающегося по вы шен ной термодинамической эффективностью, мобильностью и надежностью,В качестве воздухоохладителя в предлагаемой установке могут быть использованыизвестные высокоэффективные устройства,данные о которых приведены в табл, 2 (при5 одинаковой холодопотребности объектакондиционирования),Организация прямоточного водоснабжения воздухоохладйтеля,"разделение потоков загрязненной и технической воды в10 теплообменниках 2 и 9 позволяют сократитьпроизводство холода и число ревизий холодильного оборудования, При этом уменьшается годовой расход хладона в соответствиес данными табл, 3.15 Технико-экономический расчет, выполненный по результатам промышленных испытаний подземной установки на базеВУДТ, показал, что ожидаемый годовойэкономический эффект от ее единичного20 внедрения на шахте им. Калинина ПО Донецкуголь составит 57919 руб, а при учете полнойпотребности предприятия - 695000 руб,Формула изобретенияПодземная установка для искусствен 25 ного охлаждения воздуха, включающая воздухоохладитель, генератор холода,промежуточные теплообменники, включенные соответственно между воздухоохладителем и испарителем генератора холода и30 между воздухоохладителем и конденсатором генератора холода, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при использовании в качестве хладоносителя воДы из системы35 шахтного водоснабжения, вход в межтрубное пространство одного из промежуточныхтеплообменников сообщен с системой шахтного водоснабжения, а его выход - с входомвоздухоохладителя, причем выход воздухоох 40 ладителя сообщен с входом в межтрубаноепространство другого промежуточного теплообменника, сообщенного трубчатой частью смежтрубным пространством конденсатора,при этом первый из промежуточных теплооб 45 менников сообщен с испарителем генераторахолода своей трубчатой частью, а выход межтрубного пространства второго промежуточного теплообменника, сообщенного сконденсатором, сообщен с системой шахтного50 водоснабжения,1765457 Таблица 1 Промежуточный теплообмен ник (поз.9, фиг.З)Воз хоохла итель Генератор холода Промежуточный теплообмен. ник (поз.2,фиг,З)Среда Техническая Техническая водав испэри- вода в кондентеле сато евоздух вода Шахтная воде Шахтная вода ехо выхо ахо выхо ехо выхо вхо еыхо вход выхо ехо выхо вхо выхо вхо выхо 3 Уровень зна. ний Нижний Ве хний 32 24 35 26 12 1415 18 10 8 12 10 21 26 25 30 14 19 18 23 Техническая вода1765457 иг. г Редактор З,Ходако рректор Л.Ливринц з 3367 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Соста Техре ель Т.Кузнецова ,Моргентал