Способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ НАГРЕВА ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА В КОЖУХОТРУБНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ(71) Заявитель Синяков Анатолий Леонидович(72) Автор Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Синяков Анатолий Леонидович(57) Способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике, включающий протяжку теплого воздуха через трубы, а холодного - через межтрубное пространство трубного пучка, отличающийся тем, что часть протягиваемого теплого воздуха перекачивают в ресивер, дополнительно подогревают нагревателем и периодически подают через распределительные коллекторы в каждую трубу трубного пучка по установленной внутри ее с кольцевым зазором перфорированной трубе. Фиг. 1 Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам, которые используются в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений для утилизации тепла вытяжного воздуха. 14603 1 2011.08.30 Известен способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике, нагреватель холодного воздуха которого выполнен в виде ротора, содержащего верхнюю и нижнюю трубные доски и пучок теплопередающих труб, концы которых закреплены в трубных досках, защитный сектор, выполненный в виде полого короба, установленный в распределительном коллекторе холодного воздуха теплообменника, перекрывающий частично или полностью каналы холодного воздуха и обеспечивающий поступление части теплого воздуха в каналы холодного воздуха 1. Известный способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике включает в себя протяжку холодного воздуха через трубы, а теплого - через межтрубное пространство трубного пучка непрерывное вращение ротора и подачу части теплого воздуха в каналы холодного воздуха, расположенные в зоне подачи теплого воздуха в межтрубное пространство, с целью удаления слоя снега-льда с наружной поверхности теплопередающих труб для повышения эффективности работы теплообменника. Недостатком известного способа нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике является сложность процесса удаления снега-льда с теплообменной поверхности теплообменника. Сложность процесса удаления снега-льда с теплообменной поверхности обусловлена необходимостью непрерывного вращения массивного ротора-нагревания холодного воздуха. В качестве прототипа выбран способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике, при котором теплый воздух протягивают через трубы, а холодный - через трубное пространство трубного пучка теплообменника 2. В процессе движения воздушных потоков через теплообменник происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты теплого воздуха, при этом понижается температура теплого воздуха и на внутренних поверхностях труб происходит конденсация водяных паров, содержащихся в теплом воздухе. При наружных температурах ниже -10 С конденсат замерзает и образовавшийся слой снега-льда снижает тепловую мощность и надежность работы теплообменника. В ряде случаев удаляют слой снега-льда с теплообменной поверхности путем его таяния теплотой теплого воздуха при прекращении протяжки холодного воздуха через межтрубное пространство. Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы кожухотрубного теплообменника путем очистки теплообменной поверхности от слоя снегальда во всем диапазоне отрицательных температур холодного воздуха при непрерывном движении воздушных потоков через теплообменник. Поставленная задача решается тем, что в способе нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике, включающем протяжку теплого воздуха через трубы, а холодного - через межтрубное пространство трубного пучка, согласно изобретению, часть протягиваемого теплого воздуха перекачивают в ресивер, дополнительно подогревают нагревателем и периодически подают через распределительные коллекторы в каждую трубу трубного пучка по установленной внутри ее с кольцевым зазором перфорированной трубе. На фиг. 1 изображена установка для осуществления способа, разрез по А-А на фиг. 2 на фиг. 2 - то же, вид сверху по В-В на фиг. 1. Установка содержит кожухотрубный теплообменник, корпус 1 которого оборудован распределительными 2, 3 и собирающими 4, 5 коллекторами теплого и холодного воздуха,при этом в корпусе 1 расположены верхняя 6 и нижняя 7 трубные доски и пучок теплопередающих труб 8, концы которых закреплены в трубных досках. Для удаления снега-льда с внутренних поверхностей теплопередающих труб 8 установка снабжена компрессором 9, ресивером 10, нагревателем 11, вентилем 12, магистральным трубопроводом 13, распределительными коллекторами 14, перфорированными трубами 15. При этом внутри теплопередающих труб 8 установлены соосно и с кольцевы 2 14603 1 2011.08.30 ми зазорами перфорированные трубы 15, которые присоединены к магистральному трубопроводу 13, расположенному в распределительном коллекторе теплого воздуха, через распределительные коллекторы 14. Ко входу магистрального трубопровода 13 через вентиль 12 присоединен выход нагревателя 11, вход которого через ресивер 10 и компрессор 9 присоединен к распределительному коллектору теплого воздуха. Установка работает следующим образом. Вытяжной вентилятор протягивает теплый воздух через трубы 8 трубного пучка и выбрасывает его в наружную среду, а приточный - протягивает холодный воздух через межтрубное пространство трубного пучка, после чего подает его в помещение через распределительные воздуховоды. В процессе движения воздушных потоков через теплообменник установки происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты теплого воздуха, при этом водяные пары, содержащиеся в теплом воздухе, при отрицательных температурах наружного воздуха конденсируются на внутренних поверхностях труб 8 и при температурах наружного воздуха ниже -10 С превращаются в слой снега-льда. Слой снега-льда уменьшает тепловую мощность теплообменника, так как уменьшается коэффициент теплопередачи. Кроме того, при длительно стоящих отрицательных температурах (-20-25 С) наружного воздуха слой снега-льда может перекрыть проходное сечение труб 8, и теплообменник становится неработоспособным. Для повышения эффективности и надежности работы теплообменника необходимо периодически удалять слой снега-льда с внутренних поверхностей труб 8 трубного пучка. Для этого подключают к электросети электродвигатель компрессора 9, который перекачивает часть теплого воздуха в ресивер 10, корпус которого теплоизолирован от окружающей среды. После этого открывают вентиль 12, и теплый воздух из ресивера 10 через нагреватель 11, в котором он дополнительно подогревается, магистральный трубопровод 13, распределительные коллекторы 14 и перфорированные трубы 15 поступает в зону образования слоя снега-льда труб 8. Под действием теплого воздуха, подаваемого в зоны снега-льда труб 8, последний тает и таким образом теплообменная поверхность освобождается от слоя снега-льда. Так как температурный напор в теплообменнике постепенно уменьшается от распределительного к собирающему коллектору холодного воздуха, то слой снега-льда имеет максимальную толщину в части рядов труб, расположенных в зоне подачи холодного воздуха в межтрубное пространство. Поэтому для удаления слоя снега-льда с внутренней поверхности труб 8 этих рядов необходимо подавать на 20-30 процентов больше подогретого теплого воздуха, чем в трубы остальных рядов, для одновременного удаления слоя снега-льда с теплообменной поверхности. После этого контролируют рост снега-льда на внутренней поверхности труб 8 и удаляют слой снега-льда предложенным способом. Таким образом, новый способ нагрева холодного воздуха в кожухотрубном теплообменнике позволяет периодически очищать теплообменную поверхность от снега-льда путем подачи предварительно подогретого теплого воздуха в трубы трубчатого пучка в зоне образования слоя снега-льда и тем самым повысить эффективность и надежность работы теплообменника. Источники информации 1.1483191 1, 1989. 2. Баскаков А.П. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. С. 128. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4