Пластинчатый теплообменник

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Прищепов Михаил Александрович Коротинский Виктор Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Пластинчатый теплообменник, содержащий пакет вертикально установленных теплопередающих пластин, разделенных проставками на каналы для теплого и холодного воздуха и сообщенных входами и выходами с соответствующими распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков, отличающийся тем, что он снабжен устройством для очистки теплообменной поверхности от снега-льда и грязи, которое содержит перфорированные трубы, выполненные с поперечным сечением в виде четырехугольника, раздаточный коллектор, распределительные трубы и электромагнитный клапан, при этом перфорированные трубы установлены вертикально и рядами в каналах для теплого воздуха и двумя ребрами контактируют с теплопередающими пластинами, а их входы через распределительные трубы присоединены к выходам расположенного в раздаточном коллекторе теплого воздуха раздаточного коллектора, вход которого через электромагнитный клапан присоединен к водопроводу горячей воды. 55782009.10.30 2. Пластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен конденсатосборным коллектором, который сообщен с канализацией и наружной средой.(56) 1. Юрков О.И. и др. Опыт конструирования теплообменников и их эксплуатации на фермах // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-4.- 1981.- С. 25. 2. Баротфи И., Рафаи П. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах.- М. ВО Агропромиздат, 1988.- С. 128-129. Предлагаемое техническое решение относится к пластинчатым теплообменникам, которые применяются в отопительно-вентиляционных системах для нагрева приточного воздуха теплотой воздуха, удаляемого из помещений при работе систем. Известна конструкция пластинчатого теплообменника, применяемого в отопительновентиляционных системах животноводческих помещений 1. Известный теплообменник содержит пакет теплопередающих пластин, разделенных теплоизоляционными проставками на каналы для теплого и холодного воздуха, при этом в каналах для теплого воздуха при помощи проставок и направляющих лопаток образованы три хода для теплого воздуха и в канале для холодного воздуха - два хода. Для предотвращения образования снега-льда на поверхности теплопередающих пластин каналов для теплого воздуха каналы теплообменника имеют такие размеры, при которых скорость теплого воздуха, по крайней мере, в 23 раза больше скорости холодного. Теплообменник работает следующим образом. При движении теплого и холодного воздуха по соответствующим каналам теплый воздух передает часть своей тепловой энергии холодному через теплопередающие пластины теплообменника, при этом происходит понижение температуры теплого воздуха и водяные пары, содержащиеся в нем, превращаются в конденсат, увлажняющий поверхности теплопередающих пластин каналов для теплого воздуха и под действием динамического давления теплого воздуха, поступающего в конденсатосборник. Из-за недостаточной очистки теплого воздуха перед поступлением его в теплообменник содержащаяся в нем мелкодисперсная пыль оседает на увлажненных конденсатом поверхностях теплопередающих пластин, в результате чего снижается тепловая мощность теплообменника из-за уменьшения его коэффициента теплопередачи. К недостаткам известной конструкции пластинчатого теплообменника следует отнести сложности его конструкции и эксплуатации, а также большие затраты электроэнергии на прокачку теплообменивающихся воздушных потоков через теплообменник. Сложность конструкции пластинчатого теплообменника обусловлена наличием большого количества ходов в теплообменнике для теплообменивающихся воздушных потоков. Сложность эксплуатации теплообменника обусловлена сложностью очистки теплопередающих пластин от слоя грязи из-за сложной его конфигурации. Большие затраты электроэнергии на прокачку теплообменивающихся воздушных потоков обусловлены большими гидравлическими сопротивлениями теплообменника из-за сложной конфигурации каналов, их размеров и больших скоростей движения воздушных потоков по каналам. Наиболее близким к заявляемой конструкции теплообменника является пластинчатый теплообменник с перекрестноточным движением теплообменивающихся воздушных потоков через него 2. Теплообменник содержит пакет вертикально установленных теплопередающих пластин, разделенных теплоизоляционными проставками на каналы для теплого и холодного воздуха, которые входами и выходами сообщены соответственно с распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков. 2 55782009.10.30 Теплообменник работает следующим образом. При движении теплого и холодного воздуха по соответствующим каналам теплообменника происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты, содержащейся в теплом воздухе. При этом водяные пары, содержащиеся в теплом воздухе, конденсируются на теплопередающих пластинах каналов для теплого воздуха, а скрытая теплота парообразования, выделяющаяся при конденсации паров, идет на нагрев холодного воздуха. Образовавшийся конденсат при температурах наружного воздуха выше -10 С стекает в конденсатосборник, который сообщен с системой канализации. Кроме конденсата на теплопередающие поверхности пластин теплых каналов оседает мелкодисперсная пыль, содержащаяся в теплом воздухе. В результате чего тепловая мощность теплообменника уменьшается по мере увеличения слоя грязи на теплопередающих пластинах. При отрицательных температурах наружного воздуха ниже -10 С конденсат на теплопередающих пластинах превращается в слой снега-льда с грязью, в результате чего конденсат не стекает в конденсатосборник и слой снега-льда растет с понижением температуры наружного воздуха и при температурах наружного воздуха - 25-30 С может перекрыть проходное сечение каналов для теплого воздуха и тем самым сделать теплообменник неработоспособным. Недостатками работы пластинчатого перекрестноточного теплообменника являются пониженные эффективность и надежность работы из-за образования слоя снега-льда с грязью на теплопередающих пластинах теплообменника в холодный период года. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности и надежности работы перекрестноточного пластинчатого теплообменника. Поставленная задача решается тем, что пластинчатый теплообменник, содержащий пакет вертикально установленных теплопередающих пластин, разделенных проставками на каналы для теплого и холодного воздуха и сообщенных входами и выходами с соответствующими распределительными и собирающими коллекторами теплообменивающихся воздушных потоков, снабжен устройством для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, которое содержит перфорированные трубы, выполненные с поперечным сечением в виде четырехугольника, раздаточный коллектор, распределительные трубы и электромагнитный клапан, при этом перфорированные трубы установлены вертикально и рядами в каналах для теплого воздуха и двумя ребрами контактируют с теплопередающими пластинами, а их входы через распределительные трубы присоединены к выходам расположенного в раздаточном коллекторе теплого воздуха раздаточного коллектора, вход которого через электромагнитный клапан присоединен к водопроводу горячей воды. Для удаления конденсата из теплообменника в систему канализации под ним расположен конденсатосборный коллектор, который сообщен с канализацией и наружной средой. Сущность предлагаемой полезной модели пластинчатого теплообменника поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена аксонометрическая схема пластинчатого теплообменника на фиг. 2 - электрическая схема управления работой теплообменника. Пластинчатый теплообменник содержит вертикально установленные теплопередающие пластины 1, разделенные проставками 2, 3 на каналы 4, 5 для теплого и холодного воздуха, которые сообщены входами и выходами с соответствующими распределительными и собирающими коллекторами (на фиг. 1 не показаны) теплообменивающихся воздушных потоков. Пластинчатый теплообменник снабжен устройством для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, которое содержит раздаточный коллектор 6, распределительные трубы 7, перфорированные трубы 8, которые выполнены в поперечном сечении в виде четырехугольника 9, электромагнитный клапан 10 с катушкой 11, конден 3 55782009.10.30 сатосборный коллектор 12, который сообщен с канализационной системой и наружной средой. Перфорированные со всех сторон трубы 8 с поперечным сечением в виде четырехугольника установлены вертикально и рядами в каналах 4 для теплого воздуха и двумя ребрами контактируют с теплопередающими пластинами 1 каналов 4, а их входы через распределительные трубы 7 присоединены к выходам раздаточного коллектора 6, вход которого через электромагнитный клапан 10 присоединен к водопроводу горячей воды 13. Для предотвращения накопления воды в перфорированных трубах 8 в их нижних торцах выполнены водосливные отверстия. Для управления работой пластинчатого теплообменника он дополнительно снабжен(фиг. 2) автоматическим выключателем 14, понижающим трансформатором 15 напряжения сети, электродными датчиками 16, 17 соответственно максимально и минимально допустимых толщин слоя снега-льда в нижней зоне каналов 4 для теплого воздуха,промежуточным реле с катушкой 18 и контактами 19, 20. При этом электродные датчики 16 и 17 расположены в нижней зоне каналов 4 для теплого воздуха и включены последовательно в цепь катушки 18 промежуточного реле, замыкающий контакт 19 которого подключен параллельно электродному датчику 16, который замыкает электрическую цепь,если толщина слоя снега-льда больше максимально допустимой величины, а второй замыкающий контакт 20 этого реле включен последовательно в цепь катушки 11 электромагнитного клапана 10. Пластинчатый теплообменник работает следующим образом. При замыкании выключателя 14 к электросети подключаются понижающий трансформатор 15 и электродвигатели вентиляторов (на фиг. 2 не показаны), которые обеспечивают движение теплого влажного воздуха через каналы 4 и холодного через каналы 5 теплообменника. При движении теплого и холодного воздуха через теплообменник теплый воздух передает часть своей теплоты холодному через теплопередающие пластины 1, при этом водяные пары, содержащиеся в теплом воздухе, конденсируются на холодной поверхности теплопередающих пластин 1, и конденсат стекает в конденсатосборный коллектор 12. Кроме того, на теплопередающие пластины оседает мелкодисперсная пыль, содержащаяся в теплом воздухе. При отсутствии снега-льда на поверхностях пластин теплых каналов электродные датчики 16, 17 толщины слоя снега-льда разомкнуты, при этом катушка 18 промежуточного реле не подключена к напряжению вторичной обмотки трансформатора 15 и контакт 20 реле в цепи катушки 11 электромагнитного клапана 10 разомкнут и электромагнитный клапан закрыт. В закрытом состоянии клапан 10 будет до тех пор, пока толщина слоя снега-льда с грязью не станет больше максимально допустимой величины, контролируемой датчиком 16. Когда величина слоя снега-льда станет больше максимально допустимого значения, то электродные датчики 16 и 17 срабатывают и подключают катушку 18 промежуточного реле к напряжению вторичной обмотки трансформатора 15. Реле срабатывает и замыкает свои контакты 19 и 20. С замыканием контакта 20 к электросети подключается катушка 11 и клапан 10 открывается, при этом горячая вода из водопровода 13 через раздаточный коллектор 6, распределительные трубы 7 и перфорированные трубы 8 подается под напором на поверхности пластин, на которых образовался слой снега-льда и грязи. Под действием горячей воды происходит таяние слоя снега-льда и очистка поверхностей теплопередающих пластин от грязи, при этом загрязненная вода поступает в конденсатосборник 12 и оттуда в канализацию. При замкнутом контакте 19 клапан 10 открыт до тех пор, пока не разомкнет электрическую цепь катушки 18 промежуточного реле электродный датчик 17, который размыкает электрическую цепь тогда, когда толщина слоя снега-льда становится меньше минимально допустимого значения. С размыканием электроцепи катушка 18 промежу 4 55782009.10.30 точного реле обесточивается и реле размыкает контакты 19 и 20, при этом клапан 10 закрывается. Клапан 10 будет закрыт до тех пор, пока слой снега-льда не станет больше максимально допустимого значения. Далее процесс работы пластинчатого теплообменника повторяется. При непрерывной работе вентиляторов, осуществляющих прокачку теплого и холодного воздуха через теплообменник, происходит непрерывный процесс подогрева холодного воздуха за счет теплого воздуха и периодическая очистка теплопередающих пластин от слоя снега-льда и грязи теплой водой, в результате чего повышаются тепловая мощность и надежность работы теплообменника. Таким образом, в процессе работы заявляемого пластинчатого теплообменника происходит достижение поставленной цели повышение эффективности и надежности работы теплообменника за счет периодической очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи при помощи устройства для очистки теплообменной поверхности, которым снабжен теплообменник. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5