Вертикальный кожухотрубный теплообменник

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Синица Светлана Ивановна Вербило Андрей Анатольевич Андрейченко Алла Евгеньевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб, устройство с электромагнитным клапаном и перфорированными трубами для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, отличающийся тем, что он снабжен программным реле времени, а устройство для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи выполнено из водонапорного бака, нижняя стенка которого изготовлена в виде дополнительной трубной доски, отверстия в которой соосны с отверстиями верхней трубной доски, и в которых установлены и закреплены входы перфорированных труб горячей воды, количество которых равно числу труб трубного пучка теплообменника, при этом водонапорный бак, присоединенный через электромагнитный клапан 57532009.12.30 к водопроводу горячей воды, расположен в кожухе теплообменника над его верхней трубной доской с вертикальным зазором, который сообщен с распределительным коллектором теплого воздуха теплообменника, в трубах трубного пучка которого установлены соосно с кольцевыми зазорами перфорированные трубы устройства для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, а программное реле времени присоединено входом и выходом к оборудованной автоматическим выключателем электросети, к которой также подключена катушка электромагнитного клапана через контакт реле времени.(56) 1. Баскаков А.П. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. - С. 128. 2. Патент на полезную модель 4863, МПК 24 3/00. Предлагаемое техническое решение относится к вертикальным кожухотрубным теплообменникам, которые в отопительно-вентиляционных системах производственных помещений осуществляют нагрев приточного воздуха частью теплоты, содержащейся в удаляемом из помещений воздухе. Известна конструкция вертикального кожухотрубного теплообменника 1. Теплообменник содержит оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором расположены верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб. Известный теплообменник работает следующим образом. Приточный и вытяжной вентиляторы обеспечивают непрерывное движение теплого воздуха по трубам и холодного воздуха по межтрубному пространству трубного пучка. При движении теплого и холодного воздуха через теплообменник происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты, содержащейся в теплом воздухе, при этом водяные пары, содержащиеся в теплом воздухе, конденсируются на внутренней поверхности теплопередающих труб и при низких наружных температурах (ниже -10 С) на внутренней поверхности труб образуется слой снега-льда, который уменьшает тепловую мощность теплообменника. К недостаткам теплообменника следует отнести пониженную эффективность и надежность работы. Пониженная эффективность работы обусловлена снижением тепловой мощности теплообменника при температурах наружного воздуха ниже -10 С из-за образования на внутренней поверхности теплопередающих труб пучка слоя снега-льда. Пониженная надежность работы обусловлена возможностью перекрытия проходного сечения труб слоем снега-льда при длительно стоящих температурах наружного воздуха(-20-25 С), в результате чего теплообменник становится неработоспособным. Наиболее близким к заявляемой конструкции вертикального кожухотрубного теплообменника является теплообменник, оборудованный устройством для очистки теплообменной поверхности от снега-льда и грязи 2. Этот теплообменник содержит оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором расположены трубные доски и пучок теплопередающих труб, устройство для очистки теплообменной поверхности от снега-льда и грязи, которое содержит патрубки, количество которых равно числу труб трубного пучка, перфорированные трубы, электромагнитный клапан и регулятор уровня воды, при этом датчик регулятора уровня воды установлен в распределительном коллекторе теплого воздуха теплообменника, в котором расположены перфорированные трубы,подключенные к водопроводу горячей воды через электромагнитный клапан, а патрубки установлены со стороны верхней трубной доски соосно и с кольцевыми зазорами внутри труб трубного пучка и их входы расположены выше датчика регулятора уровня воды. 2 57532009.12.30 Известный вертикальный кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. При движении теплого воздуха по трубам трубного пучка и холодного через межтрубное пространство этого пучка происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты,содержащейся в теплом воздухе, и скрытый теплотой парообразования, выделяющейся при конденсации водяного пара, содержащегося в теплом воздухе, на внутренних поверхностях труб. Кроме того, на внутренние поверхности теплопередающих труб оседает мелкодисперсная пыль, содержащаяся в теплом воздухе, в результате чего образуется слой грязи, уменьшающей тепловую мощность теплообменника. Кроме того, конденсат, образующийся на внутренней поверхности труб, при температурах наружного воздуха ниже -10 С, превращается в слой снега-льда, который также снижает тепловую мощность теплообменника и понижает его надежность работы из-за возможности перекрытия проходного сечения труб слоем снега-льда. Для повышения эффективности и надежности работы контролируют толщину слоя снега-льда и грязи и периодически удаляют слой снега-льда и грязи путем подачи горячей воды на теплообменную поверхность. Для этого открывают электромагнитный клапан и горячая вода поступает в распределительный коллектор теплого воздуха и из него через кольцевые зазоры поступает на внутренние поверхности труб трубного пучка. Под действием теплоты воды тает слой снега-льда и удаляется грязь с внутренней поверхности теплопередающих труб. Повторное удаление слоя снега-льда и грязи с теплообменной поверхности осуществляется через некоторое время с учетом образования слоя снега-льда и грязи на теплообменной поверхности. К недостатку известного теплообменника следует отнести пониженную эффективность работы. Пониженная эффективность работы теплообменника обусловлена тем, что устройство для очистки теплообменной поверхности от снега-льда и грязи не полностью удаляет грязь с теплообменной поверхности, так как вода на теплообменную поверхность поступает самотеком, а не под давлением. Кроме того, пониженная эффективность работы теплообменника обусловлена несвоевременной очисткой теплообменной поверхности устройством для очистки, работой которого управляет человек. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы вертикального кожухотрубного теплообменника. Поставленная задача решается тем, что известный вертикальный кожухотрубный теплообменник, содержащий оборудованный распределительными и собирающими коллекторами теплого и холодного воздуха кожух, в котором расположены основные верхняя и нижняя трубные доски и пучок теплопередающих труб устройство с электромагнитным клапаном и перфорированными трубами для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, снабжен программным реле времени, а устройство для очистки теплообменной поверхности выполнено из водонапорного бака, нижняя стенка которого изготовлена в виде дополнительной трубной доски, отверстия в которой соосны с отверстиями верхней трубной доски, и в которых установлены и закреплены входы перфорированных труб горячей воды, количество которых равно числу труб трубного пучка теплообменника, при этом водонапорный бак, присоединенный через электромагнитный клапан к водопроводу горячей воды, расположен в кожухе теплообменника над его верхней трубной доской с вертикальным зазором, который сообщен с распределительным коллектором теплого воздуха теплообменника, в трубах трубного пучка которого установлены соосно и с кольцевыми зазорами перфорированные трубы устройства для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, а программное реле времени присоединено входом и выходом к оборудованной автоматическим выключателем электросети, к которой также подключена катушка электромагнитного клапана через контакт реле времени. 3 57532009.12.30 Сущность предлагаемой полезной модели вертикального кожухотрубного теплообменника поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена схема предлагаемого теплообменника, продольный разрез по АА на фиг. 2 на фиг. 2 - разрез по В-В на фиг. 1 на фиг. 3 - схема управления работой устройства для очистки теплообменной поверхности от снега-льда и грязи. Вертикальный кожухотрубный теплообменник содержит кожух 1, распределительные 2,3 и собирающие 4, 5 коллекторы соответственно холодного и теплого воздуха, верхнюю 6 и нижнюю 7 трубные доски, в которых закреплены концы теплопередающих труб 8 трубного пучка, устройство для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, содержащее электромагнитный клапан 9 с катушкой 10 и перфорированные трубы 11. Теплообменник снабжен программным реле времени 12, а устройство для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи выполнено из водонапорного бака 13,нижняя стенка которого изготовлена в виде дополнительной трубной доски 14, отверстия 15 в которой соосно с отверстиями 16 верхней трубной доски 6, и в которых установлены и закреплены входы перфорированных труб 11 горячей воды, количество которых равно числу труб 8 трубного пучка теплообменника, при этом водонапорный бак 13, присоединенный через электромагнитный клапан 9 с катушкой 10 к водопроводу горячей воды,расположен в кожухе 1 теплообменника над его верхней трубной доской 6 с вертикальным зазором , который сообщен с распределительным коллектором 3 теплого воздуха теплообменника, в трубах 8 трубного пучка которого установлены соосно и с кольцевыми зазорами перфорированные трубы 11 устройства для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, а программное реле времени 12 присоединено входом и выходом к оборудованной автоматическим выключателем 17 электросети, к которой также подключена катушка 10 электромагнитного клапана 9 через контакт 18 реле времени 12. Заявляемый вертикальный кожухотрубный теплообменник работает следующим образом. При замыкании автоматического выключателя 17 начинают непрерывно работать приточный и вытяжной вентиляторы (на фиг. 1-3 не показано), при этом вытяжной вентилятор протягивает теплый воздух из распределительного коллектора 3, через теплопередающие трубы 8 трубного пучка, собирающий коллектор 5 и выбрасывает его в окружающую среду, а приточный вентилятор протягивает холодный воздух из распределительного коллектора 2 через межтрубное пространство трубного пучка, собирающий коллектор 4 и подает его в помещение через распределительные воздуховоды. При движении теплого воздуха по трубам, а холодного через межтрубное пространство трубного пучка происходит нагрев холодного воздуха частью теплоты, содержащейся в теплом воздухе, и скрытой теплотой парообразования, выделяющейся при конденсации водяного пара, содержащегося в теплом воздухе, на внутренней поверхности труб 8. При конденсации водяного пара на внутренние поверхности труб 8 оседает также пыль, содержащаяся в теплом воздухе, в результате чего образуется слой грязи, уменьшающий тепловую мощность теплообменника. Кроме того, конденсат, образующийся на внутренней поверхности труб 8, при температурах наружного воздуха ниже -10 С превращается в слой снега-льда и грязи, существенно снижающий тепловую мощность теплообменника, т.е. теплообменник работает неэффективно. Для повышения эффективности работы необходимо эффективно и своевременно удалять слой снега-льда и грязи. Эту задачу выполняет новая конструкция устройства для очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи, работающее в автоматическом режиме (фиг. 3). Прежде всего задаем программу работы реле времени 12 реле, например, должно замыкать контакт 18 восемь раз в сутки на 5 минут каждый раз. 4 57532009.12.30 При замкнутом контакте 18 срабатывает электромагнитный клапан 9 с катушкой 10,при этом горячая вода из водопровода поступает в водонапорный бак 13, и из него в перфорированные трубы 11, установленные соосно и с кольцевыми зазорами в трубах 8. В этом случае горячая вода под напором через перфорированные трубы 11 подается на внутренние поверхности труб 8, на которых находится слой снега-льда и грязи. Под действием теплоты воды тает слой снега-льда и под напором воды очищается от грязи теплообменная поверхность. После этого моющая вода с грязью поступает в расположенный в собирающем коллекторе теплого воздуха конденсатосборник и из него - в канализацию. Подача воды на теплообменную поверхность будет продолжаться в течение 5 минут, через которые разомкнется контакт 18 и клапан 9 закроется. Следующий сеанс очистки начнется через 3 часа, при этом реле 12 замкнет контакт 18 и начнется процесс очистки теплообменной поверхности от слоя снега-льда и грязи. Таким образом, в процессе работы заявляемого вертикального кожухотрубного теплообменника происходит достижение поставленной цели повышение эффективности работы теплообменника за счет более полного и своевременного удаления 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