Установка для термоподготовки воды на предприятиях аквакультуры

 

Полезная модель относится к области промышленного рыбоводства, к системам для нагрева и охлаждения подпитывающей воды на предприятиях аквакультуры. Установка содержит механический фильтр, биофильтры, дегазатор, бактерицидную лампу и бассейны, а также холодильный контур, включающую в себя испаритель, конденсатор, компрессор, теплообменник, насос подпитки воды, насос сброса воды, коллекторы воды, запорные вентили. Она позволяет при необходимости нагревать, охлаждать или не подвергать поступающую подпитку термообработке. Позволяет повысить эффективность работы установки. 5 илл.

Установка относится к области промышленного рыбоводства, а точнее, к системам для нагрева и охлаждения подпитывающей воды на предприятиях аквакультуры, занимающихся разведением водных организмов в установках замкнутого водообеспечения.

Известна установка для термоподготовки воды в водоемах автономного действия (Патент РФ на полезную модель 80543, МПК F24J 2/02, F25B 29/00, опубл. 10.02.2009 г.), содержащая фотобатареи, ветрогенератор, аккумулятор электрической энергии, логический блок управления температурными параметрами воды и работой теплового наcoca, водяные циркуляционные контуры и холодильный контур, состоящий из последовательно подключенных через соленоидные вентили испаритель, компрессор, конденсатор, ресивер, регулирующий вентиль и дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с ресивером через соленоидный и терморегулирующий вентили, а другой - к компрессору через соленоидный вентиль к всасывающей линии гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии, а также дополнительно подключенная одной стороной к линии связи испарителя с ресивером либо через соленоидный вентиль, либо через соленоидный и терморегулирующий вентили, а с другой стороны - к компрессору через два соленоидных вентиля, установленных на всасывающей и нагнетательной линиях последнего, либо через соленоидный и барорегулирующий вентиль «до себя» к всасывающей линии компрессора, льдонакопительная часть гелиоэнергетического термотрансформатора, а в водяные циркуляционные контуры дополнительно введены тепловые термоизолирующие устройства и через электромеханические задвижки льдонакопительная часть термотрансформатора и гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии. В холодильном контуре дополнительно установлен биогенератор, соединенный параллельно одной стороной с линией связи теплообменника и регулирующего вентиля испарителя и теплообменника, а другой стороной - с всасывающей линией компрессора через соленоидный вентиль, водяной циркуляционный контур подогреваемой воды имеет гелиоэнергетический термотрансформатор сорбционного типа циклического действия, соединенный через электомеханические задвижки с его нагревательной частью и абсорберами, и дополнительный биогенератор, соединенный параллельно через электромеханические задвижки с водяным контуром.

Недостатком такой установки является то, что ее использование возможно в южных областях, где достаточно солнечной энергии для обеспечения ее нормального функционирования на естественных и искусственных водоемах. В климатических условиях северных территорий целесообразней выращивание рыб и водных организмов в установках замкнутого водообеспечения, что позволяет свести к минимуму резкие колебания температур, влияющие на процесс разведения рыб и водных организмов. Наличие фотопанелей, ветрогенератора, гелиоэнергетических теплоаккумуляторов накладывает определенные условия в области территориального размещения устройства. Установка биогенераторов оправдана только при наличии источника доступных биомасс. При отсутствии больших площадей для предприятия и необходимости транспортировки биомасс, применение данной установки не всегда целесообразно для предприятий аквакультуры.

В качестве ближайшего аналога выбрана установка для термоподготовки воды (Авт. свид. СССР 653489, МПК F25B 29/00, опубл. 25.03.1979 г.), содержащая холодильный контур, включающий компрессор, испаритель, конденсатор и связанный с ним водяной циркуляционный контур, в котором установлены емкости и насосы. С целью создания оптимальных температурных режимов, установка дополнительно содержит логический блок управления с датчиками, установленными в емкостях, а в холодильный контур введен теплообменник воздушного охлаждения, подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидный вентиль, а другой - к компрессору через два переключателя, установленные на всасывании и нагнетании последнего.

Описанная установка для термоподготовки воды является недостаточно эффективной из-за сложности технического исполнения холодильного контура. Переключаемые по сигналу логического блока линии потока хладагента позволяют нагревать воду в холодное время года и охлаждать в летний период, но в связи с тем, что конденсатор и испаритель это различные по конструкции аппараты, при переключении потоков хладагента установка будет работать в нестабильном режиме, что снижает ее эффективность. Кроме того, в установке в период ее работы в режиме теплового насоса не предусмотрена возможность использования теплоты отработанной воды для подогрева свежей подпитывающей воды с целью снижения издержек на подогрев воды, что также отражается на ее эффективности.

Полезная модель решает задачу повышения эффективности установки для термоподготовки воды, в период работы в режиме теплового насоса, посредством использования тепла отработанной воды для подогрева свежей подпитывающей воды за счет перераспределения тепла между потоками отработанной и подпитывающей воды в теплообменнике.

Для достижения необходимого технического результата в известной установке термоподготовки воды, содержащей холодильный контур, включающий компрессор, испаритель, конденсатор и теплообменник, подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором, а другой - к компрессору, связанный с холодильным контуром водяной циркуляционный контур, в котором установлены емкости и насосы, предлагается связать водяной циркуляционный контур посредством системы запорных вентилей с теплообменником и снабдить коллекторами для накопления подпитывающей и отработанной воды.

Снабжение водяного циркуляционного контура системой запорных вентилей и коллекторами позволит максимально использовать теплоту отработанной воды и предварительно подогревать свежую подпитывающую воду в теплообменнике за счет перераспределения теплоты между потоками. Также изменение водяного циркуляционного контура позволит при необходимости нагревать, охлаждать или не подвергать поступающую в установку замкнутого обеспечения подпитку термообработке, изменяя направления потоков воды путем открытия (закрытия) запорных вентилей, без изменения функционального назначения аппаратов холодильного контура.

На прилагаемых к описанию схемах представлено:

на фиг.1 - предлагаемая установка для термоподготовки воды на предприятиях аквакультуры;

на фиг.2 - график зависимости температуры подпитывающей воды от месяца года;

на фиг.3 - график зависимости электрической мощности, потребляемой двигателем теплового насоса для нагрева подпитывающей воды, от месяца года;

на фиг.4 - график зависимости экономических затрат на термоподготовку подпитывающей воды от месяца года;

на фиг.5 - график зависимости электрической мощности, потребляемой двигателем теплового насоса для нагрева подпитывающей воды, от месяца года в установке с теплообменником и без него.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - механический фильтр; 2 - биофильтр; 3 - дегазатор; 4 - бактерицидная лампа; 5 - бассейн; 6 - испаритель; 7 - конденсатор; 8 - компрессор; 9 - пластинчатый теплообменник; 10 - насос подпитки воды; 11 - насос сброса воды; 12 - коллектор для отработанной воды; 13 - коллектор для подпитывающей воды; 14-31 - запорные вентили.

Установка содержит механический фильтр 1, биофильтры 2, дегазатор 3, бактерицидную лампу 4 и бассейны 5, а также холодильный контур, включающую в себя испаритель 6, конденсатор 7, компрессор 8, теплообменник 9, насос подпитки воды 10, насос сброса воды 11, коллекторы воды 12 и 13, запорные вентили 14-31.

Установка работает следующим образом.

При необходимости нагрева подпитывающей воды холодильный контур работает в режиме теплового насоса. Вентили 22, 31, 17, 16, 21, 26, 28, 19, 18, 25, 29 открыты. Остальные вентили закрыты. Вода насосом подпитки воды 10 подается в коллектор 13, из которого через вентиль 22 в пластинчатый теплообменник 9, где нагревается до температуры около +14°С водой идущей из бассейна 5 через вентиль 26, далее через вентили 31 и 17 вода поступает в конденсатор теплового насоса 7, где нагревается за счет теплоты конденсации хладагента установки теплового насоса до рабочей температуры и через вентили 16 и 21 подается в фильтры для дальнейшей подготовки перед подачей ее в бассейны 5. Вода из бассейнов 5 насосом 11 через вентиль 26 подается в пластинчатый теплообменник 9, где частично нагревает подпитывающую воду, подающуюся в установку. Из теплообменника 9 через вентили 28 и 19 вода поступает в испаритель 6, где охлаждается, отдавая теплоту кипящему холодильному агенту, который после преобразования передает ее подпитывающей воде в конденсаторе 7. Отработанная вода через вентили 18, 25, и 29 сбрасывается из системы.

При необходимости охлаждения воды холодильный контур работает в режиме холодильной машины. Вентили 23, 18, 19, 20, 27, 17, 16, 24, 29 - открыты. Остальные вентили закрыты. Вода насосом 10 из коллектора 13, через вентили 23 и 18 подается в испаритель 6, где охлаждается кипящим хладагентом до требуемой температуры и через вентили 19 и 20 подается в фильтры для дальнейшей подготовки перед подачей ее в бассейны 5. Вода, сбрасываемая из бассейнов 5, насосом 11 подается через вентили 27 и 17 в конденсатор для охлаждения горячих паров идущих из компрессора и их конденсации, а затем через вентили 16, 24 и 29 отработанная вода сбрасывается из системы.

В случае если свежая подпитывающая вода имеет необходимую температуру и не нуждается в дополнительной термоподготовке, вентили 14, 15, 29 - открыты. Остальные вентили закрыты. Вода насосом 10 через вентиль 14 подается в механический фильтр 1, затем в биофильтры 2, далее подготавливается посредством дегазатора 3 и бактерицидной лампы 4 и попадает в бассейны 5. Сбрасывается вода из бассейнов 5 насосом 11 через вентиль 15 и 29.

Термоподготовка воды требует наличия, как теплообменных аппаратов, так и холодильных машин. Применение тепловых насосов для нагрева воды и ее охлаждения является более экономичным, поскольку позволяет также снизить затраты на необходимое оборудование. Наличие теплообменника делает применение холодильного контура, работающего в режиме теплового насоса, экономически целесообразным, и использование отработанной воды в качестве источника низкопотенциального тепла позволит снизить затраты на термоподготовку и стабилизировать потребление электроэнергии предприятием в холодное время года.

Для оценки эффективности применения предлагаемой установки для термоподготовки подпитывающей воды был выполнен сравнительный технико-экономический анализ для одного из предприятий Калининградской области, на котором проектируется установка замкнутого водообеспечения. Вода на подпитку поступает с температурой, изменяющейся в зависимости от месяца года (фиг.2), объем подпитки и сброса воды из системы - 70 м3 в сутки, подогрев воды до 25°С, стоимость 1кВт·ч электроэнергии 2,3 руб. В результате были получены значения электрической мощности, потребляемой двигателем теплонасосной установки (фиг.3), и затраты на термоподготовку подпитывающей воды (фиг.4), которые показали, что применение предлагаемой установки для термоподготовки воды позволит стабилизировать температурный режим работы теплонасосной установки, уменьшить мощность ее электродвигателя и снизить затраты на подогрев поступающей подпитывающей воды в 1,5-1,8 раза в зависимости от месяца (фиг.5).

Установка для термоподготовки воды, содержащая холодильный контур, включающий компрессор, испаритель, конденсатор и теплообменник, подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором, а другой - к компрессору, связанный с холодильным контуром водяной циркуляционный контур, в котором установлены емкости и насосы, отличающаяся тем, что водяной циркуляционный контур связан посредством системы запорных вентилей с теплообменником и снабжен коллекторами для накопления подпитывающей и отработанной воды.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для подачи холодной и горячей воды в гидравлические магистрали санитарно-технических устройств локомотивов, служебных и пассажирских вагонов

Изобретение относится к устройствам для поиска подземных коммуникаций и может быть использовано при строительстве и эксплуатации сервисных линий: общего применения, кабельного телевидения, газопровода, связи, сточных вод и канализации, водопровода, силовых и пр

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к внутрипромысловому оборудованию для разделения продукции добывающих скважин на нефть, нефтяной газ и воду, и может быть использовано как звено в комплексных системах сбора, транспорта и подготовки скважинной жидкости
Наверх