Холодогенератор

 

Полезная модель относится к системам хладоснабжения помещений и может быть использована в устройствах, работающих на основе утилизации холода тающего льда или снега. Холодогенератор, включающий теплоизолированный герметичный корпус с теплоизолированной герметичной крышкой и камеру для размещения льда, выполненную в верхней части корпуса холодогенератора, при этом донная часть камеры выполнена в виде контактного трубчатого теплообменника с возможностью протекания через него талой воды, под которым в нижней части корпуса размещен сообщенный с ним гидравлически дополнительный теплообменник, выполненный с возможностью отбора теплоты талой воды, причем донная часть корпуса холодогенератора снабжена патрубком для отвода талой воды, отличающийся тем, что трубкам контактного теплообменника придана форма пятиугольника, нижняя часть которого горизонтальна, стенки вертикальны, а верхняя образована двумя пластинами, наклоненными к вертикали, при этом вертикальные стенки трубок являются общими, причем трубки сообщены с входным и выходным коллекторами, кроме того донная часть камеры сообщена с нижней частью корпуса холодогенератора вертикальными трубками, размещенными в каждой впадине между трубками контактного теплообменника и распределенными по ее длине, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде вертикальных пластин, размещенных с зазором на трубках второго трубчатого регистра, которые сообщены с входным и выходным коллекторами дополнительного теплообменника, причем в пространстве между контактным и дополнительным теплообменниками размещен ороситель, выполненный в виде системы перфорированных горизонтальных трубок параллельных трубкам контактного теплообменника, сообщенных посредством водяного насоса с придонной частью нижней части корпуса холодогенератора, кроме того патрубок для отвода талой воды размещен выше уровня отбора талой воды водяным насосом. Технический результат выражается в интенсификации процессов теплообмена между талой водой снежно-ледяного массива и теплоносителем в дополнительном теплообменнике. 5 ил.

Полезная модель относится к системам хладоснабжения помещений и может быть использована в устройствах, работающих на основе утилизации холода тающего льда или снега.

Известен холодоисточник, включающий теплоизолированный герметичный корпус с теплоизолированной герметичной крышкой и камеру для размещения льда (см. а.с. 1262221, МПК F25D 3/02, 1986 г.).

Недостатком известной конструкции является низкая холодопроизводительность, низкие коэффициенты теплопередачи от тающего массива и воздушной среды к охлаждаемой жидкости, а также малый межрегенерационный период в силу особенности конструкции.

В качестве ближайшего аналога принят холодоисточник, включающий теплоизолированный герметичный корпус с теплоизолированной герметичной крышкой и камеру для размещения льда, выполненную в верхней части корпуса холодоисточника, при этом дно камеры выполнено в виде горизонтального ряда труб контактного теплообменника, выполненных с возможностью стекания талой воды, а под трубами контактного теплообменника размещены горизонтальные ряды труб оросителя, ниже которых, в свою очередь, размещен дополнительный теплообменник в виде экономайзера, снабженного патрубком подвода охлаждаемой жидкости, при этом нижняя часть полости корпуса снабжена водоотводящим патрубком, снабженным краном (см. патент РФ 2413142, МПК F25D 3/02, дата публикации 27.02.2011).

Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность работы экономайзерной ступени, осуществляющей процесс теплопередачи в режиме естественной конвекции, что не позволяет в полной мере использовать энергию утилизируемого холода.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка конструкции холодогенератора с высокой холодопроизводительностью.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в интенсификации процессов теплообмена между талой водой снежно-ледяного массива и теплоносителем в дополнительном теплообменнике благодаря конструктивным решениям теплообменников, устройству дополнительного оросителя и увеличении площади поверхностей теплообмена.

Поставленная задача решается тем, что в холодогенераторе, включающем теплоизолированный герметичный корпус с теплоизолированной герметичной крышкой и камеру для размещения льда, выполненную в верхней части корпуса холодогенератора, при этом донная часть камеры выполнена в виде контактного трубчатого теплообменника с возможностью протекания через него талой воды, под которым в нижней части корпуса размещен сообщенный с ним гидравлически дополнительный теплообменник, выполненный с возможностью отбора теплоты талой воды, причем донная часть корпуса холодогенератора снабжена патрубком для отвода талой воды, трубкам контактного теплообменника придана форма пятиугольника, нижняя часть которого горизонтальна, стенки вертикальны, а верхняя образована двумя пластинами, наклоненными к вертикали, при этом вертикальные стенки трубок являются общими, причем трубки сообщены с входным и выходным коллекторами, кроме того донная часть камеры сообщена с нижней частью корпуса холодогенератора вертикальными трубками, размещенными в каждой впадине между трубками контактного теплообменника и распределенными по ее длине, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде вертикальных пластин, размещенных с зазором на трубках второго трубчатого регистра, которые сообщены с входным и выходным коллекторами дополнительного теплообменника, причем в пространстве между контактным и дополнительным теплообменниками размещен ороситель, выполненный в виде системы перфорированных горизонтальных трубок параллельных трубкам контактного теплообменника, сообщенных посредством водяного насоса с придонной частью нижней части корпуса холодогенератора, кроме того патрубок для отвода талой воды размещен выше уровня отбора талой воды водяным насосом.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

На фиг.1 и фиг.2 показаны вертикальные разрезы холодогенератора.

На фиг.3 и фиг.4 показаны поперечный и продольный разрезы контактного теплообменника с оросителем.

На фиг.5 показаны вертикальные пластины дополнительного теплообменника.

На чертежах показаны теплоизолированный герметичный корпус 1, теплоизолированная герметичная крышка 2, камера 3 для размещения льда, трубки 4 контактного теплообменника, вертикальные пластины 5 и второй трубчатый регистр 6 дополнительного теплообменника, патрубок 7 для отвода талой воды, входной 8 и выходной 9 коллекторы трубок 4 контактного теплообменника, вертикальные трубки 10, входной 11 и выходной 12 коллекторы второго трубчатого регистра 6 дополнительного теплообменника перфорированные горизонтальные трубки 13 оросителя, водяной насос 14.

Теплоизолированный герметичный корпус 1 снабжен двухслойной теплоизоляцией, один слой выполнен с гидроизолирующей пропиткой.

Камера 3 для размещения льда выполнена в верхней части теплоизолированного герметичного корпуса 1 холодогенератора.

Донная часть камеры 3 для размещения льда выполнена в виде трубок 4 контактного теплообменника, которые выполнены с возможностью протекания через них талой воды и сообщены с входным 8 и выходным 9 коллекторами. Кроме того трубки 4 контактного теплообменника имеют поперечное сечение в форме пятиугольника, нижняя часть которого горизонтальна, стенки вертикальны, а верхняя образована двумя пластинами, наклоненными к вертикали, при этом вертикальные стенки трубок 4 являются общими.

Вертикальные пластины 5 дополнительного теплообменника размещены с зазором на трубках второго трубчатого регистра 6 и выполнены в виде профиля с крестообразными насечками, образующими каналы для стекания талой воды для увеличения площади теплообмена.

Движение теплоносителя в дополнительном теплообменнике происходит по схеме снизу-вверх. Вертикальные пластины 5, в которых проходит теплоноситель, соединены уплотнительными кольцами. В пластинах для талой воды соединения выполнены без уплотнительного кольца с целью беспрепятственного стекания сверху вниз.

Кроме того дополнительный теплообменник снабжен патрубком подвода теплоносителя, который через входной коллектор 11 связан с входными отверстиями второго трубчатого регистра 6, выходные отверстия которого связаны с выходным коллектором 12 второго трубчатого регистра 6, который связан с входным коллектором 8 трубок 4 контактного теплообменника, выходной коллектор 9 которых снабжен патрубком для отвода теплоносителя.

Донная часть камеры 3 для размещения льда сообщена с нижней частью теплоизолированного герметичного корпуса 1 холодогенератора вертикальными трубками 10, которые размещены в каждой впадине между трубками 4 контактного теплообменника и распределены по ее длине.

Горизонтальные трубки 13 оросителя выполнены в виде системы перфорированных трубок, параллельных трубкам 4 контактного теплообменника, сообщенных посредством водяного насоса 14 с придонной частью нижней части теплоизолированного герметичного корпуса 1 холодогенератора, при этом горизонтальные трубки 13 оросителя размещены в пространстве между трубками 4 контактного теплообменника и вторым трубчатым регистром 6 дополнительного теплообменника.

Донная часть теплоизолированного герметичного корпуса 1 холодогенератора снабжена патрубком 7 для отвода талой воды, который снабжен краном и размещен выше уровня отбора талой воды водяным насосом 14.

Данная конструкция обуславливает плотное прилегание тающего массива к поверхности теплообмена и распределение талой воды на нижерасположенную ступень.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Ледяной массив заготавливается в холодогенераторе путем постепенного наполнения его водой в течение зимнего периода года и хранится в нем до летнего периода. Отсек ледяного массива выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды с углом стенок к вертикали 1-2° градуса для предотвращения зависания его в процессе таяния.

Холодогенератор устанавливают на открытом воздухе под навесом с открытой теплоизолированной герметичной крышкой 2, предварительно из водяного контура через патрубок 7 для отвода талой воды открытием крана дренируется талая вода. При устойчивой среднесуточной отрицательной температуре наружного воздуха пространство во впадинах между трубками 4 контактного теплообменника уплотняют снегом для предотвращения утечек талой воды при генерировании льда путем наморозки. Затем послойно происходит заполнение теплоизолированного герметичного корпуса 1 путем разбрызгивания воды в камере 3 с контролем процесса намораживания монолитного ледяного массива. После завершения процесса намораживания в холодное время года холодогенератор закрывают теплоизолированной герметичной крышкой 2 лед хранится в нем с температурой внутри не выше 0°C до теплого периода года. В теплый период года включается циркуляция теплоносителя, обеспечивающая процесс таяния льда.

Талая вода попадает на поверхность трубок 4 контактного теплообменника и через вертикальные трубки 10 поступает на перфорированные горизонтальные трубки 13 оросителя, после чего стекает по каналам вертикальных пластин 5 дополнительного теплообменника, обеспечивая дополнительный теплообмен.

При теплообмене происходит прямая передача теплоты за счет контакта талой воды и теплоносителя, циркулирующего в дополнительном теплообменнике. Данная конструкция обусловливает плотное прилегание тающего массива к поверхности теплообмена.

При достижении талой водой определенного уровня в донной части теплоизолированного герметичного корпуса 1, включают водяной насос 14 для отбора талой воды и подачи ее в перфорированные горизонтальные трубки 13 оросителя. При избыточном количестве талой воды включают кран патрубка 7 для ее удаления.

Полезная модель позволяет повысить холодопроизводительность за счет увеличения поверхности теплообмена. Ледяной массив заготавливается в холодогенераторе путем постепенного наполнения его пространства талой водой в течение зимнего периода года и сохраняется до летнего периода.

Холодогенератор, включающий теплоизолированный герметичный корпус с теплоизолированной герметичной крышкой и камеру для размещения льда, выполненную в верхней части корпуса холодогенератора, при этом донная часть камеры выполнена в виде контактного трубчатого теплообменника с возможностью протекания через него талой воды, под которым в нижней части корпуса размещен сообщенный с ним гидравлически дополнительный теплообменник, выполненный с возможностью отбора теплоты талой воды, причем донная часть корпуса холодогенератора снабжена патрубком для отвода талой воды, отличающийся тем, что трубкам контактного теплообменника придана форма пятиугольника, нижняя часть которого горизонтальна, стенки вертикальны, а верхняя образована двумя пластинами, наклоненными к вертикали, при этом вертикальные стенки трубок являются общими, причем трубки сообщены с входным и выходным коллекторами, кроме того, донная часть камеры сообщена с нижней частью корпуса холодогенератора вертикальными трубками, размещенными в каждой впадине между трубками контактного теплообменника и распределенными по ее длине, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде вертикальных пластин, размещенных с зазором на трубках второго трубчатого регистра, которые сообщены с входным и выходным коллекторами дополнительного теплообменника, причем в пространстве между контактным и дополнительным теплообменниками размещен ороситель, выполненный в виде системы перфорированных горизонтальных трубок, параллельных трубкам контактного теплообменника, сообщенных посредством водяного насоса с придонной частью нижней части корпуса холодогенератора, кроме того, патрубок для отвода талой воды размещен выше уровня отбора талой воды водяным насосом.

.



 

Наверх