Аппарат воздушного охлаждения моноблочный комплектный

Авторы патента:

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к аппаратам воздушного охлаждения и может быть использована при создании их новых конструкций.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является интенсификация в аппарате теплоотдачи, снижения транспортных и сборочно-монтажных расходов.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что поверхность охлаждения аппарата, представляющая собой теплообменную секцию, и система подачи воздуха, включающая в себя, по крайней мере, одну вентиляторную установку, объединены в модуль полной заводской готовности общей несущей каркасной металлоконструкцией.

Теплообменная секция аппарата имеет число рядов, преимущественно оребренных, труб от 1 до 10 при их длине L от 3 м до 16 м с числом ходов по трубному пространству от 1 до 40 и изготовлена на давление подаваемого в нее продукта от вакуума до 40,0 МПа и выполнена съемной.

Интенсификация теплоотдачи в аппарате обеспечивается за счет оптимизации проточной части вентиляторных установок, количество которых в аппарате равно, преимущественно, L/4, где L - длина трубы секции и диаметр d которых составляет не более 0,9 ширины секции В.

Каждое рабочее колесо осевого вентилятора закреплено на валу электродвигателя и размещено в собственной проточной части так, что находится перед ним и которая образована пирамидальным диффузором с высотой не менее 0,35·d, корпусом вентилятора, высота которого составляет не менее 0,2·d и коллектором, профилированным плавной кривой, преимущественно эллипсоидом вращения с полуосями, равными: большая от 0,15·d до 0,3·d, малая от 0,1·d до 0,15·d.

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к аппаратам воздушного охлаждения, предназначенных для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред, применяемых в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности и в которых в качестве охлаждающей среды используется наружный воздух, нагнетаемый вентилятором (вентиляторами).

Известны аппараты воздушного охлаждения (см. а.с. СССР №1044942, F28D 7/00, 1983 г., RU 31843, U1 МПК 7 F28D 7/00, F28B 01/06, RU 39394, U1, МПК 7 F28D 7/00) содержащие горизонтально расположенные теплообменные секции с системой подачи на них воздуха вентиляторами и которые смонтированы на пространственной металлоконструкции из стержневых элементов - стоек и ригелей, причем ригели образуют конструкцию с продольными и поперечными поясами.

Недостатком указанных выше аппаратов является их поставка потребителям отдельными узлами, сборками и деталями, что требует выполнения определенного объема сборочно-сварочных, доводочных, наладочных работ на месте монтажа, часто в самых неблагоприятных условиях.

Наиболее близким аналогом к настоящей полезной модели, по совокупности существенных признаков, (прототипом) является техническое решение, раскрытое в патенте RU 55111, U1 МПК F28D 7/00, представляющее собой аппарат воздушного охлаждения блочно-модульный, состоящий из смонтированных на модульном каркасе теплообменной и воздухораспределительных частей, последняя из которых включает в себя привод вентилятора, его корпус (в соответствии с ГОСТ 22270-76 «Оборудование для кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления. Термины и определения» стр.6: часть вентилятора, в которой вращается рабочее колесо, называется «корпус вентилятора», а не коллектор), рабочее колесо вентилятора и диффузор коробчатого типа.

Электродвигатель вентилятора, размещенный перед рабочим колесом, установлен на раме привода, которая с помощью шпилек соединяется с нижним

краем корпуса вентилятора. Этими же шпильками корпус вентилятора присоединяется к опорной металлоконструкции воздухораспределительной части.

Конструктивное оформление аппарата в виде двух модулей позволяет лишь частично уйти при сборке от сварочных и доводочных работ на месте монтажа, но не позволяет в полной мере обеспечить его полную заводскую готовность.

Конструктивное оформление вентиляторного блока по данному патенту говорит о несовершенстве проточной части вентилятора: только отсутствие у корпуса вентилятора плавного коллектора снижает КПД вентилятора на %: от 10 до 15, давление может уменьшиться %: от 10 до 20.

Потери в диффузоре коробчатого типа (случай внезапного расширения движущегося потока воздуха) равняются динамическому давлению потерянной скорости.

Корпус электродвигателя и рама привода занимают значительную часть пространства перед рабочим колесом вентилятора и препятствуют нормальному протеканию воздуха.

С аэродинамической точки зрения эти элементы являются «препятствиями», нарушающими плавное течение воздуха перед рабочим колесом и создающими дополнительные потери энергии.

Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью «аппарат воздушного охлаждения моноблочный комплектный» является интенсификация в нем теплоотдачи, снижение транспортных и сборочно-монтажных расходов, улучшение условий его эксплуатации и ремонтопригодности.

Технический результат достигается тем, что аппарат воздушного охлаждения, состоящий из поверхности охлаждения, представляющей собой теплообменную секцию, и системы подачи воздуха, которая включает в себя, по крайней мере, одну вентиляторную установку, и которые объединены в единое целое общей несущей каркасной металлоконструкцией, является моноблочным комплектным изделием полной заводской готовности, обеспечивающим интенсификацию в нем теплопередачи за счет снижения аэродинамического сопротивления проточной части его вентиляторной установки (установок) путем оптимизации ее геометрии.

Теплообменная секция представляет собой трубный пучок, собранный из, преимущественно оребренных, труб и имеет входные и выходные распределительные камеры, содержащие трубные решетки в которых, преимущественно сваркой, крепятся трубы с уклоном в их осевом направлении от 0 мм до 60 мм. Число рядов труб может составлять от 1 до 10 при их длине от 3 м до 16 м с

числом ходов по трубному пространству от 1 до 40. Одна из камер выполнена плавающей, трубный пучок с ее стороны установлен с возможностью продольного перемещения для компенсации его теплового удлинения.

Конструктивное исполнение трубного пучка выбирается в зависимости от параметров и вида охлаждаемого продукта.

Секция выполняется для охлаждения продукта подаваемого в нее с давлением от вакуума до 40 МПа и изготовлена съемной, что повышает ремонтопригодность аппарата.

В качестве внешней охлаждающей среды используется наружный воздух, система подачи которого включает в себя, по крайней мере, одну вентиляторную установку, при включении которой в работу поток воздуха, подаваемый ею, обдувает трубный пучок, через теплообменную поверхность которого происходит теплообмен между воздухом и проходящим через него охлаждаемым продуктом.

Коллектор плавного входа, корпус вентилятора и пирамидальный диффузор, обеспечивающий своей верхней частью присоединение вентиляторной установки к теплообменной секции, образуют ее проточную часть.

Под теплообменной секцией аппарата установлено количество осевых вентиляторов, равное, преимущественно, L/4, где L - длина трубы теплообменной секции и диаметр которых составляет не более 0,9 ширины теплообменной секции В. Их рабочие колеса приводятся во вращение электродвигателями, выпускаемыми НП АО «ЭЛЕКТРОМАШ», ХК ОАО «Привод» и другими производителями, причем электродвигатель установлен в проточной части вентиляторной установки так, что рабочее колесо расположено перед ним.

Теплообменная секция и вентиляторные установки объединяются в моноблок полной заводской готовности несущей каркасной металлической конструкцией, верхний пояс ригелей рамы которой образует опорную поверхность под тепло-обменную секцию, а внутри ее каркаса размещены и закреплены вентиляторные установки, причем размеры моноблока в сборе не превышают железнодорожный габарит погрузки 1-Т по ГОСТ 9238-83 «Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм».

Расстояние от нижней части коллектора вентилятора до монтажного основания определяется, преимущественно, длиной опорных стоек, которые могут поставляться отдельным тарным местом. Верхняя часть опорных стоек крепится к нижнему поясу ригелей рамы металлоконструкции, а нижняя часть стоек закреплена

на монтажном основании. Выбор длины опорных стоек и необходимость их применения определяется условиями эксплуатации и размещения аппарата.

Аппарат может транспортироваться как железнодорожным, так и специализированным автомобильным транспортом.

При необходимости предотвращения переохлаждения продукта в зимнее время аппарат может комплектоваться узлом системы внешней или внутренней рециркуляции нагретого воздуха.

Возможность осуществления технического решения, заявленного полезной моделью, поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее:

На фиг.1 изображен вид аппарата сбоку;

На фиг.2 изображен вид аппарата с торца;

На фиг.3 изображено схематически сечение А-А по фиг.1;

В соответствии с существом данной полезной модели аппарат воздушного охлаждения моноблочный комплектный изображен на фиг.1 и фиг.2 и состоит из поверхности охлаждения в виде теплообменной секции 1, представляющей собой трубный пучок, собранный из, преимущественно оребренных, труб и имеющим входные и выходные камеры, содержащие трубные решетки в которых, преимущественно сваркой, крепятся трубы с уклоном в их осевом направлении от 0 до 60 мм. Число рядов труб при их длине от 3 м до 16 м может составлять от 1 до 10 с числом ходов по трубному пространству от 1 до 40. Одна из камер выполнена плавающей и со стороны которой пучок установлен с возможностью продольного перемещения при его тепловом удлинении.

Секция предназначена для охлаждения продукта подаваемого в нее с давлением от вакуума до 40 МПа и выполнена съемной, что повышает ремонтопригодность аппарата.

В качестве внешней охлаждающей среды используется наружный воздух, система подачи которого включает в себя, по крайней мере (см. фиг.1 и фиг.3) одну вентиляторную установку 2 при включении которой в работу поток воздуха, подаваемый ею, обдувает трубный пучок, через теплообменную поверхность которого происходит теплообмен между воздухом и проходящим через него охлаждаемым продуктом.

Коллектор плавного входа 3, корпус вентилятора 4 и пирамидальный диффузор 5 образуют проточную часть вентиляторной установки, причем пирамидальный диффузор 5 обеспечивает своей верхней частью присоединение проточной части вентиляторной установки 2 к теплообменной секции 1.

Наружный воздух, используемый в качестве внешней охлаждающей среды, подается на трубы теплообменной секции установленными снизу ее осевыми вентиляторами (вентилятором), количество которых в аппарате равно, преимущественно, L/4, где L - длина трубы секции и диаметр d которых составляет не более 0,9·B.

Рабочие колеса 6 вентиляторов приводятся во вращение электродвигателями 7, преимущественно типа ВАСО, серийного производства, например, НП АО «ЭЛЕКТРОМАШ»; ХК ОАО «Привод» и других производителей аналогичной продукции, устанавливаемая мощность которых выбирается из заводской номенклатуры под каждый конкретный аппарат.

Каждое рабочее колесо 6, закрепленное на валу электродвигателя 7, размещено в собственной проточной части, причем электродвигатель 7 закреплен в проточной части вентилятора так, что рабочее колесо 6 находится перед ним, а верхняя часть диффузора, обеспечивающая возможность его присоединения к теплообменной секции, представляет собой прямоугольник с соотношением сторон: f<L/Z и q<В, где: L - длина трубы секции, Z - число вентиляторов, В - ширина секции, f - продольная сторона прямоугольника, q - поперечная сторона прямоугольника.

Коллектор плавного входа 3 выполняется в продольном сечении профилированным плавной кривой, преимущественно эллипсоидом вращения с полуосями, равными: с от 0,15·d до 0,3·d, е от 0,1·d до 0,15·d.

Высота корпуса вентилятора а составляет не менее 0,2·d, а высота диффузора b не менее 0,35·d.

Оптимальное расстояние h от нижней части коллектора до монтажного основания составляет от 0,6·d до 0,8·d.

Для предотвращения рециркуляции воздуха проточные части вентиляторных установок разделены между собой и герметизированы.

Теплообменная секция и вентиляторные агрегаты объединяются в моноблок полной заводской готовности (см. фиг.1, фиг.2) несущей каркасной металлической конструкцией 8, размеры которой не выходят за железнодорожный габарит погрузки 1-Т по ГОСТ 9238-83 «Габариты приближения строений и подвижного

состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм», верхний пояс ригелей рамы 9 образует опорную поверхность для теплообменной секции 1, а нижней пояс ригелей рамы 10 конструкции 8 служит местом крепления опорных стоек 11, соединяющих моноблок аппарата с монтажной поверхностью 12, причем внутри каркаса металлической конструкции размещены и закреплены вентиляторные установки. Выбор длины опорных стоек и необходимость их применения определяется условиями эксплуатации и размещения аппарата.

Результаты проектно-конструкторских и производственно-технологических работ свидетельствуют, что создание аппарата воздушного охлаждения по предлагаемому техническому решению позволит повысить эффективность его теплообмена и достигнуть снижения объема сборочно-сварочных работ на месте монтажа в полевых условиях во всех случаях его применения.

1. Аппарат воздушного охлаждения моноблочный комплектный, состоящий из поверхности охлаждения в виде теплообменной секции шириной В, представляющей собой трубный пучок с распределительными камерами, одна из которых выполняется плавающей и со стороны которой пучок установлен с возможностью продольного перемещения при своем тепловом удлинении, и системы подачи воздуха, которая включает в себя, по крайней мере, одну вентиляторную установку, отличающийся тем, что его поверхность охлаждения и система подачи воздуха объединены в моноблок полной заводской готовности несущей каркасной металлической конструкцией и размеры которого не выходят за железнодорожный габарит погрузки 1-Т.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что его теплообменная секция, имеющая число рядов, преимущественно оребренных, труб от 1 до 10 при их длине L от 3 м до 16 м с числом ходов по трубному пространству от 1 до 40 и закрепленных в трубных решетках, преимущественно, сваркой, изготовлена на давление подаваемого в нее продукта от вакуума до 40,0 МПа и выполнена съемной.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что подача воздуха на его поверхность охлаждения осуществляется осевыми вентиляторами, количество которых, преимущественно, равно L/4 и диаметр которых составляет не более 0,9·В, причем рабочее колесо каждого осевого вентилятора закреплено на валу электродвигателя, преимущественно типа ВАСО, и размещено в собственной проточной части так, что находится перед электродвигателем.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что проточная часть каждой вентиляторной установки системы подачи воздуха сформирована коллектором плавного входа, который выполняется в продольном сечении профилированным плавной кривой, преимущественно эллипсоидом вращения с полуосями, равными: большая от 0,15·d до 0,3·d, малая от 0,1·d до 0,15·d, корпусом вентилятора, высота которого составляет не менее 0,2·d и пирамидальным диффузором с высотой не менее 0,35·d, причем оптимальное расстояние от нижней части коллектора вентиляторной установки до монтажного основания составляет от 0,6·d до 0,8·d и для предотвращения рециркуляции воздуха проточные части вентиляторных установок разделены между собой и герметизированы.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что верхний пояс ригелей рамы несущей каркасной металлоконструкции, ширина которой не выходит за железнодорожный габарит погрузки 1-Т, образует опорную поверхность для теплообменной секции, а нижний пояс ригелей рамы конструкции служит местом крепления, преимущественно, опорных стоек, соединяющих моноблок аппарата с монтажной поверхностью, причем внутри каркаса металлической конструкции размещены и закреплены вентиляторные установки.