Устройство утилизации теплоты и холода

Изобретение предназначено для применения в вентиляции и кондиционировании воздуха, а также может найти применение в энергосберегающих технологиях. Устройство утилизации теплоты и холода содержит вращающийся теплообменник, помещенный в корпус с отверстиями, разделенный перегородкой на две камеры, и привод вращения, причем, согласно изобретению, теплообменник выполнен из гофрированного металла, обернутого вокруг запаянных трубок, предварительно заполненных легкокипящей жидкостью. Кроме того, привод вращения теплообменника выполнен из двух крыльчатых шестерней, кинематически соединенных с валом теплообменника. Привод вращения теплообменника также может быть выполнен в виде шнека, обвитого вокруг теплообменника и размещенного в кольцевом зазоре между корпусом устройства и теплообменником. Привод вращения теплообменника также может быть выполнен в виде балансиров, симметрично прикрепленных к валу вращения теплообменника и изготовленных из изменяющих свою длину материалов, а само устройство устанавливается перегородкой перпендикулярно поверхности Земли. Изобретение позволяет повысить эффективность утилизации вторичных энергетических ресурсов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и предназначено для энергосбережения вторичных энергоресурсов.

Известны устройства для экономии тепла и холода, описанные в учебном пособии Ананьева В.А., Балуева Л.Н., Гольперина А.Д. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Теория и практика. М.: “Евроклимат”, Издательство “Арина”, 2000-416 с. К этим устройствам относятся перекрестноточные вращающиеся теплообменники и теплообменники с промежуточным теплоносителем.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются вращающийся теплообменник и теплообменник с промежуточным теплоносителем.

Теплообменник с промежуточным теплоносителем состоит из двух теплообменников, соединенных трубопроводами в замкнутый контур, по которым насосом прокачивается теплоноситель (этиленгликоль).

Недостатком теплообменника с промежуточным теплоносителем является снижение эффективности экономии энергии за счет потребления электроэнергии в приводе циркуляционного насоса для перекачивания промежуточного теплоносителя.

Вращающийся теплообменник - это устройство, в котором теплообмен происходит в результате аккумуляции тепла вращающейся регенеративной “насадкой”. Насадка представляет собой гофрированный лист из металла, свернутый так, чтобы были созданы каналы для горизонтального перетекания воздуха. Изготовленная в форме колеса, она вращается электродвигателем с редуктором и ременной передачей.

Недостатком вращающего теплообменника (прототип) является снижение эффективности экономии энергии за счет потребления электроэнергии для электродвигателя с клиноременной передачей вращения.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности утилизации вторичных энергетических ресурсов.

Поставленная цель достигается в устройстве утилизации теплоты и холода, содержащем вращающийся теплообменник, помещенный в корпус с отверстиями, разделенный перегородкой на две камеры, и привод вращения, причем согласно изобретению с целью повышения эффективности утилизации вторичных энергетических ресурсов теплообменник выполнен из гофрированного металла, обернутого вокруг запаянных трубок, предварительно заполненных легкокипящей жидкостью.

Согласно второму пункту изобретения привод вращения теплообменника выполнен из двух крыльчатых шестерней, кинематически соединенных с валом теплообменника.

Согласно третьему пункту изобретения привод вращения теплообменника выполнен в виде шнека, обвитого вокруг теплообменника и размещенного в кольцевом зазоре между корпусом устройства и теплообменником.

Согласно четвертому пункту изобретения привод вращения теплообменника выполнен в виде балансиров, симметрично прикрепленных к валу вращения теплообменника и изготовленных из изменяющих свою длину материалов, а само устройство устанавливается перегородкой перпендикулярно поверхности Земли.

Указанная цель также достигается использованием для вращения теплообменника напора, развиваемого приточно-вытяжными вентиляторами, или сил гравитации, а также теплоты парообразования и конденсации для интенсификации теплообмена.

Изобретение иллюстрируются графическими материалами, где

на фиг.1 схематично изображено устройство утилизации теплоты и холода с приводом от воздушного давления, создаваемого приточно - вытяжными вентиляторами системы вентиляции воздуха;

на фиг.2 схематично изображено устройство утилизации теплоты и холода с шнековым приводом от воздушного давления, создаваемого приточно-вытяжными вентиляторами системы вентиляции;

на фиг.3 схематично изображено устройство утилизации теплоты и холода с гравитационным приводом;

на Фиг. 4 – разрез А-А на фиг. 3.

Устройство содержит корпус 1 с перегородкой 2, отверстиями 3, сепараторами 4, конденсатоотводчиком 5, внутри которого соосно на валу с шестерней 6 установлен теплообменник 7. Внутри корпуса размещены две крыльчатые шестерни 8. Теплообменник 7 изготовлен из хорошо теплопроводящего гофрированного листа металла, обернутого вокруг запаянных трубок, предварительно заполненных легкокипящей жидкостью.

Устройство работает следующим образом. При прохождении через одну половину корпуса 1 теплого, отработанного в системе вентиляции воздуха происходит нагревание половины поверхности теплообменника 7 и парообразование легкокипящей жидкости в трубках теплообменника. Теплота для нагрева металла теплообменника и для фазового перехода легкокипящей жидкости в пар отбирается от отработанного в системе вентиляции воздуха. Под действием напора воздуха крыльчатые шестерни 8 поворачиваются вокруг своей оси и передают вращение на вал с шестерней 6. За счет этого теплообменник 7 поворачивается и переносит трубки с парами легкокипящей жидкости в другую половину корпуса 1. Другая половина корпуса 1 продувается приточным (холодным) потоком воздуха, поступающим в систему вентиляции. Нагретая половина теплообменника 7 отдает свою теплоту приточному воздуху. При этом пары легкокипящей жидкости в трубах конденсируются, передавая теплоту, выделяющуюся при фазовом переходе, также приточному воздуху.

При дальнейшем вращении теплообменника 7 процесс передачи теплоты от вытяжного воздуха к холодному приточному воздуху повторяется. Выделяющаяся из воздуха на поверхности теплообменника 7 влага задерживается сепараторами 4 и удаляется через конденсатоотводчик 5.

В летнее время, когда удаляемый из помещения воздух может быть холоднее, чем наружный приточный, устройство самостоятельно переходит из режима утилизации теплоты в режим утилизации холода. При этом энергия, затраченная для выработки холода в системе кондиционирования, используется для охлаждения приточного воздуха в том же самом устройстве.

Лопасти шнека 9 обвиты вокруг теплообменника 7 и размещены в кольцевом зазоре между корпусом 1 и теплообменником 9. Приточный и вытяжной воздух, проходя по кольцевому зазору между корпусом 1 и теплообменником 7 и воздействуя на лопасти шнека 9, приводит во вращение теплообменник 7. Все теплообменные процессы аналогичны процессам, проходящим в утилизаторе с крыльчатым приводом.

На валу теплообменника 7 симметрично размещены балансиры 10, выполненные из биметаллического материала, изменяющего свою длину при изменении температуры, или изготовленные в виде термосифонов, заполненных жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения.

Гравитационный привод вращения теплообменника работает следующим образом. Устройство при монтаже систем вентиляции устанавливают в положение, при котором ось симметрии, соединяющая центры входных и выходных отверстий 3 воздуховодов, была горизонтальна поверхности Земли (или перегородка 2, разделяющая “холодную” и “теплую” половины теплообменника, была перпендикулярна поверхности Земли). При нагревании балансиров 10, находящихся в “теплой” половине устройства, происходит их перемещение от центра к периферии, а при охлаждении балансиров 10 в “холодной” половине устройства происходит их перемещение от периферии к центру. Таким образом, балансиры смещают центр тяжести теплообменника относительно оси вращения в сторону “теплой” половины, при этом под воздействием гравитационных сил возникает крутящий момент, который вращает теплообменник 7. Все теплообменные процессы происходят аналогично процессам в устройстве с крыльчатым или шнековым приводом.

1. Устройство утилизации теплоты и холода, содержащее вращающийся теплообменник, помещенный в корпус с отверстиями, разделенный перегородкой на две камеры, и привод вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности утилизации вторичных энергетических ресурсов, теплообменник выполнен из гофрированного металла, обернутого вокруг запаянных трубок, предварительно заполненных легкокипящей жидкостью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод вращения теплообменника выполнен из двух крыльчатых шестерён, кинематически соединенных с валом теплообменника.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод вращения теплообменника выполнен в виде шнека, обвитого вокруг теплообменника и размещенного в кольцевом зазоре между корпусом устройства и теплообменником.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод вращения теплообменника выполнен в виде балансиров, симметрично прикрепленных к валу вращения теплообменника и изготовленных из изменяющих свою длину материалов, а само устройство устанавливается перегородкой перпендикулярно поверхности Земли.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых теплоносители не смешиваются друг с другом, и может быть использовано, например, в системах вентиляции и кондиционирования воздуха для теплообмена между заборным и вытяжным воздушными потоками.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменным аппаратам, преимущественно для нагрева вязких жидкостей, например жидкого топлива типа мазута, перед сжиганием его в котлах.

Изобретение относится к области теплопередачи в воздухоподогревателях ГТУ, а также может быть использовано в других областях техники, где применяются воздушно-воздушные теплообменники или теплообменники с газообразными теплоносителями других типов, но имеющие идентичные или близкие по своим значениям теплофизические свойства.

Изобретение относится к теплообменнику, в особенности для космических летательных аппаратов, в виде капельного радиатора с генератором капелек, коллектором капелек, а также устройством возврата для охлаждающей жидкости.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для регенерации тепла вентиляционного воздуха (для передачи тепла, уносимого воздухом, который удаляется из помещения, воздуху, который подается в помещение)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетике, теплотехнике, химических технологиях и прочих областях производственной деятельности и в быту

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха и может быть использовано в устройствах обработки воздуха, устанавливаемых в зданиях и сооружениях различного назначения, в частности в жилых и общественных зданиях, в животноводческих помещениях, для осушения газа, в том числе воздуха, с одновременной его очисткой, а также для очистки других газов и теплообмена

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха и может быть использовано в устройствах обработки воздуха, устанавливаемых в зданиях и сооружениях различного назначения, в частности в жилых и общественных зданиях, в животноводческих помещениях для осушения газа, в том числе воздуха с одновременной его очисткой от водорастворимых газов, а также для очистки других газов и теплообмена, в том числе для теплообмена с газом при низком давлении

Изобретение относится к вращающимся холодильникам, предназначенным для охлаждения прокаленного кокса, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной отраслях промышленности

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности, в качестве двигателя летательного аппарата (Л.А.)

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в энергоустановках

Изобретение относится к теплообменному устройству для сушки, нагревания или охлаждения порошкового и гранулярного материалов и к способу производства теплообменного устройства. Теплообменное устройство для порошкового и гранулярного материала в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано так, что по меньшей мере один из множества теплообменников, который должен быть расположен на вале, сформирован как прочный полый дискообразный теплообменник, в котором вырезанное углубление направлено от окружной границы теплообменника к его центру; пластинчатые поверхности, простирающиеся от одной боковой кромки вырезанного углубления к другой боковой кромке следующего вырезанного углубления, сформированы в клинообразную пластинчатую поверхность; выступ, который плавно выступает в горизонтальном направлении, если смотреть сбоку, сформирован в центральной части теплообменника; и отверстие сформировано в вершине выступа, и теплообменник расположен на валу посредством вставки вала в отверстие. Технический результат - повышение эффективности работы устройства и упрощение сборки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Устройство содержит индукционный нагреватель, магнитопроводный экран, теплоизоляционный кожух, индукционную обмотку, охватывающую цилиндрическую емкость, выпрямитель переменного тока и инвертор, соединенный с индукционной обмоткой и блоком управления инвертором, датчики температуры входного и выходного потока, соединенные с блоком сравнения температур, который подключен к блоку управления инвертором и блоку управления насосом, соединенному с насосом. Оно снабжено перепускной трубой, один конец которой расположен в сечении входного нагнетательного патрубка, на входе которого механически закреплен насос, а другой конец - в сечении выходного всасывающего патрубка с автоматическим запорно-регулирующим органом, соединенным с блоком управления запорно-регулирующим органом, соединенным с блоком сравнения температура. При этом индукционный нагреватель расположен горизонтально, цилиндрическая емкость выполнена из немагнитного материала с установленной по направлению движения жидкости вертикальной стенкой, а цилиндрический элемент выполнен в виде теплообменной трубы из ферромагнитного материала, которая расположена внутри цилиндрической емкости с зазором и снабжена горизонтальными теплообменными стержнями, установленными внутри трубы в шахматном порядке, теплообменными полусферами, расположенными на ее внешней поверхности в шахматном порядке, и термодатчиком, установленным на внешней поверхности теплообменной трубы и соединенным с блоком сравнения температур. Технический результат - упрощение конструкции нагревателя и повышение надежности и автоматизации работы устройства. 4 ил.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, коксохимической и электродной промышленности, в цветной и черной металлургии. Холодильник включает наружный (1) и внутренний (2) корпуса с межкорпусным пространством между ними (5), загрузочное (3) и разгрузочное (4) отверстия для сыпучих материалов и центральную водоотводную трубу (10), связанную с межкорпусным пространством (5) узлом отвода воды (9). Межкорпусное пространство (5) сообщено с вводной трубой (6) для охлаждающей воды, размещенной в зоне выгрузки кокса. Холодильник со стороны загрузочного отверстия (3) снабжен приемной камерой (8), коаксиально размещенной во внутреннем корпусе (2) холодильника с кольцевым пространством (12) между ними. Узел отвода воды (9) установлен на выходе из приемной камеры (8). Изобретение позволяет уменьшить термомеханическую нагрузку на узел отвода воды, снизить вероятность его разрушения и увеличить срок эксплуатации холодильника в 3-5 раз. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх