Система конденсации газообразных веществ

Изобретение относится к области сжижения газов, в частности к теплообменным аппаратам холодильных установок, содержащих соединение двух и более конденсаторов, в которых конденсация газообразных веществ обеспечивается при температуре, близкой к температуре окружающей среды. Система конденсации газообразных веществ содержит испарительный конденсатор, насос, соединенный с трубопроводами для подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения, и сливной трубопровод, система содержит, по меньшей мере, два испарительных конденсатора, соединенные между собой параллельно-последовательно трубопроводами подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения, и сливными трубопроводами сточных вод, а также трубопроводами рециклирования сточных вод посредством распределительной арматуры, установленной на сливных трубопроводах сточных вод и на трубопроводах подачи охлаждающей воды в конденсаторы, а для управления распределительной арматурой на сливных трубопроводах перед распределительной арматурой установлены измерители температуры сточных вод. В качестве распределительной арматуры установлены трехходовые трубопроводные краны. Измерители температуры снабжены датчиками критической температуры сточных вод, которые электрически соединены с приводами перевода потоков воды в следующих за ними трехходовых трубопроводных кранах. Трубопровод рециклирования сточной воды, соединенный с трехходовым трубопроводным краном на сливном трубопроводе последнего конденсатора системы, соединен с трубопроводом подачи охлаждающей воды перед насосом нагнетания ее в систему от внешнего источника водоснабжения. На трубопроводе подачи охлаждающей воды в первый конденсатор системы установлен запорный трубопроводный кран. Изобретение позволяет снизить затраты воды и электроэнергии на конденсацию газообразных веществ. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области сжижения газов, в частности к теплообменным аппаратам холодильных установок, содержащих соединение двух и более конденсаторов, в которых конденсация газообразных веществ обеспечивается при температуре, близкой к температуре окружающей среды.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является испарительный конденсатор для конденсации паров хладагента, содержащий корпус, в котором размещены оребренные теплообменные трубы и связанные с ними коллекторы подачи паров хладагента и отвода конденсата, вентилятор, емкость для воды, насос, трубопроводы для подачи воды к теплообменным трубам и к емкости от внешнего источника водоснабжения. Трубопровод подачи воды присоединен одним концом к насосу, а другим введен ниже верхнего края борта верхнего ребра на теплообменных трубах, нижний конец трубки нижнего ребра теплообменных труб подсоединен к трубопроводу, который другим концом введен в емкость для воды. Испарительный конденсатор обеспечивает конденсацию паров рабочего тела при температуре, близкой к температуре окружающей среды. (Патент RU №2169321 С1. Испарительный конденсатор. - МПК⁷: F25В 39/00, F28В 1/00, F28D 5/02. - Опубл. 20.06.2001).

Основным недостатком известного технического решения является недостаточная производительность одного конденсатора, а установка нескольких конденсаторов значительно увеличивает расход воды и электроэнергии, потребляемой приводами насосов для подачи воды от внешнего источника водоснабжения.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение расхода воды и электроэнергии на конденсацию газообразных веществ.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является снижение затрат воды и электроэнергии на конденсацию газообразных веществ, особенно в холодное время года.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе конденсации газообразных веществ, содержащей испарительный конденсатор, насос, соединенный с трубопроводом для подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения, и сливной трубопровод, согласно предложенному техническому решению,

она содержит, по меньшей мере, два испарительных конденсатора, соединенные между собой параллельно-последовательно трубопроводами подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения и сливными трубопроводами сточных вод, а также трубопроводами рециклирования сточных вод посредством распределительной арматуры, установленной на сливных трубопроводах сточных вод и на трубопроводах подачи охлаждающей воды в конденсаторы, а для управления распределительной арматурой на сливных трубопроводах перед распределительной арматурой установлены измерители температуры сточных вод;

в качестве распределительной арматуры установлены трехходовые трубопроводные краны;

измерители температуры снабжены датчиками критической температуры сточных вод, которые электрически соединены с приводами перевода потоков воды в следующих за ними трехходовых трубопроводных кранах;

трубопровод рециклирования сточной воды, соединенный с трехходовым трубопроводным краном на сливном трубопроводе последнего конденсатора системы, соединен с трубопроводом подачи охлаждающей воды перед насосом нагнетания ее в систему от внешнего источника водоснабжения;

на трубопроводе подачи охлаждающей воды в первый конденсатор системы установлен запорный трубопроводный кран.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной системы конденсации газообразных веществ, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показана схема системы конденсации газообразных веществ, содержащей три испарительных конденсатора.

Система конденсации газообразных веществ содержит, например, три испарительных конденсатора 1, 2 и 3, каждый из которых параллельно подсоединен с одной стороны трубопроводами 4, 5 и 6, соответственно, к трубопроводу 7 подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения с помощью насоса 8, а с другой - сливными трубопроводами 9, 10 и 11, соответственно, к трубопроводу 12 стока отработанной воды. Вместе с этим конденсаторы 1, 2 и 3 последовательно соединены между собой трубопроводами 13 и 14 рециклирования сточных вод путем соединения сливного трубопровода 9 от конденсатора 1 с трубопроводом 5 подачи охлаждающей воды в конденсатор 2 посредством трехходовых трубопроводных кранов 15 и 16, а также соединения сливного трубопровода 10 от конденсатора 2 с трубопроводом 6 подачи охлаждающей воды в конденсатор 3 посредством трехходовых трубопроводных кранов 17 и 18. Сливной трубопровод 11 конденсатора 3 соединен посредством трехходового трубопроводного крана 19 и трубопровода 20 рециклирования сточной воды с трубопроводом 7 подачи охлаждающей воды перед насосом 8 нагнетания ее в систему от внешнего источника водоснабжения. Для управления трехходовыми кранами на сливных трубопроводах 9, 10 и 11 перед трехходовыми кранами 15, 17 и 19 установлены измерители температуры 21, 22 и 23 сточных вод, соответственно, каждый из которых снабжен датчиком критической температуры сточной воды. Так датчик измерителя температуры 21 электрически соединен с приводами перевода потоков воды в трехходовых трубопроводных кранах 15 и 16, датчик измерителя температуры 22, соответственно, с приводами перевода потоков воды в трехходовых кранах 17 и 18, а датчик измерителя температуры 23 - с приводом перевода потока воды в трехходовом кране 19. На трубопроводе 4 подачи охлаждающей воды в конденсатор 1 от трубопровода 7 установлен запорный трубопроводный кран 24. Каждый конденсатор соединен с трубопроводами 25 подачи газообразного вещества в конденсаторы 1, 2 и 3 и трубопроводами 26 отвода конденсата.

Система конденсации газообразных веществ работает следующим образом.

Перед пуском системы конденсации в работу включается насос 8 и по трубопроводу 7 через открытый трубопроводный кран 24 и трубопроводу 4 подается вода в конденсатор 1, заполняя его охлаждающей водой, которая в виде сточной воды поступает из конденсатора 1 в сливной трубопровод 9. Измеритель температуры 15 на сливном трубопроводе 9 фиксирует температуру t° сточной воды, последняя при запуске системы в работу ниже критической Так как то датчик критической температуры измерителя температуры 21 электрически задает команду приводам трехходовых кранов 15 и 16 на последовательное соединение конденсаторов 1 и 2 трубопроводом 13 рециклирования сточных вод, при этом сточная вода из конденсатора 1 в качестве охлаждающей воды через трехходовой кран 15, по трубопроводу 13 рециклирования сточной воды через трехходовой кран 16 и по трубопроводу 5 последовательно заполняет конденсатор 2 системы. Далее процесс заполнения конденсаторов 2 и 3 системы повторяется аналогично заполнению охлаждающей водой конденсатора 1. Вода, проходя через конденсаторы 1, 2 и 3, поступает в сливной трубопровод 11 последнего конденсатора 3, из которого сточная вода, при условии через трехходовой кран 19 по трубопроводу 20 рециклирования сточной воды поступает в трубопровод 7 подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения перед насосом 8. После заполнения системы охлаждающей водой в конденсаторы 1, 2 и 3 по трубопроводам 25 подают газообразное вещество, например пары аммиака, в каждом из которых осуществляется переход газообразного вещества в жидкое вследствие его охлаждения водой с температурой ниже критической, а из трубопровода 26 осуществляется отвод конденсата аммиака. Последовательное соединение конденсаторов происходит до тех пор, пока на одном из конденсаторов температура сточной воды t° будет равна или выше критической При условии сточной воды в сливном трубопроводе одного из конденсаторов трехходовые краны переключают этот конденсатор на параллельное соединение с трубопроводом 7 подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения. Например, на сливном трубопроводе 9 конденсатора 1 при условии сточной воды трехходовой кран 15 переводит поток сточной воды в трубопровод 12 стока воды, а трехходовой кран 16 переводит поток охлаждающей воды из трубопровода 7 подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения по трубопроводу 5 в конденсатор 2. Аналогично этому процесс происходит и на других конденсаторах. Цикл работы системы конденсации замыкается. Для проведения профилактических или ремонтных работ на конденсаторе 1 запирают трубопроводный кран 24.

Для остановки работы системы конденсации газообразных веществ отключают подачу газообразных веществ по трубопроводам 25 в конденсаторы 1, 2 и 3 и насос 8 подачи охлаждающей воды в систему от внешнего источника водоснабжения.

Таким образом, заявляемая система конденсации газообразных веществ по сравнению с известными испарительными конденсаторами позволяет снизить расход свежей воды в 2-2,5 раза и, соответственно, сократить расход электроэнергии на работу привода насоса для подачи охлаждающей воды в конденсаторы системы.

1. Система конденсации газообразных веществ, содержащая испарительный конденсатор, насос, соединенный с трубопроводами для подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения, и сливной трубопровод, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, два испарительных конденсатора, соединенные между собой параллельно-последовательно трубопроводами подачи охлаждающей воды от внешнего источника водоснабжения и сливными трубопроводами сточных вод, а также трубопроводами рециклирования сточных вод посредством распределительной арматуры, установленной на сливных трубопроводах сточных вод и на трубопроводах подачи охлаждающей воды в конденсаторы, а для управления распределительной арматурой на сливных трубопроводах перед распределительной арматурой установлены измерители температуры сточных вод.

2. Система конденсации по п.1, отличающаяся тем, что в качестве распределительной арматуры установлены трехходовые трубопроводные краны.

3. Система конденсации по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что измерители температуры снабжены датчиками критической температуры сточных вод, которые электрически соединены с приводами перевода потоков воды в следующих за ними трехходовых трубопроводных кранах.

4. Система конденсации по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что трубопровод рециклирования сточной воды, соединенный с трехходовым трубопроводным краном на сливном трубопроводе последнего конденсатора системы, соединен с трубопроводом подачи охлаждающей воды перед насосом нагнетания ее в систему от внешнего источника водоснабжения.

5. Система конденсации по п.1, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи охлаждающей воды в первый конденсатор системы установлен запорный трубопроводный кран.