Утилізатор

Утилізатор, що містить корпус у вигляді куба або прямокутного паралелепіпеда з встановленим 3 поперечного обтікання зовнішніх поверхонь теплових труб. Надійність забезпечується надійністю роботи пучка теплових труб, так як при виході з ладу однієї або кількох теплових труб суттєво не змінюється теплопередаюча спроможність теплообмінника. При цьому також не порушується щільність між відсіками тому, що навіть при малоймовірній розгерметизації теплової труби зі сторони гарячого чи холодного середовища зберігається щільність її оболонки зі сторони іншого середовища. Тобто вихід з ладу однієї чи навіть кількох теплових труб, що є малоймовірним, не може бути причиною втрати щільності та наступного перемішування холодного і гарячого середовищ. Теплові труби можуть оперативно замінюватися у випадку необхідності. Ущільнення теплових труб в трубній дошці також характеризується високою надійністю, тому що це добре відоме в енергетиці та відпрацьоване ущільнення в трубних дошках. До недоліків найближчого аналога відноситься те, що в даному теплообміннику, як і в аналогові, також відсутня можливість управління ефективністю його роботи та здійснювати комутацію потоків теплоносіїв, що знижує кількість варіантів компонувань теплообмінника при його монтажі та неможливості застосовувати різні варіанти відносного руху теплоносіїв, що може потребувати практика застосування. Це знижує можливості пристосування теплообмінника до конкретних планувань виробничих приміщень, де розміщене паливо- та енерговикористовуюче устаткування, для спорядження якого призначений цей теплообмінник. В основу корисної моделі поставлено задачу створення утилізатора, в якому нова будова корпусу дозволила б забезпечити можливість управління ефективністю теплообміну в ньому при високих рівнях ефективності та надійності. Поставлена задача вирішується тим, що в теплообміннику, що містить корпус у вигляді куба або прямокутного паралелепіпеда з встановленим у ньому за допомогою трубної дошки і з утворенням камер для гарячого і холодного середовищ пучком теплових труб, при цьому кожна з камер споряджена розміщеними на двох протилежних гранях корпусу пристроями введення/виведення відповідних середовищ, згідно з корисною моделлю, кожна з камер додатково споряджена розміщеними на двох інших протилежних гранях корпусу пристроями вводу/виводу середовищ. Додаткове спорядження обох камер теплоутилізатора розміщеними на двох інших протилежних гранях корпусу пристроями вводу/виводу середовищ, дозволяє забезпечити можливість управління ефективністю теплообміну в ньому за рахунок комутації потоків теплоносіїв та отримання різних типів взаємного руху потоків теплоносіїв, між якими відбувається теплообмін. Наявність чотирьох пристроїв вводу/виводу середовищ дозволяє в залежності від вимог, які висуваються до утилізатора на конкретному об'єкті застосування та наявності тієї чи іншої площі для його розміщення з врахуванням оточуючого 29277 4 устаткування, вибирати найбільш оптимальний тип взаємного руху потоків теплоносіїв, використовуючи частину пристроїв вводу/виводу теплоносіїв. При цьому можливо мати в пропонованому теплоутилізаторові як найбільш ефективний протитечієвий режим руху теплоносіїв, при якому забезпечується найкраще використання існуючої різниці температур між теплоносіями та найбільше змінювання температури кожного з теплоносіїв [див., наприклад книгу Справочник по теплообменникам. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 560 с, с.7, 8], так і паралельна однонаправлена течія, перехресна течія та комбінації цих течій. В пропонованому утилізаторі зберігається висока ефективність за рахунок використання переваг застосованих у його складі високоефективних теплопередаючих пристроїв випаровувально-конденсаційного типу. Високий рівень надійності забезпечується за рахунок використання в цьому технічному рішенні добре відпрацьованого ущільнення трубного пучка у трубній дошці та теплових труб з наявністю в кожній з них подвійного ізолюючого бар'єру між середовищами, теплообмін між якими вони здійснюють. Технічна суть та принцип дії запропонованого утилізатора пояснюється Фіг. На Фіг. зображений утилізатор в розрізі: Фіг.1 вигляд збоку, Фіг.2 - розріз за А-А, Фіг.3 - розріз за Б-Б. Утилізатор включає в себе корпус 1 у вигляді куба або прямокутного паралелепіпеда з трубною дошкою 2 в ньому. Ця трубна дошка 2 ділить корпус 1 на камеру 3 для гарячого та камеру 4 для холодного середовищ. Через камери 3 та 4 проходить пучок теплових труб 5, що закріплені та ущільнені в трубній дошці 2. Камера 3 споряджена пристроями введення/виведення гарячого середовища 6 і 7 та 8 і 9 (Фіг.2), а камера 4 відповідно пристроями 10 і 11 та 12 і 13. Утилізатор працює наступним чином. Холодне середовище, яке повинно бути нагріте, наприклад повітря, подаються у камеру для холодного середовища 4, використовуючи пристрої вводу/виводу цього середовища 10/11 або 12/13 (див. Фіг.3). Гаряче середовище, наприклад викидні димові гази, подається у камеру для гарячого середовища 3 , використовуючи пристрої вводу/виводу цього середовища 6/7 або 8/9, де нагріває випаровувальні ділянки теплових труб 5 та виходить з іншої сторони утилізатора (див. Фіг.2). Теплоносій теплових труб 5 випаровується та кипить і переносить у вигляді пари за рахунок прихованої теплоти випаровування тепловий потік у камеру для холодного середовища 4. У камері 4 теплоносій теплових труб 5 конденсується на їх конденсаційних ділянках, що охолоджуються холодним середовищем, яке при цьому нагрівається. Сконденсований теплоносій теплових труб 5 повертається у вигляді рідини на випаровувальні ділянки цих теплових труб у камеру для гарячого середовища 3. Відповідно запропонованому технічному рішенню, з'являється можливість реалізувати в цьому утилізаторі значну 5 кількість варіантів схем взаємного руху теплоносіїв. Наприклад, холодне середовище може бути введено через пристрій 11 і виведено через пристрій 10, або введено/виведено відповідно через 10/11, а також введено/виведено відповідно через 12/13 або 13/12. Інші можливі варіанти: 11/12 або 12/11, 11/13 або 13/11, а також 10/12 або 12/10 або 10/13 або 13/10. Відповідна кількість варіантів введення/виведення середовищ є і для гарячого середовища. Причому схеми підключення холодного і гарячого середовищ можуть бути як однаковими, так і різними. Це збільшує кількість варіантів розміщення утилізатора при його монтажі та дозволяє цілеспрямовано створювати найбільш прийнятні схеми взаємного руху теплоносіїв та змінювати їх при необхідності. При цьому невикористовувані пристрої введення/виведення середовищ при роботі утилізатора повинні бути заглушені. Виготовлена та випробувана модель утилізатора, що мала в своєму складі корпус кубічної форми, з пучком теплових труб у ньому. Теплові труби було встановлено за допомогою трубної дошки, яка утворила камери для гарячого і холодного середовищ, у якості яких використовувались відповідно нагріте за допомогою тепловентилятора повітря та кімнатне повітря. Теплові труби були споряджені ребрами у обох камерах. Камери для середовищ на всіх чотирьох гранях моделі утилізатора були споряджені пристроями вводу/виводу середовищ. В результаті проведених випробувань було з'ясовано наступне. 1. Модель утилізатора дозволила забезпечити 3 основних режими взаємного руху нагрітого та холодного повітря, а саме: протитечієвий, рух обох теплоносіїв в одному напрямі, перехресний, а також змішані режими руху теплоносіїв, коли використовувались пристрої вводу/виводу на прилеглих гранях корпусу 2. Як показали випробування, дане технічне рішення дозволяє збільшити кількість варіантів розміщення утилізатора при монтажі відносно основного обладнання, отримувати в одному теплообмінному апараті всі основні режими взаємного руху теплоносіїв та переходити від одного режиму на інший при необхідності. 29277 6