Спосіб енергозбереження в апараті повітряного охолодження

Реферат: Спосіб енергозбереження в апараті повітряного охолодження включає сезонне переведення його в режим природної циркуляції повітря з відключенням вентиляторів, причому для природної тяги повітря встановлюють витяжну башту. UA 110702 U (12) UA 110702 U UA 110702 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що заявляється, належить до галузі енергетики і може бути використана при експлуатації апаратів повітряного охолодження, які використовують для охолодження різноманітних робочих тіл (продуктів, енергоносіїв, теплоносіїв). Відомий спосіб охолодження робочого тіла в теплообміннику повітряного охолодження (А.Н. Бессонный Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения: справочник / А.Н. Бессонный, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кунтыш и др. - СПб.: Недра, 1996. - С. 19, рис. 2.1), в якому здійснюють режим примусової конвекції крізь теплообмінну секцію шляхом подавання вентиляторами атмосферного повітря. Недоліком відомого способу є значні затрати електроенергії при роботі теплообмінника повітряного охолодження внаслідок безперервної роботи вентиляторів. Крім цього безперервність роботи вентиляторів також спричиняє невеликий ресурс теплообмінника повітряного охолодження. Найближчим за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є спосіб енергозбереження в апараті повітряного охолодження (Кунтыш В.Б. Инженерный метод теплового расчета аппарата воздушного охлаждения в режиме свободно-конвективного теплообмена / В.Б. Кунтыш, А.Б. Сухоцкий, А.В. Самородов // Химическое и нефтегазовое машиностроение - 2013. - № 12. - С. 3), що включає сезонне переведення його в режим природної циркуляції повітря з відключенням вентиляторів. Відведення теплоти від робочого тіла (продукту, енергоносія, теплоносія) здійснюють за рахунок вільної конвекції атмосферного повітря при зниженні його температури. Застосування цього способу енергозбереження в апараті повітряного охолодження дозволяє знизити енергоспоживання на привід вентиляторів в середньому до 37 % на рік. При цьому подовжується ресурс апарату повітряного охолодження за рахунок переведення його у безвентиляторний або частково вентиляторний режими роботи в холодний сезон року. Недоліком прототипу є те, що робота апарату повітряного охолодження у режимі вільної конвекції можлива при досить низькій температурі атмосферного повітря. При перевищенні верхньої межі цієї температури необхідно переходити до режиму примусової конвекції з підключенням вентиляторів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу енергозбереження в апараті повітряного охолодження, в якому встановлення витяжної башти забезпечить підвищення економічності роботи та розширення температурного інтервалу роботи без підключення вентиляторів при одночасному підвищенні ресурсу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі енергозбереження в апараті повітряного охолодження, що включає сезонне переведення його в режим природної циркуляції повітря з відключенням вентиляторів, згідно з корисною моделлю, для природної тяги повітря встановлюють витяжну башту. Встановленням витяжної башти при відключених вентиляторах перетворюють природну циркуляцію атмосферного повітря крізь теплообмінну секцію - вільну конвекцію у природну циркуляцію - природну тягу. В порівнянні з природною конвекцією природна тяга характеризується більш інтенсивним процесом теплообміну за рахунок більшої швидкості руху повітря. Густина ρ нагрітого повітря менша, ніж густина більш холодного, тому тиск ρgh стовпа нагрітого у башті повітря висотою h, де h - висота витяжної башти, a g - прискорення вільного падіння, буде менший, ніж холодного повітря поза баштою. Це призводить до появи різниці тиску всередині та зовні витяжної башти, причому найбільше розрідження досягається на рівні теплообмінної секції, де висота стовпів повітря з різною густиною над нею максимальна Δp=ρgAh. До місця найбільшого розрідження буде надходити холодне атмосферне повітря, а нагріте виходитиме в довкілля. За рахунок більшої висоти стовпа нагрітого повітря при природній тязі (висота теплообмінної секції плюс висота башти) в порівнянні з висотою нагрітого стовпа повітря при природній конвекції (висота теплообмінної секції) і відповідних перепадів тиску швидкість циркуляції повітря крізь теплообмінну секцію буде більшою при застосуванні природної тяги. Природна тяга, як і природна конвекція, залежить від атмосферних умов: чим вища температура зовнішнього повітря, тим менша різниця густин повітря у витяжній башті і поза нею, і відповідно, менша тяга. Але природна тяга створює кращі умови теплообміну гарячого продукту з атмосферним повітрям при будь-якій температурі останнього в порівнянні з природною конвекцією внаслідок причин, які викладені вище, що дозволяє обходитися без застосування вимушеної конвекції з включенням вентиляторів у більш широкому низькотемпературному діапазоні. Технічна суть способу енергозбереження в апараті повітряного охолодження, що заявляється, пояснюється кресленням, де зображено апарат повітряного охолодження, який складається з наступних елементів: 1 - рама; 2 - теплообмінна секція; 3 - оребрені труби; 4 1 UA 110702 U 5 10 15 вентилятори; 5 - фланець теплообмінної секції; 6 - фланець витяжної башти; 7 - витяжна башта; 8, 9 - вхідний і вихідний фланці подачі робочого тіла відповідно. Спосіб реалізується наступним чином. При досягненні стійкої низької температури атмосферного повітря, що відповідає значенню, визначеному тепловим розрахунком, на фланець 5 теплообмінної секції 2, що змонтована на рамі 1 та складається з оребрених труб 3, встановлюють фланець витяжної башти 6 та скріплюють їх між собою, з'єднавши, таким чином, витяжну башту 7 з теплообмінною секцією 2, а вентилятори 4 - у вимкнутому стані. Вхідний 8 та вихідний 9 фланці подачі робочого тіла, що підлягає охолодженню, приєднують до трубопроводу та подають робоче тіло. Гаряче робоче тіло нагріває оребрені труби 3, які передають тепло в довкілля. За рахунок різниці густини зовнішнього холодного повітря та нагрітого повітря у витяжній башті утворюється природна тяга, внаслідок чого починається рух повітря: атмосферне повітря всмоктується крізь прохідні отвори вентиляторів 4, проходить, нагріваючись, крізь теплообмінну секцію 2 та виходить у довкілля крізь витяжну башту 7. Спосіб є працездатним як при нижньому, так і при верхньому розміщенні вентиляторів в апараті повітряного охолодження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб енергозбереження в апараті повітряного охолодження, що включає сезонне переведення його в режим природної циркуляції повітря з відключенням вентиляторів, який відрізняється тим, що для природної тяги повітря встановлюють витяжну башту. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2