Охолоджувач-кристалізатор для підігрівання повітря і генерації льоду в бурульках

Реферат: Охолоджувач-кристалізатор для підігрівання повітря та генерації льоду в бурульках містить пристрій для зрошення водою та основи, на яких формується льодяні бурульки, що розміщені в герметичному теплоізольованому корпусі з патрубками для підведення холодного повітря і води та відведення підігрітого повітря і льоду. Основи мають вигляд закріплених з однієї сторони корпуса консолей і встановлені з нахилом до горизонту, причому відстань від краю консолі до протилежної сторони корпуса більша відстані від краю консолі до сторони корпуса, на якому закріплена консоль. UA 100123 U (54) ОХОЛОДЖУВАЧ-КРИСТАЛІЗАТОР ДЛЯ ПІДІГРІВАННЯ ПОВІТРЯ І ГЕНЕРАЦІЇ ЛЬОДУ В БУРУЛЬКАХ UA 100123 U UA 100123 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем тепло- і холодопостачання і може бути використана як підігрівач повітря, що використовує теплоту кристалізації води (335 кДж/кг) в системах опалення та вентиляції будівель перед подачею в традиційні калорифери системи вентиляції, перед повітряними тепловими насосами і в системах спалювання палива, а також для холодопостачання при сезонному акумулюванні льоду з зими на літо. Відоме використання охолоджувачів-кристалізаторів повітря теплотою кристалізації води в системах опалення будівель з буферними тепловими зонами [А.С. СРСР 1388665 опубл. 15.04.1988 р., "Система опалення будівлі І.І. Пухового" клас F24D15/00]. Охолоджувачкристалізатор виконаний у вигляді вертикальної поверхні, що зрошується зверху. Внизу поверхні розташовані зубці для формування бурульок. Досліди показали, що пластина повинна бути досить високою при забезпечення подачі води достатньої для повного змочування поверхні. Високі поверхні важко розміщувати в будівлях. Відомі бурулькові охолоджувачі-кристалізатори з розпиленням води обертовими дисками [А.С СРСР 16663349, кл. F25C1/00, та Патент України № 28443А кл. F24D15/00, бюл. № 4 від 31.08.1998 p.]. Обертові диски зрошують корпус, на нижній частині якого наростають бурульки, а вода охолоджується на внутрішній стороні корпуса з розташованим в ньому обертовим диском. Такі апарати мають меншу висоту в порівнянні з описаним вище. Недоліком охолоджувачівкристалізаторів з розпиленням води дисками є їх низька продуктивність по льоду і підігрітому повітрю. Охолоджувач-кристалізатор води для підігрівання повітря і генерації льоду [Патент України № 93148 від 25 вересня 2014 р, класи F25C 1/00 та F24D15/00] є найбільш близьким аналогом. Для використання теплоти кристалізації води передбачено замерзання льоду в бурульках на лінійних горизонтальних основах, які розміщені в герметичному корпусі з патрубками для підведення і відведення повітря, води та бурульок. Недоліками конструкції є те, що наморожування льоду відбувається на горизонтальних електропровідних основах, які потребують використання електроенергії для нагрівання основ з метою скидання намороженного льоду, та можуть бути пошкоджені в процесі скидання намороженої маси бурульок. Скидання змерзлих між собою бурульок вимагає прорізання вертикального каналу у верхній їх частині нагрітою лінійною основою, що потребує значного часу. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення надійності охолоджувачакристалізатора, спрощення процесу видалення льоду і зменшення подачі чи рециркуляції води. Поставлена задача вирішується тим, що основи мають вигляд закріплених з однієї сторони корпуса консолей і встановлені з нахилом до горизонту, причому відстань від краю консолі до протилежної сторони корпуса більша відстані від краю консолі до сторони корпуса, на якому закріплена консоль. Таке виконання основ забезпечує сповзання конгломерату бурульок і його падіння під дією сил тяжіння у випадку розтавання мінімального шару льоду на нагрітій будьяким методом консолі. Корпус найкраще робити прямокутним. Згідно з корисною моделлю, нахилені консольні основи закріплені в кожному ярусі верхньою частиною на герметичному корпусі по обидві протилежні вертикальні сторони, причому всі основи зміщені по горизонталі на середину простору між протилежними основами і розташовані у декількох ярусах в одній вертикальній площині. Таке виконання апарата зменшує його габарити. При сповзанні конгломерату бурульок з консолей лід не торкається протилежних конгломератів і вільно падає вниз. При розморожуванні можливо скидати лід як одночасно, так і по черзі на різних сторонах. Виконання основ в одній вертикальній площині дозволяє спрямовувати точно воду, що незамерзла вище, на нижні яруси, що зменшує витрату води і її рециркуляцію. Згідно з корисною моделлю, консольні основи виконані порожнистими і складаються з двох коаксіальних каналів, причому один з каналів підключений до подачі теплого теплоносія, а другий до відводу охолодженого теплоносія. Теплоносій для відділення льоду може бути газоподібним і рідким. В останньому випадку можна використовувати воду, що йде в апарат на кристалізацію і має температури, які більші 4-6 °C. Таке виконання основ виключає використання дорогої електроенергії для скидання конгломерату бурульок. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на (фіг. 1) зображений вертикальний переріз та вид знизу вверх запропонованого охолоджувача - кристалізатора для підігрівання повітря і отримання льоду в бурульках. Апарат складається з теплоізольованого корпусу 1, що має патрубок для відводу підігрітого повітря 2, консольних основ 3, на яких утворюється лід, що встановлені під нахилом. Лід в установці збирається на сітці 4 та виводиться через люк 5 для скидання намороженого льоду. Живильна вода подається до розпилюючого пристрою 6 по магістралі 7 через регулювальний 1 UA 100123 U 5 10 15 20 25 30 35 40 вентиль. В разі необхідності вода, що не замерзла збирається в ємності для охолодженої води 8 та за допомогою рециркуляційного насоса 9 може бути додана в живильну магістраль через вентиль 10. Для подачі "розморожуючого" теплого теплоносія до елементів насадки використовується магістраль 11, а для відводу охолодженого - зворотна магістраль 12. Підвід холодного повітря відбувається через патрубки 13 та 14. Основи 3 (Фіг. 2) виконані порожнистими і складаються з двох коаксіальних каналів 15 і 16, а нижня частина зовнішнього каналу 15 має заглушку 17 та фіксуючий положення пристрій 18. Канал 16 підключений до подачі теплого теплоносія, а другий канал 15 до відводу охолодженого теплоносія. Апарат працює наступним чином. Подача розморожуючого теплоносія відсутня - вентиль 11 знаходиться в положенні "закрито". Вентиль магістралі 7 живильної води відкрито. Рециркуляційний насос 9 ввімкнений. Живильна вода потрапляє до розпилюючого елемента 6 (форсунки), де відбувається її диспергація. Попадаючи на консольні основи 3, вода замерзає в бурульках У міру збільшення довжини бурульок збільшується витрата води або включаються додаткові форсунки. Краплі охолоджуються взаємодіючи з потоком повітря, що рухаються в протилежному напрямку (знизу вгору). Повітря при цьому нагрівається як теплотою кристалізації, так і водою. Підігріте повітря відводиться через патрубок 2. Вода, що не встигла перетворитись на лід, під дією сили тяжіння потрапляє на основи нижнього ярусу, де теж замерзає в бурульках, а потім рештки води зливаються в ємність для збору охолодженої води 8 і циркуляційним насосом 9 додається до живильної води. На основах лід утворюється у вигляді бурульок, які безперервно зростають з подальшим збільшенням площі контакту з повітрям. Після заповнення кристалізатора льодом установка переводиться в режим "Скидання" намороженого льоду. Для цього в розморожуючу магістраль 11 подають теплий теплоносій, який проходячи через порожнисту основу 3 з коаксіальними каналами 15 і 16 охолоджується та віддає тепло зовнішній частині насадки, що контактує з намороженим льодом. Відбувається процес часткового розмороження льоду на поверхні в результаті чого під дією сили тяжіння наморожений лід зісковзує з нахиленої основи в сторону та вниз та відводиться з установки в накопичувальну ємність. Обігрівання консольних основ можливе також електроенергією при розміщенні в основах електронагрівачів. Після закінчення процесу "скидання" подача теплоносія припиняється і установка починає працювати на генерацію льоду. Використання охолоджувача-кристалізатора в системах тепло- холодопостачання зменшує витрату традиційної енергії на 10-50 % (в залежності від технології та температур атмосферного повітря) на підігрівання повітря взимку в системах вентиляції, теплових насосах, при спалюванні палива та при використанні льоду влітку для холодопостачання. Джерела інформації: 1. А.с. СРСР 1388665, МПК F24D15/00 2. А.с. СРСР 16663349, МПК F25C1/00 3. Пат. України № 28443А, МПК F24D15/00, бюл. № 4 від 31.08.1998 р. 4. Пат. України на корисну модель № 93148 від 25.09. 2014 р, МПК F25C 1/00 та F24D15/00. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Охолоджувач-кристалізатор для підігрівання повітря та генерації льоду в бурульках, що містить пристрій для зрошення водою та основи, на яких формуються льодяні бурульки, що розміщені в герметичному теплоізольованому корпусі з патрубками для підведення холодного повітря і води та відведення підігрітого повітря і льоду, який відрізняється тим, що основи мають вигляд закріплених з однієї сторони корпуса консолей і встановлені з нахилом до горизонту, причому відстань від краю консолі до протилежної сторони корпуса більша відстані від краю консолі до сторони корпуса, на якому закріплена консоль. 2. Охолоджувач-кристалізатор за п. 1, який відрізняється тим, що нахилені консолі закріплені в кожному ярусі верхньою частиною на герметичному корпусі по обидві протилежні вертикальні сторони, причому всі консолі зміщені по горизонталі на середину простору між протилежними основами і розташовані у декількох ярусах в одній вертикальній площині. 3. Охолоджувач-кристалізатор, за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що консолі виконані порожнистими і мають коаксіальні канали, причому один з каналів підключений до подачі теплого теплоносія, а другий до відводу охолодженого теплоносія. 2 UA 100123 U 3 UA 100123 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4