Охолоджувач-кристалізатор води для підігрівання повітря і генерації льоду в бурульках

Реферат: Охолоджувач-кристалізатор води містить систему подачі води для утворення бурульок на лінійних горизонтальних основах з електропровідного матеріалу, що розміщені в горизонтальних ярусах, розташованих на заданій відстані по вертикалі. Основи розміщені в теплоізольованому корпусі, на якому встановлені патрубки для подачі холодного повітря з атмосфери, відводу теплого повітря споживачам та патрубки подачі води і відведення незамерзлої води та скинутих з лінійних основ льодяних бурульок. Яруси з лінійних основ виконані таким чином, що в кожному ярусі основи розташовані в декількох горизонтальних площинах і зміщені по вертикалі одна відносно одної, а основи в кожній розташованій нижче площині яруса зміщені по горизонталі відносно розташованих вище. UA 93148 U (54) ОХОЛОДЖУВАЧ-КРИСТАЛІЗАТОР ВОДИ ДЛЯ ПІДІГРІВАННЯ ПОВІТРЯ І ГЕНЕРАЦІЇ ЛЬОДУ В БУРУЛЬКАХ UA 93148 U UA 93148 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до систем тепло- та холодопостачання і може бути використана для підігрівання повітря в системах вентиляції, перед повітряними тепловими насосами та для виготовлення льоду взимку з акумулюванням його на літо. Відомі охолоджувачі-кристалізатори за патентом України № 28443А та патентом № 55006А (клас F25C1/00, F24D15/00), що включають циліндричний або прямокутний корпус з диском, що розпилює воду шляхом обертання на внутрішні стінки корпусу. Недоліком цих охолоджувачів-кристалізаторів є те, що утворення льоду в бурульках проходить лише на нижній частині корпусу, виконаній зубчатою або з прикріпленими зубцями. Таке виконання не дозволяє отримувати значну продуктивність за льодом і за кількістю повітря, що підігрівається від від'ємної температури до 0…5 °C. У патенті України № 28443А передбачено видалення льоду шляхом підігрівання нижньої частини корпусу водою. Відомий охолоджувач-кристалізатор води, що названий "льодоградирня системи Клейменова" [Касаткин Ф.С. Градирня системы Клейменова для изготовления льда // Холодильная промышленность, - 1937. - № 1]. У конструкції градирні передбачені вертикальні труби з розміщеними всередині електронагрівачами, на яких вирощуються льодяні сталактити. Градирня має велику висоту (до 7…10 м) і не використовується для підігрівання повітря. Її задача - виробництво льоду. Лід падає вниз у вигляді сталактитів діаметром до 0,5 м під дією сили тяжіння після вмикання нагрівачів. Для роботи в комплексі з тепловим насосом чи вентиляцією така конструкція занадто громіздка. Відома установка у вигляді льодоградирні з горизонтальними дерев'яними брусками (основами), розміщеними по висоті у двох-трьох рівнях, які зрошуються водою з форсунки (Бобков В.А. Производство и применение водного льда // М.: Госторгиздат. - 1961). При необхідності вода рециркулюється. Бурульки льоду наростають на дерев'яних брусках, що розміщені в різних ярусах; бруски в кожному наступному ярусі перпендикулярні до попереднього, а видалення бурульок проводять шляхом механічного відбивання, що вимагає зупинки градирні на значний час. Найбільш близькою до запропонованої корисної моделі є конструкція кристалізатора води з використанням горизонтальних електропровідних насадок (основ) з дроту у вигляді змійовиків, зігнутих у одній площині і розміщених по висоті в різних ярусах (Пуховий І.І., Безродний М.К., Постоленко A.M. Процес виробництва льоду по бурульковій технології в льодогенераторах з горизонтальними насадками і підігрів повітря теплотою кристалізації води // "Відновлювана енергетика XXI століття". Матеріали VII міжнар. наук, конференції - Крим, Миколаївка, 11-15 вересня 2006 р. - Київ: ТЗОВ "Інфодрук". - 2006. - с. 66-68). У даній установці видалення утвореного льоду виконувалось пропусканням електричного струму через лінійні основи. Недоліком конструкції є неможливість направленого використання підігрітого повітря через те, що воно відводиться в атмосферу вільною конвекцією або вітром. Крім того, бурульки на сусідніх паралельних відрізках дроту (основ) через деякий час зростаються між собою своїми товстими частинами, які утворюються на основах. Це змушує робити відстані між паралельними основами завищеними і збільшує габарити кристалізатора. При розміщенні зрошувальних пристроїв тільки над верхнім ярусом, нижнім ярусам недостатньо води для зрошення й інтенсивного утворення бурульок, тому зменшується продуктивність апарата. В основу корисної моделі поставлена задач створення можливостей для використання підігрітого повітря, збільшення часу безперервної роботи шляхом попередження зростання бурульок між собою і підвищення продуктивності апарата. Поставлена задача вирішується тим, що для використання теплоти, що виділяється при кристалізації води, в системах з примусовою подачею повітря, встановлений корпус, який дозволяє організувати направлений потік повітря, що подається в патрубки і забирається з патрубків, розміщених на корпусі. Для недопущення зростання між собою товстих частин бурульок на різних основах, що лежать в одній горизонтальній площині, окремі яруси з лінійних основ виконані так, що в кожному ярусі основи розташовані в декількох горизонтальних площинах, зміщених по вертикалі, а основи в кожній наступній по ходу води горизонтальній площині зміщені по горизонталі відносно розташованих вище. При цьому повніше використовується площа перерізу по горизонталі та об'єм апарата. Для інтенсифікації наростання бурульок при кращому зрошенні та виділення при цьому більшої кількості теплоти, система подачі води додатково включає пристрої для зрошення нижніх ярусів основ - на кожному ярусі або через один-два яруси, а для ефективного використання води, що стікає під час роботи з бурульок, які розташовані на верхніх ярусах, для зрошення нижніх ярусів, лінійні основи різних ярусів лежать в одній вертикальній площині. 1 UA 93148 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Трубки, по яких подається вода до форсунок, що зрошують нижні яруси, вкриті теплоізоляцією і обладнані обігрівачами для видалення намерзлої на трубці льодової маси. Для підвищення температури підігрітого повітря за рахунок організації протитоку води і повітря вихідні патрубки розміщені на верхній кришці корпусу або у верхній частині вертикальної камери, а патрубки подачі холодного повітря розташовані в нижній частині корпусу. На Фіг. 1 показано фронтальний переріз охолоджувача-кристалізатора води для підігрівання повітря. Він складається з патрубків для входу повітря 1, форсунок для розпилення води 2, горизонтальних рядів лінійних основ 3, 4, 5, які розміщені в різних площинах і закріплені на ізоляторах 7, електронагрівачів 8, патрубка для виходу повітря 9, корпусу 10, вкритого тепловою ізоляцією 11. На Фіг. 2 показано боковий переріз трьох рядів лінійних основ, що лежать в різних горизонтальних площинах 3, 4 та 5. Показано, що горизонтальні основи 4 і 5 розташовані зі зміщенням по горизонталі відносно основ, що лежать відповідно в площинах основ 3 і 4. Таке розміщення збільшує відстань між основами, що лежать в одній площині, завдяки чому попереджається зростання бурульок їх найбільш товстими частинами, розміщеними на основах. Робота кристалізатора відбувається наступним чином. Зовнішнє повітря подається в охолоджувач-кристалізатор вентилятором через патрубки 1, а вода розпилюється форсунками 2, що розташовані вище кожного ярусу або через один ярус. Вентилятор може бути приєднаний як до нижніх патрубків, так і до верхнього (в даному випадку буде відбуватися всмоктування повітря). Бурульки формуються на кожному з ярусів, утворених рядами лінійних основ 3, 4 та 5. Лінійні основи закріплені на ізоляторах 6. При досягненні бурульками певних розмірів (утворенні певної маси льоду) вмикаються електронагрівачі 7, внаслідок чого утворений зверху лінійних основ лід розтає і льодяна маса під дією сили тяжіння скидається в льодосховище. Підігріте повітря виходить із кристалізатора через патрубок 8. Для суттєвого зменшення теплових втрат корпус 9 покритий тепловою ізоляцією 10. Для підвищення ефективності використання води і наморожування льоду вода, що не замерзла в кристалізаторі, рециркуляційним трубопроводом може подаватися до форсунок для повторного розпилення на горизонтальні насадки. Використання охолоджувача-кристалізатора як підігрівача повітря в системах вентиляції дає змогу зменшити витрату теплової енергії на 30-50 % у морозні дні, коли енергія найдорожча. При підігріванні атмосферного повітря перед випарником теплового насоса за рахунок теплоти кристалізації води підвищується коефіцієнт трансформації теплового насоса на 25-35 % і зменшується витрата електроенергії на його привід. Джерела інформації:. 1. Бобков В.А. Производство и применение водного льда // М.: Госторгиздат. - 1961) 2. Пуховий І.І., Безродний М.К., Постоленко A.M. Процес виробництва льоду по бурульковій технології в льодогенераторах з горизонтальними насадками і підігрів повітря теплотою кристалізації води // "Відновлювана енергетика XXI століття". Матеріали VII міжнар. наук, конференції - Крим, Миколаївка, 11-15 вересня 2006 р. - Київ: ТЗОВ "Інфодрук". - 2006. - с. 6668. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Охолоджувач-кристалізатор води, що містить систему подачі води для утворення бурульок на лінійних горизонтальних основах з електропровідного матеріалу, що розміщені в горизонтальних ярусах, розташованих на заданій відстані по вертикалі, який відрізняється тим, що основи розміщені в теплоізольованому корпусі, на якому встановлені патрубки для подачі холодного повітря з атмосфери, відводу теплого повітря споживачам та патрубки подачі води і відведення незамерзлої води та скинутих з лінійних основ льодяних бурульок, а яруси з лінійних основ виконані таким чином, що в кожному ярусі основи розташовані в декількох горизонтальних площинах і зміщені по вертикалі одна відносно одної, а основи в кожній розташованій нижче площині яруса зміщені по горизонталі відносно розташованих вище. 2. Охолоджувач-кристалізатор за п. 1, який відрізняється тим, що система подачі води додатково містить пристрої для зрошення нижніх ярусів, які розташовані над кожним ярусом або через один-два яруси, а лінійні основи різних ярусів лежать в одній вертикальній площині. 3. Охолоджувач-кристалізатор за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що патрубок для виходу теплого повітря розміщений на верхній кришці корпусу або у верхній частині вертикальної камери, а патрубки подачі холодного повітря розташовані в нижній частині корпусу. 2 UA 93148 U 3 UA 93148 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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