CZ2000670A3 - Nízkoprofilový teplosměnný systém a způsob se sníženou spotřebou vody - Google Patents

Abstract

V nízkoprofilovém teplosměnném systému (8) a při způsobu se sníženou spotřebou vody jsou použity tři teplosměnné sekce (16,28,50), suchá teplosměnná sekce (16) s nepřímým stykem, druhá teplosměnná sekce (28) s nepřímým stykem, pracující buď mokrým nebo suchým způsobem a teplosměnná sekce (50) s přímým stykem. Sekce (16,28, 50)jsou v zařízení umístěny vedle sebe.Do suché teplosměnné sekce (16) a do druhé teplosměnné sekce (28) s nepřímým stykem je pracovní tekutina vedena sériově nebo paralelně. Samostatné proudy okolního vzduchu procházejí druhou teplosměnnou sekcí (28) s nepřímým stykem a teplosměnnou sekcí (50) s přímým stykem před smísením a vstupem do suché teplosměnné sekce (16) s nepřímým stykem. Pracuje-li systém suchým způsobem,je před suchou teplosměnnou sekcí (16) s nepřímým stykem přimíšen další proud okolního vzduchu. Jsou zařazeny dva nezávislé systémy rozvodu výpamé kapaliny. Jeden selektivně rozvádí kapalinu po druhé teplosměnné sekci(28) s nepřímým stykem. Druhý selektivně rozvádí výpamou kapalinu po teplosměnné sekci (50) s přímým stykem. Druhé teplosměnné sekci (28) s nepřímým stykem a teplosměnné sekci (50) s přímým stykemjsou přiřazeny jímky (82, 80), čerpadla a vedení. Systém může pracovat různými způsoby. Při nízkých teplotách pracuje systém suchým způsobem a primární směna teplaje provedena suchou teplosměnnou sekcí (16) s nepřímým stykem. Při vyšších teplotách je výpamá kapalina rozváděna po druhé teplosměnné sekci (28) s nepřímým stykem, ale nikoli po teplosměnné sekci (50) s přímým stykem. Při ještě vyšších teplotách je výpamá kapalina rozváděnajak po druhé teplosměnné sekci (28) s nepřímým stykem, tak po teplosměnné sekci (50) s přímým stykem. Může být použit snímač teploty nebo tlaku. Činnost zařízení může být založena na teplotě nebo tlaku pracovní tekutiny, na teplotě okolního vzduchu.

Description

Nízkoprofilový teplosměnný systém a způsob se sníženou spotřebou vody

Oblast techniky

Vynález se týká výměníků tepla a jmenovitě systémů výměníků tepla s uzavřeným výpamým obvodem a kombinovaných přímých a nepřímých výpamých teplosměnných systémů s uzavřeným obvodem.

Dosavadní stav techniky

Přebytečné teplo může být přeneseno do atmosféry prostřednictvím suchých neboli zjevných výměníků tepla. V suchém neboli zjevném výměníku tepla jsou dvě tekutiny; proud vzduchu a proud pracovní tekutiny. V uzavřeném systému je proud pracovní tekutiny uzavřen, takže mezi proudem vzduchu a proudem pracovní tekutiny nedochází k přímému styku; proud pracovní tekutiny není otevřen do atmosféry. Uzavírací konstrukce může být trubkový had. Zjevné teplo se přenáší vedením proudu vzduchu po konstrukci v níž je uzavřen proud pracovní tekutiny. V oboru jsou tyto konstrukce známy jako kompaktní výměníky tepla.

Ve většině klimatických podmínek skýtají výparné výměníky tepla značně vyšší provozní účinnost ve srovnání se suchými výměníky tepla. Jeden typ výpamých výměníků tepla je přímý výpamý výměník tepla. V přímém výměníku tepla je použit pouze proud vzduchu a proud výparné kapaliny; proud výparné kapaliny je obvykle voda a mezi oběma proudy dochází k přímému styku.

Jiným typem výpamého výměníku tepla je nepřímý výpamý výměník tepla s uzavřeným obvodem, v němž jsou použity tři proudy tekutiny: proud vzduchu, proud výparné kapaliny a uzavřený proud pracovní tekutiny. Uzavřený proud tekutiny si nejprve vymění zjevné ♦ · · · · · · · · * « ···· ·> · · ·· ·· « • o ··· ···« ·«·· · «· ·«·· · ·· teplo s výpamou kapalinou prostřednictvím nepřímého přenosu tepla, protože nepřichází do přímého styku s výpamou kapalinou a pak si proud vzduchu a výpamá kapalina vymění teplo a hmotu během jejich vzájemného styku.

Jiným typem výpamého výměníku tepla je kombinovaný přímý a nepřímý výpamý výměník tepla s uzavřeným obvodem. Příklady kombinovaných systémů jsou popsány v US patentu č. 5,435.382 (1995) a5,816.318(1998), Carter.

Jak suchý, tak výpamý výměník tepla jsou běžně používány pro přenos tepla jako chladiče nebo kondenzátory. Výpamé chladiče přenášejí teplo při teplotách blížících se nižším okolním teplotám vlhkého teploměru, zatímco suché chladiče jsou omezeny na přiblížení se vyšším teplotám okolí podle suchého teploměru. V mnoha podnebních podmínkách je okolní teplota vlhkého teploměru často 20 až 30°F pod teplotou okolí podle suchého teploměru. Tedy ve výpamém chladiči může proud výpamé kapaliny dosáhnout podstatně nižší teplotu než v prostředí suchého teploměru, což skýtá možnost zvýšení účinnosti procesu chlazení a snížení celkových energetických požadavků na proces. Navzdory těmto možnostem zvýšení účinnosti procesu a snížení celkových energetických požadavků na proces, není výpamé chlazení často používáno z důvodu spotřeby vody při vypařování výpamé kapaliny a možnosti zamrznutí během provozu při studeném počasí.

Mimoto, jak zjevné, tak výpamé výměníky tepla jsou obvykle tak velké, aby byly schopny provést požadovaný odvod tepla v době největších teplotních potíží. Tento konstrukční stav je obvykle vyjádřen jako letní konstrukce pro mokré nebo suché teploty. I když je často důležité, aby zařízení na odvod tepla bylo schopné odvést požadované množství tepla při těchto konstrukčních podmínkách, může se trvání • 0 0 0

000000

0 «

0 0

0 0 0

0 00

0 0000 0

0 0 00 0000 těchto zvýšených atmosférických teplot podílet jenom 1 % na hodinách provozu zařízení. Ve zbylém čase může mít zařízení větší kapacitu než je nutné, což má za následek plýtvání energií a výpamou kapalinou.

Rovněž je žádoucí, aby celková výška výpamých chladicích věží byla omezena, aby se chladicí věže mohly používat na místech s omezenou světlou výškou a aby čerpadlo použité na výpamou kapalinu mělo sníženou čerpací výšku.

Podstata vynálezu

Vynález je zaměřen na vytvoření teplosměnného systému a způsobu který má účinnost výpamého výměníku tepla při šetření výpamou kapalinou. Mimoto, je vynález zaměřen na vytvoření teplosměnného systému s nízkým profilem.

Přehled obrázků na výkresech

V následujících výkresech jsou stejná vztažná čísla použita pro stejné součásti a obr.l je boční pohled na teplosměnný systém s uzavřeným obvodem, se schematicky znázorněnými Částmi a s odstraněnou částí krytu, aby byl znázorněn vnitřek směnného systému; obr.2 je boční pohled na druhé provedení výměníku tepla s uzavřeným obvodem, se schematickým znázorněním částí a s odstraněnou částí krytu pro znázornění vnitřního prostoru výměníku tepla; obr.3 je čelní pohled na jednotlivý hadovitě vytvarovaný obvod, který může být použit ve druhé teplosměnné sekci výměníku tepla s nepřímým stykem podle vynálezu; obr.4 je boční pohled na druhou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem, která může být použita ve výměníku tepla podle vynálezu; obr. 5 je čelní pohled na druhou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem znázorňující odstupňovaný vztah mezi sousedními obvody a uspořádání vstupních a výstupních hrdel; obr.6 je perspektivní pohled na suché teplosměnné • · · fefe fe fefefe* • fefefefe fefefe fefefe fefefe • fe fe·· fefefefe • fefefe fe fefe fefefe· fefe ·« zařízení s nepřímým stykem, neboli kompaktní výměník tepla, který může být použit ve výměníku tepla s uzavřeným obvodem podle vynálezu; obr.7 je perspektivní pohled na vnější stranu teplosměnných zařízení jak jsou na příklad znázorněna na obr. 1 - 2; obr.8 je perspektivní pohled na vnější stranu teplosměnného zařízení dle obr.7, podél cáry 8-8 na obr.7; obr.9 je schematický pohled na teplosměnné zařízení dle obr.l, znázorněné při prvním způsobu provozu; obr. 10 je schematický pohled na teplosměnné zařízení dle obr.l, znázorněné při druhém způsobu provozu; a obr. 11 je schematický pohled na teplosměnné zařízení dle obr.l, znázorněné při třetím způsobu provozu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno první provedení teplosměnného systému 8 pro odvádění tepla z pracovní tekutiny. Systém 8 obsahuje teplosměnné zařízení 10 se vstupem 12 pracovní tekutiny pro přívod pracovní tekutiny z vnějšího zařízení (neznázoměného) jako na příklad z výrobního zařízení. Po odvedení tepla z pracovní tekutiny vychází pracovní tekutina výstupem 14 pracovní tekutiny.

Pracovní tekutina může být, na příklad, jednofázová kapalina jako na příklad voda, která je přiváděna vstupem 12 při jedné teplotě a odváděna výstupem j4 při nižší teplotě. Alternativně může být pracovní tekutina jednofázový plyn, který je přiváděn vstupem 12 při jedné teplotě a odváděn výstupem 14 při nižší teplotě. Tedy, teplosměnný systém může být systém chlazení tekutiny. Systém chlazení tekutiny je znázorněn na obr. 1. Teplosměnný systém 8 může rovněž obsahovat kondenzační systém, v tomto případě může pracovní tekutina být ve vstupu 12 dvoufázová nebo vícefázová tekutina, která vychází výstupem 14 jako jenofázová kapalina nebo jako směs kapaliny a plynu u vícefázové tekutiny. Systém kondenzace tekutiny je znázorněn na obr, 2. Je nutno • · 9 9 9 9 9

9·9· · 9 9 · · ·

9 999 · · · Φ • •99 9 · ··«· ·· ·« vzít v úvahu, že tyto příklady pracovních tekutin jsou uvedeny pouze jako ilustrace a že vynález není omezen na jakýkoliv jmenovitý typ nebo fázi pracovní tekutiny pokud v nárocích není výslovně uvedeno jinak.

Znázorněné teplosměnné zařízení 10 je výměník tepla s uzavřeným obvodem. Pracovní tekutina je uzavřena mezi vstupem 12 a výstupem Í4 tak, že pracovní tekutina není vystavena atmosféře a v zařízení 10 nedochází k žádnému přímému styku mezi proudem pracovní tekutiny a jakýmkoliv proudem vzduchu nebo výpamé kapaliny.

V teplosměnných systémech 8 na obr. 1 a 2 jsou znázorněny různé prvky obsažené v teplosměnných zařízeních 10 a vně těchto teplosměnných zařízení. Je nutno vzít v úvahu, že dále popisované různé prvky systému mohou být umístěny uvnitř nebo vně teplosměnného zařízení, pokud není uvedeno jinak. Tak jak je použit zde a v nárocích musí být výraz teplosměnný systém’* pojímán široce jako výraz zahrnující jak teplosmenná zařízení obsahující charakteristiky v rámci zařízení, tak teplosměnné systémy obsahující některé prvky teplosměnného zařízení a některé prvky vně zařízení a teplosměnné systémy v nichž je použito více než jedno teplosměnné zařízení; polohové číslo 8 je zde použito jako odkaz na teplosměnný systém všeobecně.

Teplosměnné systémy v obou provedeních podle obr. 1 a 2 obsahují suchou teplosměnnou sekci 16 s nepřímým stykem. Tato suchá sekce 16 má vstupní stranu 18 vzduchu, výstupní stranu 20 vzduchu a obvod pracovní tekutiny označený na obr. 6 jako 22. Jak je znázorněno na obr. 1 - 2 skládá se suchá teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem ze dvou identických výměníků tepla 16a, 16b zapojených paralelně na vstupní vedení 92 jímž je přiváděna pracovní tekutina od vstupu 12 pracovní tekutiny. Jeden z identických výměníků tepla 16a je znázorněn na obr, 6.

«9« 99 9 9949 Z 9 9999 99 9 9*9 99 9

V 9 9 449 999*

9999 9 99 9999 94 94

Ve znázorněných provedeních je suchá teplosměnná sekce 16 s nepřímým stykem umístěna v teplosměnném zařízení 10.

Jak je znázorněno na obr. 6, každý znázorněný obvod 22 tekutiny obsahuje vstupní hrdlo 24, výstupní hrdlo 25 a větší počet trubek 26 z nichž každá je opatřena větším počtem žeber 27 připojených k vnější straně trubky. Suchá teplosměnná sekce 16 s nepřímým stykem může obsahovat obchodně dostupného teplo přenášejícího hada s vnějším žebrováním prodávaného firmou Super Radiátor Coils of Richmond, Virginia, jako součást č. 48x69-6R~5CW-L-R, z měděných trubek 5/8 palce x 0,020 palcovou stěnou s hliníkovými žebry (plochými) s 24 obvody, jak je znázorněn na obr. 6. Je nutno vzít v úvahu, že tento chladicí had je uveden pouze za účelem znázornění a vynález není omezen jmenovitě na tohoto chladicího hada. Dva nebo více těchto obchodně dostupných hadů může být sériově nebo paralelně spojeno tak, aby se vytvořila suchá teplosměnná sekce 16 s nepřímým stykem. Obr. 1 znázorňuje dva takové hady v paralelním uspořádání v sestavě do V ve středu teplosměnného zařízení 10. Kombinace hadů se může měnit podle velikosti výrobku.

Je nutné brát v úvahu, že mohou být použity jiné konstrukce s vnějším žebrováním, jako na příklad trubky s vnějšími spirálově vinutými žebry nebo jakékoliv jiné kombinace označené jako kompaktní výměníky tepla; konstrukce znázorněná jako suchá teplosměnná sekce s nepřímým stykem je použita pouze jako příklad. V teplosměnném systému jak je znázorněn na obr. 1, na příklad, může být nutné zkonstruovat suché teplosměnné hady tak, aby se optimalizoval pokles tlaku v hadech. Na příklad, čelní plocha suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem může být optimalizována proudem vzduchu pro zajištění ekonomického a účinného provozu. Může být použit jakýkoliv

Ί · · · · 9 99··

9999 · 9 9 999 99 ·

9 999 »999

9999 9 ·· 9909 9· 99 obchodně dostupný typ uspořádání hada s vnějším nebo vnitřním žebrováním nebo obou, jako na příklad hady s kulatými nebo zvlněnými žebry, jakož i jakýkoliv jiný typ výměníku tepla pracující suchým způsobem, ale výměník tepla musí být zkonstruován tak, aby nedocházelo k nadměrnému poklesu tlaku. U vnějších žeber se očekává zvýšení účinnosti provozu suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem, při minimálním nutném poklesu tlaku se strany vzduchu.

Pro doplnění suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem obsahuje každé provedení podle obr. 1-2 druhou teplosměnnou sekci 28 s nepřímým stykem, která může pracovat buď suchou nebo výpamou výměnou tepla. I když v dalším je popsána jedna taková sekce, je jasné, že následující popis se týká obou provedení. Ve znázorněných provedeních je druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem umístěna v teplosměnném zařízení 10. Druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem obsahuje vstupní stranu 30 vzduchu, výstupní stranu 32 vzduchu a obvod 34 pracovní tekutiny. Obvod 34 pracovní tekutiny znázorněné druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem zahrnuje sestavu 36 s jedním hadem typu popsaného a znázorněného v US patentech č. 5,435.382 a 5,816.318 a znázorněnou na obr. 3-5 této přihlášky. Sestava 36 hada má obecně obdélníkový tvar s řadou vodorovně blízko sebe umístěných rovnoběžných obvodů 38 hadovitého tvaru. Všechny obvody 38 mají horní konec připojen k hornímu hrdlu 40 tekutiny a dolní konec k dolnímu hrdlu 42 tekutiny. V prvním znázorněném provedení je v dolním hrdle 42 tekutiny umístěno vstupní hrdlo a v horním hrdle 40 je umístěno výstupní hrdlo je-li zařízení použito jako chladič tekutiny. V kondenzátorů znázorněném na obr. 2 jsou vstupní a výstupní hrdla 42, 40 obráceně, takže v horním hrdle 40 tekutiny je umístěno vstupní hrdlo a v dolním hrdle 42 tekutiny je výstupní hrdlo. Společně tvoří hrdla 40, 42 a • 0 · 0 0 0 0··« • «000 «· 0 · 0 0 0 · · • 0 0«« ««·· «··· · ·· «·· ·· ·« hadovité obvody 38 obvod 34 pracovní tekutiny druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem.

Jak je popsáno v US patentech č. 5,435.382 a 5,816.318 a znázorněno na obr. 3 - 5, sestává každý jednotlivý obvod 38 v sestavě hada 36 z jednotlivé nepřetržité délky trubky hada, která je několika ohýbacími operacemi upravena do několika řad A - E tvaru U, které jsou ve svislém a prostorovém vztahu rozmístěny stejnoměrně od sebe, čímž každý obvod 38 dostane výsledný hadovitý tvar.

Druhá tepíosměnná sekce 28 s nepřímým stykem může být z obchodně dostupné řady 1500 s uzavřeným obvodem pro chladicí věže a výpamé kondenzátory řady 1500 dodávané firmou Baltimore Aircoil Company of Baltimore, Maryland. Je pochopitelné, že ve druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem mohou být použity jiné konstrukce. Na příklad trubky hadů mohou být na vnější straně opatřeny žebry pro účinnější přenos tepla při použití v suchém způsobu provozu, nebo trubky mohou být opatřeny vnitřními žebry s mikrožebry nebo s jiným, v oboru známým, uspořádáním.

Jak je znázorněno na obr. 1 - 2, každý teplosměnný systém 8 rovněž obsahuje teplosměnnou sekci 50 s přímým stykem se vstupní stranou 52 vzduchu a výstupní stranou 54 vzduchu a s výplňovým mediem 56. Ve znázorněných provedeních je tepíosměnná sekce 50 s přímým stykem v teplosměnném zařízení 10; vstupní strana 52 vzduchu je umístěna tak, že do zařízení JO může být nasáván okolní vzduch a výstupní strana 54 je otevřena do pléna 58. Do pléna 58 rovněž vchází vzduch od výstupní strany 32 druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem. Výplňové medium 56 v teplosměnné sekci 50 s přímým stykem může být jakékoliv běžné výplňové medium, jako na příklad plastová výplň, jakož i dřevěné nebo keramické výplňové medium, nebo jakékoliv jiné výplňové medium • ···· « ·

4 «··· · • « *44* *····· • * · · · ·· ···· ·· · v oboru známé. Výplňové medium může být takové, jaké je na příklad popsáno v US patentu č. 4,361.426 (1982). Rovněž může být použita obchodně dostupná PVC výplň s křížovým prouděním, jako na příklad Accu-PAC CF 1900 deska pro chladicí věž dodávaná firmou Brentwood Industries of Reading, Pennsylvania.

Ve znázorněných provedeních má zařízení kryt 60, který obklopuje teplosměnnou sekci 16 s nepřímým stykem, druhou teplosměnnou sekci 28 s nepřímým stykem a teplosměnnou sekci 50 s přímým stykem. Kryt může být vyroben z jakéhokoliv vhodného materiálu, jako na příklad z ocelového plechu nebo z pryskyřičného materiálu zesíleného vlákny, nebo části mohou být vyrobeny z každého materiálu. Jak je znázorněno na obr. 7 - 8, je v horní části krytu jeden nebo více otvorů 59 pro vstup okolního vzduchu do druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem. Tyto horní otvory 59 mohou být zakryty ochrannou sítí nebo mříží. Proud okolního vzduchu může vstupovat do teplosměnného zařízení 10 otvory 59 v horní části a pak vcházet do a procházet druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Jak je znázorněno na obr. 1 2 a 7, jsou v jedné boční stěně 62 otvory 64 se žaluziemi 66 nebo s ochrannou mříží u otvorů 64. Tedy, další proud 68 okolního vzduchu může vstoupit do teplosměnného zařízení otvory 64, tedy vstoupit do a projít teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem. Jak je znázorněno na obr. 1 - 2, 8 a 9 - 11, jsou v každém znázorněném krytu 60 rovněž pomocné otvory 70 tvořících vstup pro další proud 72 okolního vzduchu do pléna 58 aniž by nejprve prošel buď druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem nebo teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem. Pro volitelné uzavírání pomocných otvorů 70 pro vzduch mohou být použity regulátory 74. Regulátory 74 mohou být spojeny s jedním nebo více servomotory kteréhokoliv obvyklého typu, jak je obecně znázorněno vztažným číslem

4 4 · · · · · 4 • ·· 4 * 4 4 4 4 · 4 · • · 4·· 4 · 4 4

4444 4 44 4444 4· 4« na obr. 1 - 2 a motory 76 mohou být spojeny s ovládacím mechanismem jako na příklad s ústředním logickým prvkem 78 nebo jiným ovládacím zařízením jímž mohou být regulátory 74 automaticky otevírány a zavírány v závislosti na příklad na teplotě pracovní tekutiny za suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, nebo na nějakém jiném faktoru. Regulátory 74 nemusí být ovládány motorem, ale mohou být rovněž ovládány ručně.

Každé znázorněné teplosměnné zařízení 10 také obsahuje jímku 80 přímé sekce a jímku 82 nepřímé sekce. Jímka 80 přímé sekce je umístěna pod výplňovým mediem 56 a jímka 82 nepřímé sekce je umístěna pod druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Obě jímky 80, 82 jsou obklopeny krytem 60 a jsou odděleny nízkou stěnou 84, takže jímky jsou od sebe odděleny. Nízká stěna M je nižší než ostatní stěny obou jímek, takže výpamá kapalina může téci z jedné jímky do druhé v případě, kdy toky oběma čerpadly nejsou stejné. Toky jsou nestejné v závislosti na konstrukci, kdy tok do teplosměnné sekce s přímým stykem je bud’ modulován, neboje zastaven, jak je popsáno v dalším.

Ve znázorněných provedeních je teplosměnná sekce 50 s přímým stykem a její jímka 80 umístěna na jedné straně 86 teplosměnného zařízení 10 a druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem a její jímka 82 je umístěna na druhé straně 88 teplosměnného zařízení. Plénum 58 a suchá teplosměnná sekce 16 s nepřímým stykem jsou umístěny mezi teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem a druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Vstupní strana J_8 vzduchu suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem je v plénu 58 a obě suché teplosměnné sekce 16a, 16b jsou uloženy tak, že jsou umístěny nad jímkami 80, 82.

V každém znázorněném provedení teplosměnného systém 8 jsou rovněž dráhy 90 toku pracovní tekutiny, které propojují vstupy 12

9 9 · · 9 9 9*9 • 9999 · 9 9 9 9 9 9 · 9

9 999 999*

9999 9 99 9999 99 9« pracovní tekutiny, obvod 22 pracovní tekutiny suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem, obvod 34 pracovní tekutiny druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a výstup 14 pracovní tekutiny. V obou znázorněných provedeních jsou dráhy 90 toku v teplosměnných zařízeních 10.

V provedení chladiče tekutiny podle obr, 1 má dráha 90 toku vstupní vedení 92 spojené se vstupem 12 pracovní tekutiny a dělí se pro připojení ke vstupním hrdlům 24a, 24b každé suché nepřímé sekce u každého výměníku tepla 16a, 16b. Pracovní tekutina proudí rovnoběžně oběma suchými nepřímými sekcemi výměníků tepla 16a, 16b a vychází výstupy 96a, 96b do mezilehlého vedení 98. Mezilehlé vedení 98 vede k a je spojeno s dolním hrdlem 42 tekutiny na druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem. Pracovní tekutina vstupuje do dolního hrdla 42 tekutiny, teče nahoru do horního hrdla 40 tekutiny a vstupuje do výtokového vedení 100, které je spojeno s výstupem 14 pracovní tekutiny.

V provedení kondenzátoru tekutiny podle obr. 2 vstupuje pracovní tekutina do vstupního vedení 92, které se pak dělí do dvou ramen 92a, 92b. Jedno rameno 92a se dále dělí a je připojeno ke vstupním hrdlům 24a, 24b každé suché teplosměnné sekce 16a, 16b s nepřímým stykem. Pracovní tekutina teče rovnoběžně oběma suchými nepřímými teplosměnnými sekcemi 16a, 16b a vytéká výstupními vedeními 96a, 96b do mezilehlého vedení 98. Druhé rameno 92b vstupního vedení vede k a je spojeno s homím hrdlem 40 tekutiny obvodu 34 tekutiny druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem. Pracovní tekutina vstupuje do horního hrdla 40 kapaliny, teče dolů do dolního hrdla 40 tekutiny a vstupuje do výtokového vedení 100. Výtokové vedení je rovněž napojeno na mezilehlé vedení 98 v místě napojení 102 před výstupem 14 pracovní

0 0 · · ’ Ϊ i · i · · ···· · · · ··»··· ^A* 0 0 0 0 0 0000

0000 0 00 0000 0· ·♦ tekutiny, takže oba rovnoběžné proudy provozní tekutiny se před výstupem 14 pracovní tekutiny spojí.

V obou provedeních podle obr. 1-2 zajišťují dráhy 90 pracovní tekutiny v podstatě nepřetržitý tok pracovní tekutiny jak suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, tak druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Jinými slovy, všechna pracovní tekutina, která vstoupí do teplosměnného systému 8 proteče jak suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, tak druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem dříve než vyteče ze systému výstupem 14 tekutiny. Pro výtok z každé z teplosměnných sekcí 16, 28 není použit žádný ventil pro omezení nebo zastavení proudu pracovní tekutiny. Je nutno brát v úvahu, že v kondenzátoru nebude intenzita toku pracovní tekutiny do každé sekce konstantní, ale bude se samoregulačním způsobem měnit podle kapacity teplosměnné sekce odebírající teplo.

Jak je znázorněno na obr. 1-2, každý teplosměnný systém 8 rovněž obsahuje rozváděči systém 104 nepřímé sekce pro selektivní rozvádění výpamé kapaliny do druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem pro selektivní suchou a výpamou směnu tepla v druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem. V obou provedeních je rozváděči systém 104 nepřímé sekce v teplosměnném zařízení 10. Každý teplosměnný systém rovněž obsahuje samostatný a nezávislý rozváděči systém 106 přímé sekce pro selektivní rozvod výpamé kapaliny do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem. V obou provedeních je rozváděči systém přímé sekce umístěn v teplosměnném zařízení 10.

V obou znázorněných provedeních rozváděči systém 104 nepřímé sekce obsahuje větší počet výstupů 108 výpamé kapaliny nepřímé sekce umístěných nad druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. V obou provedeních rozváděči systém 106 přímé sekce obsahuje větší počet • · · · * * * · · • ···· · · · ······ • · ··· ··«· ···· · ·· ···· «· .· výstupů 110 výpamé kapaliny přímé sekce umístěných tak, že rozvádějí výpamou kapalinu po teplosměnné sekci 50 s přímým stykem. Ve výstupech 108, 110 výpamé kapaliny v přímé sekci a nepřímé sekci jsou ve znázorněných provedeních umístěny rozstřikovací trysky. Výpamá kapalina je obvykle voda.

V každém znázorněném provedení obsahuje rozváděči systém 106 výpamé kapaliny přímé sekce první čerpadlo 112 a první dráhu toku 114 výpamé kapaliny zapojené mezi jímkou 82 nepřímé sekce a výstupy 110 výpamé kapaliny přímé sekce. První čerpadlo 112 převádí výpamou kapalinu z jímky 82 nepřímé sekce dráhou toku 114 do rozstřikovacich výstupů 110 výpamé kapaliny přímé sekce. Tedy, výpamá kapalina shromážděná z druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem může být selektivně rozvedena po výplňovém mediu 56 pro výpamý přenos tepla s proudem 68 vzduchu v teplosměnné sekci 50 s přímým stykem. Dráha toku 114 obsahuje vedení 115 zapojená mezi čerpadlo 112 a výstupy 110, a výtokové vedení 120, které vede od výtoku z jímky 82 nepřímé sekce k prvnímu čerpadlu 112.

V každém znázorněném provedení obsahuje rozváděči systém 104 výpamé kapaliny nepřímé sekce druhé čerpadlo 116 a druhou dráhu toku 118 výpamé kapaliny zapojené mezi jímkou 80 přímé sekce a výstupy 108 výpamé kapaliny nepřímé sekce. Druhé čerpadlo 116 přemisťuje výpamou kapalinu z jímky 80 přímé sekce druhou dráhou toku 118 do výstupů 108 výpamé kapaliny v nepřímé sekci. Tedy, výpamá kapalina může být selektivně rozvedena po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem. Dráha toku 118 obsahuje vedení 119 zapojená mezi druhé Čerpadlo 116 a výstupy 108, a výtokové vedení 122, které vede od výtoku v jímce 80 přímé sekce ke druhému čerpadlu 116. V obou

9 9 · 9 · 9 9 9 9 • 9999 9 9 « 9 9 * 99 ·

9 999 99*9

9999 9 99 9999 99 99 znázorněných provedeních jsou čerpadla 112, 116 a dráhy toku 114, 118 v teplosměnném zařízení 10.

Druhé Čerpadlo 116 je výhodně čerpadlo s konstantními otáčkami, které se zapíná a vypíná ve zvolených časech pro selektivní činnost druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem jako suchého výměníku tepla, nebo jako výpamého výměníku tepla. První čerpadlo 112 může být čerpadlo s proměnnými otáčkami, takže množství výpamé kapaliny rozváděné po výplňovém mediu 56 přímé sekce může být měněno v závislosti na podmínkách. První Čerpadlo 112 může být rovněž zastaveno, takže po teplosměnné sekci 50 s přímým stykem nebude rozvedena žádná výpamá kapalina. Alternativně, první čerpadlo 112 může být čerpadlo s konstantními otáčkami a do první dráhy toku 114 výpamé kapaliny může být zařazen ventil 124 pro řízení toku výpamé kapaliny do výstupů 110 výpamé kapaliny v přímé sekci.

Aby se vyloučilo vynášení kapek výpamé kapaliny z teplosměnných sekcí 28, 50 s nepřímým a přímým stykem do pléna 58, jsou mezi strany 32, 54 výstupu vzduchu teplosměnných sekcí 28, 50 a plénum 58 umístěny eliminátory vynášení 126, 128. Eliminátory vynášení 126, 128 mohou být těsně vedle sebe umístěné kovové, plastové nebo dřevěné laťky neboli žaluzie, které dovolují průchod vzduchu mezi sebou, ale zachycují jemné kapky vody ve vzduchu. Ve vynálezu mohou být rovněž použita jiná obvyklá zařízení.

Každý z obou znázorněných teplosměnných systémů 8 rovněž obsahuje zařízení 130 pro pohyb vzduchu, ženoucí proudy 61, 68 vzduchu druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem a teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem a suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem. Ve znázorněných provedeních jsou zařízení 130 pro pohyb vzduchu umístěna v teplosměnných zařízeních Π). V každém ··· ·· · ···· • ···· ·· · · * · * · ♦ · ··« * · * · ···· · ·· ··»« ·« ·» provedení je zařízení 130 pro pohyb vzduchu rovněž použito pro pohyb pomocného proudu 72 vzduchu do pléna 58. V plénu 58 se všechny proudy 61, 68 a 72 vzduchu spojí do jednoho proudu 132 vzduchu procházejícího suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem. V zařízeních 130 pro pohyb vzduchu jsou motorem hnané ventilátory. Ve znázorněných provedeních jsou motorem hnané ventilátory umístěny v krytu 60, před suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem, teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem a pomocnými otvory 70 a regulátory 74. Tedy, motorem hnaný ventilátor vyvozuje tahy ženoucí proudy 61, 68 a 72 do pléna 58 a pak žene spojený proud 132 vzduchu suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem a vyhání spojený proud 132 vzduchu ven otvorem 133 v horní části zařízení 10. Jsou-li regulátory 74 zavřeny, bude se spojený proud 132 vzduchu skládat z proudů 61 a 68 proudících do pléna 58 z druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem a z teplosměnné sekce 50 s přímým stykem. Z důvodu účinného využití energie je motorem hnaný ventilátor výhodně buď dvouiychlostní ventilátor, nebo ventilátor s měnitelnými otáčkami.

Pro maximální účinnost a uchování výpamé kapaliny obsahuje každý znázorněný teplosměnný systém 8 řadič označený na obr. 1-2 číslem 78. Řadič 78 je počítačový neboli programovatelný logický prvek, který může být částí teplosměnného zařízení 10, samostatně stojícím počítačem připojeným k teplosměnnému zařízení JO nebo Částí celkového systému počítačového řízení závodu připojeného na teplosměnné zařízení 10. Řadič 78 dostává vstup od alespoň jednoho vstupního mechanismu 138. schematicky znázorněného na obr. 1-2. Vstupní mechanismus 138 umožňuje ruční vkládání dat nebo řízení systému obsluhou, nebo to může být snímač jako na příklad snímač teploty nebo tlaku. Je-li ve vstupním ··· ·· 4 9 9 4 9 • 49·· 494 4 4 4 4 4 9 • · 449 9499

9449 4 44 4444 44 <9 mechanismu 138 snímač teploty, může být snímaná teplota na příklad teplota okolního vzduchu, nebo teplota pracovní tekutiny. Na obr. 1 je vstupní mechanismus 138 připojen k výtokovému vedení 100; v provedení na obr. 2 je snímač teploty za místem spojení 102 výtokového vedení 100 a mezilehlého vedení 98. Tedy, znázorněný snímač 138 teploty může snímat teplotu pracovní tekutiny vycházející ze systému poté, co tekutina byla ochlazena nebo kondenzována a předat tato data do řadiče 78 pro nastavení systému, jak je popsáno v dalším. Snímač 138 teploty může být na příklad snímač teploty řady SET 189A, dodávaný firmou Johnson Controls, a.s., Milwaukee, Wisconsin, s nutným hardwarem pro připojení trubek. Pochopitelně, toto zařízení je uvedeno pouze za účelem znázornění a vynález není omezen na toto zařízení, pokud to není výslovně uvedeno v nárocích. Právě tak mohou být použity jiné podobné snímače teploty od kteréhokoliv jiného hlavního výrobce ovladačů.

Je zřejmé, že mohou být snímány i jiné fyzikální charakteristiky a vlastnosti pracovní tekutiny, jako na příklad tlak pracovní tekutiny. Tedy, snímač 138 může být snímač tlaku. Rovněž je zřejmé, že může být použito několik vstupních mechanismů současně. Na příklad, může být nutné vložit jak teplotu pracovní tekutiny, tak teplotu okolí a může být nutné umožnit vstup obsluhou potlačením automatické činnosti systému.

Pro maximální účinnost a uchování výparné kapaliny mohou být použity různé výstupy z řadiče 78. Jak je znázorněno na obr. 1 - 2, může mít systém jeden výstup 139 zapojen pro ovládání činnosti motoru ventilátoru. Tedy, otáčky ventilátoru 130 mohou být měněny na příklad na základě bud’ okolní teploty nebo teploty pracovní tekutiny. Jiný výstup 140 z řadiče 78 do motoru 76 může být zapojen tak, že otevírá a zavírá regulátory 74 u pomocných otvorů 70 v krytu, nebo nastavuje regulátory ···· · ··*·!·» ^,»ι^,,ι,^ί do středních poloh. Jsou zde rovněž výstupy 144, 146 k prvnímu a druhému čerpadlu 112, 116, takže činnost čerpadel může být ovládána na základě podmínek okolí nebo podmínek pracovní tekutiny. Je-li použit ventil 124, může zde být doplňkový výstup 148 z řadíce do servomechanizmu ventilu pro nastavování intenzity průtoku výpamé kapaliny do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem. Z každého ovládaného prvku může být provedena zpětná vazba do řadiče.

Jedním příkladem vhodného programovatelného logického prvku 78 je System 350 A350P Electronic Proportional Plus Integrál Control dodávaný firmou Johnson Controls, a.s., Milwaukee, Wisconsin. Programovatelný logický prvek může být alternativně začleněn do celkového řídícího systému závodu. V každém z těchto případů se předpokládá, že pro optimální výsledky volby a použití vhodného programovatelného logického prvku bude provedena konzultace s osobou znalou konstrukce řadiče, schopnou zvolit a použít vhodný programovatelný logický prvek.

v

Činnost znázorněných teplosměnných systémů 8 může být následující. Bude popsána činnost jednoho systému, ale je zřejmé, že následující popis se týká rovněž druhého systému, vyjma případu, kdy bude výslovně uveden rozdíl. Při prvním způsobu činnosti, znázorněném schematicky na obr. 9, při předem daném rozsahu okolních teplot měřených suchým teploměrem, jako na příklad 15°C (59°F) a nižších, pracuje teplosměnný systém 8 suchým způsobem. Obě Čerpadla 112,116 jsou vypnuta a neteče žádná výpamá kapalina: druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem pracuje suchým způsobem, a v teplosměnné sekci 50 s přímým stykem není žádné tepelné zatížení. Regulátory 74 jsou zcela otevřeny a do pléna 58 proudí pomocný proud 72 vzduchu. Průtok vzduchu teplosměnnými sekcemi 50, 28 s přímým stykem a druhou s _1O 0 · 0 00000·· · ·♦·· · · · · · · ·· · • a 000 · * 0 0 •000 0 00 0000 00 «0 nepřímým stykem je minimální a průtok vzduchu suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem je maximální. Pracovní tekutina proudí jak suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, tak druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Při tomto způsobu je hlavním zdrojem přenosu tepla suchá tepíosměnná sekce 16 s nepřímým stykem.

Jakmile teplota vzduchu překročí nastavenou mezní teplotu 15 °C (59 °F), nebude teplosměnný systém 8 schopen ochladit pracovní tekutinu na požadovanou výstupní teplotu Tf₀ nebo tlak Pf₀ .

Teplosměnný systém zahájí druhý způsob činnosti znázorněný schematicky na obr. 10. Řadič uvede do činnosti druhé čerpadlo 116 a výpamá kapalina teče druhou dráhou toku 118 rozváděcího systému 104 nepřímé sekce, jak je znázorněno Číslem 158 na obr. 10 a vytéká výstupy 108 nad druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Prokapávání nebo protékání výpamé kapaliny druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem je znázorněno číslem 160 na obr. 10. Výpamá kapalina se shromažďuje v jímce 82 nepřímé sekce, přetéká přes nízkou stěnu 84 a teče do jímky 80 přímé sekce. Z jímky přímé sekce může být výpamá kapalina převedena nad druhou teplosměnnou sekci 28 s nepřímým stykem. Pracovní tekutina protéká jak suchou, tak druhou teplosměnnou sekcí 16, 28 s nepřímým stykem. Regulátory 74 jsou zavřeny, takže nedochází k žádnému pomocnému proudění vzduchu; místo toho proudy 61, 68 okolního vzduchu ze druhých teplosměnných sekcí s nepřímým a přímým stykem míří do pléna 58 a pak vstupují do suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem jako proud 132 vzduchu. Odnímání tepla z pracovní tekutiny prováděné druhou nepřímou sekcí 28 se zvýší a teplota Tf₀ nebo tlak Pf₀ vytékající pracovní tekutiny je přivedena zpět na předem nastavenou hodnotu. Při tomto způsobu nemá tepíosměnná sekce * · * · » 4 • · • · 4 4 4 • ·*« ♦ 4 « · • 4 4 · · · ••4 4 >· ···· 4· Μ s přímým stykem žádné tepelné zatížení; první čerpadlo 112 zůstává vypnuto.

Jakmile teplota okolního vnějšího vzduchu dále stoupne, je zapnuto první rozstřikovací čerpadlo 112 a zahájí se třetí způsob činnosti, znázorněný schematicky na obr. 11. První rozstřikovací čerpadlo 112 žene výpamou kapalinu z jímky 82 nepřímé sekce dráhou toku 114 rozváděcího systému 106 přímé sekce, jak je znázorněno číslem 162 na obr. 11 a výpamá kapalina vyteče nad výplňové medium 56, jak je znázorněno číslem 164 na obr. 11. Jak výpamá kapalina prokapává nebo protéká výplňovým mediem, přenáší teplo a hmotu na proud 68 vzduchu a výpamá kapalina je před pádem do jímky 80 přímé sekce pod výplňovým mediem 56 ochlazena. Ochlazená výpamá kapalina je z jímky 80 přímé sekce čerpána druhým čerpadlem 116 dráhou toku 118 do výstupů 108 výpamé kapaliny, kde je ochlazená výpamá kapalina rozvedena po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem, jak je znázorněno číslem 160.

Při třetím způsobu činnosti, chlazení výpamé kapaliny v teplosměnné sekci 50 s přímým stykem reguluje odnímání tepla ve druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a určitá část výpamé kapaliny se ztratí odpařením. Pro uchování výpamé kapaliny moduluje vynález tok výpamé kapaliny do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem tak, že je zachována účinná intenzita toku pro chlazení výpamé kapaliny a pracovní tekutiny. Ale je vyloučena nadměrná intenzita toku, aby se vyloučily zbytečné ztráty vlivem odpaření výpamé kapaliny. Obecně, čím vyšší je venkovní teplota podle vlhkého teploměru, tím větší je objem výpamé kapaliny vytékající nad teplosměnnou sekci 50 s přímým stykem. Podobně, je-li intenzita toku upravena tak, že závisí na teplotě nebo tlaku vytékající pracovní tekutiny, čím větší bude rozdíl mezi změřenou Tf₀ nebo Pf₀ a · · · « 4 4 • 4444 * * 4 • « · 9 4

4 4 4 99 4944 nastavenou Tf₀ nebo Pfo, tím větší bude intenzita toku výpamé kapaliny do přímé sekce 50; jakmile se měřená Tf₀ nebo Pf₀ přiblíží nastavené Tf₀ nebo Pf₀, intenzita toku výpamé kapaliny se sníží.

Intenzita toku výpamé kapaliny je výhodně řízena řadičem 78, takže intenzita toku do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem je funkcí některého měřeného parametru, jako na příklad teploty okolního vzduchu nebo fyzikální charakteristiky nebo vlastnosti pracovní tekutiny. Intenzita toku je regulována buď řízením čerpadla 112 s proměnnými otáčkami, nebo je-li použito čerpadlo s konstantními otáčkami, řízením motorem ovládaného ventilu 124. Intenzita toku výpamé kapaliny může být řízena obsluhou v závislosti na čtení teploty nebo tlaku provedeném obsluhou u výstupu 14 pracovní tekutiny, nebo může být řízena obsluhou na základě Čtení okoíní teploty. Ale pro optimální výkon je nejlepší automatický provoz.

Je-li intenzita toku výpamé kapaliny do teplosměnné sekce s přímým stykem podstatně menší než intenzita toku výpamé kapaliny do teplosměnné sekce s nepřímým stykem, umožní nízká stěna 84 přetečení shromážděné výpamé kapaliny z jímky 82 nepřímé sekce do jímky 80 přímé sekce.

Vynález využívá význaky popsané v americké patentové přihlášce podané ve stejný den s touto, s názvem TEPLOSMĚNNÝ SYSTÉM S UZAVŘENÝM OBVODEM A ZPŮSOB SE SNÍŽENOU SPOTŘEBOU VODY autorů Branislav Kořenic a Thomas P.Carter, postoupený firmě Baltimore Aircoil Company, a.s., jejíž úplný popis je zde celý uveden jako vztažný. Ale, na rozdíl od teplosměnných systémů znázorněných na obr. l,4-6all-12v uvedené patentové přihlášce, teplosměnné systémy podle této přihlášky neprovádějí adiabatické sycení proudů vzduchu a pracují s nezávislým řízením toku výpamé kapaliny druhou

0

0··

000 0 • 0

0· 0000 teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem a teplosměnnou sekcí s přímým stykem.

Teplosměnné systémy 8 podle vynálezu mohou zahrnovat jiné význaky. Na příklad v jímkách 80, 82 může obvykle být samostatný odtok (neznázoměný), takže výpamá kapalina může být ze systému vypuštěna, aby se vyloučilo její zamrznutí během určitých ročních období, na příklad během zimních měsíců. V odtoku může být ovládací mechanismus (neznázoměný), jako na příklad solenoidový ventil ovládaný snímačem teploty, takže na příklad výtok se otevře jakmile okolní teplota klesne pod bod mrazu. Ventil může být zapojen tak, že je řízen ústředním programovatelným logickým prvkem 78, nebo může být ovládán ručně nebo ovládán na základě vlastního snímacího systému nebo zařízení. Solenoidový ventil může být rovněž použit pro automatické vypuštění hadů buď suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem, nebo druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem v případe, že teplota pracovní tekutiny klesne na hodnotu blízkou bodu mrazu.

Výhody šetření vodou podle vynálezu mohou být znázorněny uvážením profilů teplot suchého teploměru a vlhkého teploměru na daném místě, jako na příklad ve Stuttgartu/Echterdingen, Německo. Teplota podle suchého teploměru na tomto místě bude pod 15°C neboli 59°F po 70,3 % roku během jara, podzimu a zimy. Asi 17,7 % roku je teplota podle suchého teploměru nad 15°C neboli 59°F, ale teplota podle vlhkého teploměru je pod 15°C neboli 58°F. Jak teplota suchého teploměru, tak teplota vlhkého teploměru jsou nad 15°C neboli 59°F asi 12 % roku. Podle vynálezu může teplosměnný systém pracovat způsobem 1 jako suché zařízeni bez použití výpamé kapaliny po 70,3 % této doby. Je-li okolní teplota podle suchého teploměru nad 15°C neboli 59°F, ale

->-) ·*«·*«»»»» ΖΖ ·«*···· 9 · · · 99 · * · *99 ··«* ·♦·· · ·· ···* «· 9« teplota podle vlhkého teploměru je pod 15°C neboli 59°F, může teplosměnné zařízení 10 pracovat způsobem 2, s minimálními ztrátami výparné kapaliny. Je-li jak okolní teplota podle vlhkého teploměru, tak teplota podle suchého teploměru nad 15°C neboli 59°F, může teplosměnný systém pracovat způsobem 3. Je jasné, že příslušné hraniční teploty pro provoz různými způsoby jsou uvedeny pouze pro ilustraci. Skutečné hranice pro provoz různými způsoby mohou místo toho záviset přímo na teplotě pracovní tekutiny nebo na tlaku za suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, jako na příklad u výstupu 14 pracovní tekutiny. Hraniční teploty a tlaky pracovní tekutiny musí zhruba odpovídat teplotám okolí, takže období využití každého ze způsobů činnosti musí odpovídat výše uvedeným procentním hodnotám. Skutečné procento provozní doby každého způsobu Činnosti bude záviset na ročním teplotním profilu místa a na konstrukčních hraničních teplotách (hranice podle teploty suchého teploměru) pro které je zařízení určeno. Přechody mezi jednotlivými způsoby činnosti mohou být provedeny automatickým řízením, jak je popsáno výše, nebo ručním procesem.

Při volbě částí, příslušná zařízení použitá na suchou teplosměnnou sekci 16 s nepřímým stykem a na druhou teplosměnnou sekci 28 s nepřímým stykem mohou být zvolena na základě obvyklých principů strojírenské konstrukce. Velikost suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem je taková, aby vyhověla většině tepelných výkonů při suchém způsobu (způsob 1, znázorněn na obr. 9); při tomto způsobu, druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem přidá určitou tepelnou kapacitu v závislosti na své velikosti, ale hlavním výměníkem tepla budou žebrované trubky 26 suché teplosměnné sekce 16 s nepřímým stykem. Ale při mokrých způsobech činnosti (způsoby 2 a 3, znázorněné na obr. 10 - 11), hlavní podíl tepelného výkonu bude mít druhá * 4 4 • · · V 4 ·

4 4 4 4

4>44 44 4 • 4 »44

444# 4 44 4444

4 4

4 ·

4 4 4

4» 44 teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem a zbývající Část tepelného výkonu provedou žebrované hady J_6. Skutečný procentní podíl tepelného výkonu každé sekce bude záviset na relativní velikosti obou výměníků tepla 16, 28. Jestliže použití vyžaduje konstantní tepelný výkon v průběhu celého roku, zvolila by se velká suchá teplosměnná sekce 16 s nepřímým stykem a poměrně malá druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem. Předpokládá-li se, že provoz v létě a mokrá činnost bude větší než činnost v zimě a suchá činnost, pak by byla zvolena druhá teplosměnná sekce 28 s nepřímým stykem větší.

Vynález rovněž poskytuje způsob odnímání tepla z pracovních tekutin. Pracovní tekutina prochází suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, přičemž suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem rovněž prochází hlavní proud 132 vzduchu. Pracovní tekutina rovněž prochází druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem, přičemž druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem prochází druhý proud 61 vzduchu. Třetí proud 68 vzduchu prochází teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem. Druhý a třetí proud 61, 58 vzduchu se smísí a vytvoří hlavní proud 132 vzduchu před suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem. Čtvrtý proud 72 vzduchu může být volitelně smísen s druhým a třetím proudem 61, 68 před suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem. Čtvrtý proud 72 vzduchuje okolní vzduch.

Při tomto způsobuje výpamá kapalina selektivně rozvedena po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem, přičemž pracovní tekutina prochází druhou teplosměnnou sekcí 28 s nepřímým stykem. Výpamá kapalina z druhé teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem je shromážděna a selektivně rozvedena po teplosměnné sekci 50 s přímým stykem. Výpamá kapalina z teplosměnné sekce 50 s přímým stykem je

9 4

9999 4

9

499 4

4 9

4 9

4 9

9 4

494* • 4 ·

4* 9 ♦ 4 9

9 4 4

9* shromážděna a shromážděná výpamá kapalina je selektivně rozvedena po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem.

Selektivní rozvedení shromážděné výparné kapaliny po teplosměnné sekci 50 s přímým stykem je nezávislé na selektivním rozvedení výparné kapaliny po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem: výparná kapalina může být rozvedena pouze po druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem, pouze po teplosměnné sekci 50 s přímým stykem a po obou teplosměnných sekcích 28, 50 při stejných nebo rozdílných intenzitách toku. Nízká stěna 84 umožňuje přetečení výparné kapaliny z jedné jímky do druhé jímky v závislosti na způsobu činnosti a na tom, jak jsou obě čerpadla vyrovnána. Výpamá kapalina může přetékat pres nízkou stěnu z jímky 82 nepřímé sekce do jímky 80 přímé sekce jestliže tok výparné kapaliny do teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem je větší než tok výparné kapaliny do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem, a může přetékat přes nízkou stěnu z jímky 80 přímé sekce do jímky 82 nepřímé sekce jestliže tok výparné kapaliny do teplosměnné sekce 50 s přímým stykem je větší než tok výparné kapaliny do teplosměnné sekce 28 s nepřímým stykem. I když stěna 84 je znázorněna a popsána jako nízká stěna, je pochopitelné, že mohou být použity jiné konstrukce umožňující tento tok výparné kapaliny mezi jímkami 82, 80. Na příklad, může být použita vyšší dělící stěna se štěrbinami umožňujícími průtok výparné kapaliny.

Během činnosti teplosměnného systému 8 prochází druhý a třetí proud 61, 68 vzduchu nepřetržitě druhými teplosměnnými sekcemi 28, 50 s nepřímým a přímým stykem jak s rozváděním, tak bez rozvádění výparné kapaliny v těchto teplosměnných sekcích 28, 50. Pracovní tekutina protéká jak suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, tak druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem 16, 28 jak s rozváděním, ·

· • 9

9 • 999

9 • 9 • ·· · 9

9· 9 «·9 tak bez rozvádění výpamé kapaliny ve druhé teplosměnné sekcí s nepřímým stykem a v teplosměnné sekci s přímým stykem 28, 50.

Způsob může obsahovat snímání teploty okolního vzduchu. Snímání může být provedeno snímačem teploty nebo obsluhou pozorováním teploměru. Selektivní rozvádění výpamé kapaliny po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a selektivní rozvádění výpamé kapaliny po teplosměnné sekci s přímým stykem může být založeno na zjištěné okolní teplotě.

Způsob může obsahovat snímání fyzikálních charakteristik nebo vlastností pracovní tekutiny za suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem, jako na příklad těsně před výstupem 14 pracovní tekutiny. Snímaná fyzikální charakteristika muže být teplota nebo tlak. Selektivní rozvádění výpamé kapaliny po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a selektivní rozvádění výpamé kapaliny po teplosměnné sekci s přímým stykem může být založeno na zjištěné teplotě nebo tlaku.

Jelikož systém a způsob podle vynálezu omezují použití výpamé kapaliny na doby, kde je to nejúčinnější, poskytuje vynález výhodu výpamého výměníku tepla, přičemž uchovává výpamou kapalinu. Jelikož druhá teplosmenná sekce 28 s nepřímým stykem není nad teplosměnnou sekcí 50 s přímým stykem, může být velikost a výška teplosměnné sekce 50 s přímým stykem optimalizována bez zvyšování celkové výšky zařízení; může být použita větší teplosměnná sekce 50 s přímým stykem. Mimoto, celková výška zařízení se třemi teplosměnnými sekcemi umístěnými vedle sebe může být snížena na minimum a čerpací výška výpamé kapaliny je snížena. Tím jsou sníženy náklady na posilovači čerpadla. Uspořádání jednotlivých potrubí pro vedení výpamé kapaliny do teplosměnné sekce s přímým stykem a do druhé teplosměnné sekce s ftftft ftft · ft · · » • ft··· ftft ft ftft ftft · · «ftft β · ft ft ftftftft · ftft ftftftft ftft · nepřímým stykem umožňuje optimalizaci tepelných možností každé sekce; mimoto, pro snížení možnosti tvorby kotelního kamene je ve druhé teplosměnné sekci 28 s nepřímým stykem zachován tok s plným rozstřikováním, přičemž rozstřikovaný tok po teplosměnné sekci s přímým stykem je regulován nezávisle. Jiná výhoda vynálezu plyne z toho, že proudy vzduchu procházejí suchou teplosměnnou sekcí 16 s nepřímým stykem po průchodu výpamé kapaliny a před opuštěním zařízení; proud vzduchu je před opuštěním zařízení znovu ohřát suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, čímž se ve výtoku omezí tvoření chomáčů.

Je jasné, že i když ve znázorněných provedeních je řada různých částí teplosměnného systému umístěna v jednom zařízení, některé části by mohly být umístěny v odděleném zařízení. Na příklad, teplosměnné sekce 50 s přímým stykem by mohla být umístěna v samostatném zařízení s vedením vedoucím do pléna 58 v zařízení obsahujícím suchou teplosměnnou sekci 16 s nepřímým stykem. A jak bylo řečeno výše, řadič 78 by mohl být součástí zařízení, částí celkového řídícího systému závodu nebo samostatný řadič jako na příklad terminál počítače.

V systémech podle vynálezu mohou být použity doplňkové prvky.

Na příklad, jak je znázorněno na obr. 1 - 2, podle potřeby mohou být použity stěny 150 pro řízení proudu vzduchu a pro zachycení výpamé kapaliny z rozstřikovacich trysek 108.

když jsou popsána a znázorněna pouze specifická provedení vynálezu, je zřejmé, že v něm mohou být provedeny různé doplňky a úpravy a že místo různých prvků vynálezu mohou být použity náhradní prvky. Účelem připojených nároků je tedy pokrýt všechny takové doplňky, úpravy a náhrady, které mohou spadat do vlastního rozsahu vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   I

   1. Teplosměnný systém pro odnímání tepla z pracovní tekutiny obsahující:

   vstup pracovní tekutiny a výstup pracovní tekutiny;

   suchou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem se vstupní stranou vzduchu, výstupní stranou vzduchu a obvodem pracovní tekutiny;

   druhou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem se vstupní stranou vzduchu, výstupní stranou vzduchu a obvodem pracovní tekutiny;

   teplosměnnou sekci s přímým stykem se vstupní stranou vzduchu, výstupní stranou vzduchu a výplňovým mediem;

   dráhu toku pracovní tekutiny spojující vstup pracovní tekutiny, obvod pracovní tekutiny suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem, obvod pracovní tekutiny druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a výstup pracovní tekutiny, dráha toku pracovní kapaliny zajišťuje v podstatě nepřetržitý tok pracovní tekutiny jak suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, tak druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   větší počet výstupů výpamé kapaliny v nepřímé sekci umístěných tak, že rozvádějí výpamou kapalinu po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem;

   větší počet výstupů výpamé kapaliny v přímé sekcí umístěných tak, že rozvádějí výpamou kapalinu po teplosměnné sekci s přímým stykem;

   jímku nepřímé sekce umístěnou tak, že shromažďuje výpamou kapalinu z druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem;

   * V * v v • · · fefe fe fefefefe · · · • fe fefefe • fefefe fe fefe ·*·· • fefe • fe · fefe · • · · • fefe fe fefe fefe jímku přímé sekce umístěnou tak, že shromažďuje výpamou kapalinu z teplosměnné sekce s přímým stykem;

   první čerpadlo a první dráhu toku výpamé kapaliny zapojené mezi jímkou nepřímé sekce a výstupy výpamé kapaliny přímé sekce pro převedení výpamé kapaliny z jímky nepřímé sekce do výstupů výpamé kapaliny v přímé sekci tak, že výpamá kapalina může být selektivně rozvedena po výplňovém mediu;

   druhé čerpadlo a druhou dráhu toku výpamé kapaliny zapojené mezi jímkou přímé sekce a výstupy výpamé kapaliny v nepřímé sekci pro převedení výpamé kapaliny z jímky přímé sekce do výstupů výpamé kapaliny v nepřímé sekci tak, že výpamá kapalina může být selektivně rozvedena po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem; a zařízení pro pohyb vzduchu pro pohyb proudů vzduchu suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem a teplosměnnou sekcí s přímým stykem.
2. 2. Teplosměnný systém podle nároku 1, přičemž dráha toku pracovní tekutiny sériově spojuje vstup pracovní tekutiny s obvodem pracovní tekutiny v suché teplosměnné sekci s nepřímým stykem a pak s obvodem pracovní tekutiny v druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a pak s výstupem pracovní tekutiny.
3. 3. Teplosměnný systém podle nároku 1, přičemž dráha toku pracovní tekutiny paralelně spojuje vstup pracovní tekutiny a výstup pracovní tekutiny se suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem a s druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem.

   »·* · · · ··«* 0 0000 00 · 0 00 00 0

   0 0 000 0000 • 00 0 »0 0000 0> ··
4. 4. Teplosměnný systém podle nároku 1, přičemž suchá tepíosměnná sekce s nepřímým stykem je umístěna mezi teplosměnnou sekcí s přímým stykem a druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   teplosměnný systém dále obsahuje kryt obklopující suchou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem, druhou teplosměnnou sekci s nepřímým stykem a teplosměnnou sekci s přímým stykem, kryt má dvě strany, tepíosměnná sekce s přímým stykem je na jedné straně a druhá tepíosměnná sekce s nepřímým stykem je na druhé straně;

   na každé straně krytu je otvor, jeden otvor je umístěn vedle strany vstupu vzduchu druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem tak, že do druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem může vstupovat okolní vzduch, druhý otvor je umístěn vedle strany vstupu vzduchu teplosměnné sekce s přímým stykem tak, že do teplosměnné sekce s přímým stykem může vstupovat okolní vzduch, strana vstupu vzduchu suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem je za stranami výstupu vzduchu druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a teplosměnné sekce s přímým stykem tak, že proudy vzduchu z druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a teplosměnné sekce s přímým stykem mohou projít do suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem;

   kryt dále obsahuje pomocný otvor pro vstup okolního vzduchu a regulátor pro selektivní uzavírání otvoru, otvor je prostorově vzdálen od druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a od suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem, pomocný otvor tvoří dráhu pro proud okolního vzduchu vedeného do suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem.

   kryt dále obsahuje plénum před stranou vstupu vzduchu suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem a za stranami výstupu vzduchu druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem a teplosměnné sekce s přímým stykem a za pomocným otvorem, plénum je otevřeno do strany w « v V V V V * v « v • 99 · · · «φ#· • ···· · · 4 4 44 44 ·

   4 4 444 444· • 444 4 4· 4444 44 4· vstupu vzduchu suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem tak, že proudy vzduchu z druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem, teplosměnné sekce s přímým stykem a z pomocného otvoru projdou plénem před vstupem do suché teplosměnné sekce s nepřímým stykem.
5. 5. Teplosměnný systém podle nároku 1, dále obsahující řadič pro řízení činnosti prvního a druhého čerpadla, řadič umožňuje samostatnou činnost prvního a druhého čerpadla, teplosměnný systém dále obsahuje snímač zapojený tak, že tvoří vstup do řadiče.
6. 6. Teplosměnný systém podle nároku 5, přičemž první a druhé čerpadlo jsou čerpadla zvolená ze skupiny obsahující čerpadla s konstantními otáčkami a čerpadla s proměnnými otáčkami.
7. 7. Způsob odnímání tepla z pracovní tekutiny obsahující:

   průchod pracovní tekutiny suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, přičemž hlavní proud vzduchu prochází suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   průchod pracovní tekutiny druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, přičemž druhý proud vzduchu prochází druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   průchod třetího proudu vzduchu teplosměnnou sekcí s přímým stykem a smísení druhého a třetího proudu vzduchu pro vytvoření hlavního proudu vzduchu před suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   • · · 4 4 · · 4 · 4 • 4494 · 4 · · · 4 4 4 · • · 4 4 4 44«· • 44 · ·4 44·· 44 49 selektivní rozvedení výpamé kapaliny po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem, přičemž pracovní tekutina prochází druhou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem;

   shromáždění výpamé kapaliny z druhé teplosměnné sekce s nepřímým stykem; a selektivní rozvedení shromážděné výpamé kapaliny po teplosměnné sekci s přímým stykem;

   přičemž selektivní rozvedení shromážděné výpamé kapaliny po teplosměnné sekci s přímým stykem je nezávislé na selektivním rozvedení výpamé kapaliny po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem.
8. 8. Způsob podle nároku 7, dále zahrnující selektivní smísení čtvrtého proudu vzduchu s druhým a třetím proudem vzduchu před suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, čtvrtý proud vzduchu obsahuje okolní vzduch.
9. 9. Způsob podle nároku 7, dále zahrnující snímání teploty okolního vzduchu, přičemž selektivní rozvod výpamé kapaliny po druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a selektivní rozvedení shromážděné výpamé kapaliny po teplosměnné sekcí s přímým stykem je založeno na zjištěné okolní teplotě.
10. 10. Způsob podle nároku 7, dále obsahující snímání fyzikální charakteristiky pracovní tekutiny za suchou teplosměnnou sekcí s nepřímým stykem, přičemž selektivní rozvádění výpamé kapaliny po • ···

    9 9 9 *99« «99 9 9 · 9 99 9

    9 9 999 99»9 »999 9 9· »999 9· *· druhé teplosměnné sekci s nepřímým stykem a selektivní rozvádění shromážděné výpamé kapaliny po teplosměnné sekci s přímým stykem je založeno na zjištěné fyzikální charakteristice pracovní tekutiny.