MD1892Z - Schimbător de căldură cu generator de abur - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la schimbătoare de căldură, şi poate fi utilizată în termoenergetică şi alte domenii ale tehnicii pentru încălzirea lichidelor şi generarea aburului concomitent cu ajutorul surselor de căldură electrice.Schimbătorul de căldură, conform invenţiei, conţine un corp metalic (1) cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, pe părţile laterale opuse ale căruia sunt montate ţevi de evacuare a lichidului încălzit (11), un modul metalic (2) cu o ţeavă de evacuare a lichidului încălzit (11), şi un generator de abur H. Modulul metalic (2) este dotat cu o mufă (13), în care este instalat un încălzitor electric (9) cu contacte (10), şi unit printr-o ţeavă intermediară pentru lichid încălzit (12) cu corpul metalic (1). Generatorul de abur H conţine o cameră termică (3), în care este montată o cămaşă termică (5) cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în interiorul căreia este amplasat un încălzitor electric (9) cu contacte (10). Camera termică (3) este unită cu una din ţevile de evacuare a lichidului încălzit (11) ale corpului metalic (1), cealaltă fiind de rezervă, iar la ieşire din camera termică (3) este montat un racord de evacuare a aburului (14).

Description

[0001] Invenţia se referă la schimbătoare de căldură, şi poate fi utilizată în termoenergetică şi alte domenii ale tehnicii pentru încălzirea lichidelor şi generarea aburului concomitent cu ajutorul surselor de căldură electrice.

[0002] Este cunoscut un schimbător de căldură convectiv, care conţine un corp executat cu două canale - descendent cu o zonă de admisie a căldurii şi ascendent cu o zonă de evacuare a căldurii, în care sunt amplasaţi electrozi, conectaţi la o sursă exterioară de tensiune înaltă [1].

[0003] Dezavantajele acestui schimbător de căldură constau în necesitatea unei surse exterioare de tensiune înaltă, necesitatea prezenţei unor conductoare de racordare şi a convertizoarelor de tensiune joasă şi înaltă. Ca rezultat, acest schimbător de căldură nu este rentabil în ceea ce priveşte consumul de energie şi randamentul de lucru al acestuia.

[0004] Cea mai apropiată soluţie prezintă un schimbător de căldură, care conţine un corp metalic cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, un orificiu înfundat şi orificii tehnologice. În canalul A este montat un racord de alimentare, în canalul F este montat un racord de evacuare, în canalele B şi C sunt instalate cămăşi termice cu suprafaţa exterioară în formă de spirală. Canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea orificiilor tehnologice, închise cu dopuri. În cămăşile termice şi în orificiul înfundat sunt instalate încălzitoare electrice cu contacte [2].

[0005] Dezavantajele acestui schimbător de căldură constau în limitarea utilizării, cauzată de construcţia specifică a acestuia, care permite de a obţine doar apă caldă, nu şi abur, ce poate fi obţinut din aceasta. Totodată, apa caldă din acest schimbător de căldură poate fi preluată doar printr-un singur canal la ieşire, ceea ce diminuează considerabil posibilitatea conectării concomitente a acestuia din diferite părţi la mai mulţi consumatori. De asemenea, acest schimbător de căldură nu este prevăzut cu sensori de temperatură pe corpul acestuia, ceea ce presupune lipsa controlului procesului termic de încălzire a apei, ceea ce conduce la micşorarea duratei de funcţionare a încălzitorului electric, întrucât acesta nu este controlat pentru a menţine o valoare stabilită a temperaturii şi funcţionează la putere maximă în regim continuu pe tot parcursul procesului. Aceasta conduce la mărirea consumului de energie şi, respectiv, a cheltuielilor per unitate de volum de apă încălzită.

[0006] Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în sporirea eficienţei transferului de căldură de la încălzitorul electric către lichid, prin utilizarea unei construcţii de gabarit reduse şi consum de energie scăzut, de asemenea, posibilitatea obţinerii lichidului încălzit concomitent cu generarea aburului, sporind multifuncţionalitatea dispozitivului, şi posibilitatea utilizării acestuia în mai multe scopuri.

[0007] Problema se rezolvă prin aceea că schimbătorul de căldură cu generator de abur conţine un corp metalic cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, pe părţile laterale opuse ale căruia sunt montate ţevi de evacuare a lichidului încălzit, un modul metalic cu o ţeavă de evacuare a lichidului încălzit, şi un generator de abur H; în canalul A este montată o ţeavă de alimentare cu lichid rece, în canalul B este montată o cămaşă termică cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în canalul C este montat un capac, canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea unor orificii tehnologice, închise cu dopuri, totodată în canalul F şi în cămaşa termică sunt instalate încălzitoare electrice cu contacte; modulul metalic este dotat cu o mufă, în care este instalat un încălzitor electric cu contacte, şi unit printr-o ţeavă intermediară pentru lichid încălzit cu corpul metalic, formând în interior un canal G; generatorul de abur H conţine o cameră termică, în care este montată o cămaşă termică cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în interiorul căreia este amplasat un încălzitor electric cu contacte, totodată camera termică este unită cu una din ţevile de evacuare a lichidului încălzit ale corpului metalic, cealaltă fiind de rezervă, iar la ieşire din camera termică este montat un racord de evacuare a aburului; corpul metalic şi camera termică sunt dotate cu câte doi sensori de temperatură, iar modulul metalic este dotat cu un singur sensor de temperatură.

[0008] Avantajele invenţiei constau în următoarele.

[0009] Schimbătorul de căldură cu generator de abur asigură sporirea eficienţei transferului de căldură de la încălzitorul electric către lichid prin utilizarea unei construcţii de gabarit reduse şi consum de energie scăzut datorită sensorilor de temperatură, care controlează valoarea acesteia pe parcursul procesului, de asemenea, posibilitatea obţinerii lichidului încălzit concomitent cu generarea aburului, care conduce la multifuncţionalitatea dispozitivului şi oferă posibilitatea utilizării acestuia în mai multe scopuri. Totodată, schimbătorul de căldură este dotat cu două ţevi de evacuare a lichidului încălzit, ceea ce dă posibilitate utilizării acestuia pentru alimentarea concomitentă a doi consumatori. De asemenea, grosimea redusă a stratului de lichid, ce cuprinde cămaşa termică în timpul deplasării sale prin corpul schimbătorului de căldură dar şi a generatorului de abur, permite eficientizarea transferului de căldură pentru un diapazon relativ de larg a debitului de lichid, astfel ca la ieşire din sistem să fie obţinut concomitent abur şi lichid încălzit. Totodată, suprafaţa exterioară a cămaşelor termice atât din schimbătorul de căldură, cât şi din generatorul de abur permite de a mări distanţa parcursă de către lichid în interiorul acestora, întrucât suprafaţa este riflată în formă de spirală. Aceasta conduce la încălzirea rapidă a lichidului şi micşorarea consumului de energie în decursul procesului. De asemenea, pentru mărirea randamentului de lucru al schimbătorului de căldură cu generator de abur, se efectuează încălzirea preventivă a lichidului de către primul încălzitor electric, după care încălzirea definitivă este asigurată de celelalte încălzitoare electrice.

[0010] Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-7, care reprezintă:

[0011] - fig. 1, vederea 3D generală din dreapta a schimbătorului de căldură cu generator de abur;

[0012] - fig. 2, vederea 3D generală din stânga a schimbătorului de căldură cu generator de abur;

[0013] - fig. 3, vederea 3D de ansamblu cu corpul metalic în secţiune transparentă;

[0014] - fig. 4, vederea 3D a corpului metalic în secţiune;

[0015] - fig. 5, vederea 3D de ansamblu cu modulul metalic în secţiune transparentă;

[0016] - fig. 6, vederea 3D de ansamblu cu generatorul de abur în secţiune transparentă;

[0017] - fig. 7, vederea 3D a camerei termice în secţiune.

[0018] Schimbătorul de căldură cu generator de abur (fig. 1-7) conţine corpul metalic 1 cu canalele pentru lichid A, B, C, D, E, F, pe părţile laterale opuse ale căruia sunt montate ţevile de evacuare a lichidului încălzit 11, modulul metalic 2 cu ţeava de evacuare a lichidului încălzit 11, şi generatorul de abur H. În canalul A este montată ţeava de alimentare cu lichid rece 4, în canalul B este montată cămaşa termică 5 cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în canalul C este montat capacul 6, canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea orificiilor tehnologice 7, închise cu dopurile 8. În canalul F şi în cămaşa termică 5 sunt instalate încălzitoare electrice 9 cu contactele 10. Modulul metalic 2 este dotat cu mufa 13, în care este instalat încălzitorul electric 9 cu contactele 10, şi unit prin ţeava intermediară pentru lichid încălzit 12 cu corpul metalic 1, formând în interior canalul G. Generatorul de abur H conţine camera termică 3, în care este montată cămaşa termică 5 cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în interiorul căreia este amplasat încălzitorul electric 9 cu contactele 10. Camera termică 3 este unită cu una din ţevile de evacuare a lichidului încălzit 11 ale corpului metalic 1, cealaltă fiind de rezervă, iar la ieşire din camera termică 3 este montat racordul de evacuare a aburului 14. Corpul metalic 1 şi camera termică 3 sunt dotate cu câte doi sensori de temperatură 15, iar modulul metalic 2 este dotat cu un singur sensor de temperatură 15.

[0019] Schimbătorul de căldură cu generator de abur funcţionează în modul următor.

[0020] Iniţial, alimentarea cu lichid are loc prin ţeava de alimentare 4, montată în canalul A, unde prin intermediul corpului metalic 1, are loc preîncălzirea lichidului cu ajutorul încălzitorului electric 9, montat în canalul F. Ulterior, lichidul nimereşte prin canalul D în canalul B, unde se află cămaşa termică 5, în care este montat încălzitorul electric 9, conectat la reţea prin intermediul contactelor 10. Datorită suprafeţei exterioare în formă de spirală a cămaşei termice 5 şi a spaţiului mic cuprins între aceasta şi canalul B, lichidul este încălzit foarte rapid.

[0021] Apoi, lichidul prin canalul E trece în canalul C, în partea de sus a căruia este montat capacul 6, după ce lichidul este evacuat prin ţevile de evacuare 11, montate lateral şi ţeava intermediară 12, racordată la modulul metalic 2, prevăzut în interior cu canalul G, unde are loc încălzirea finală a lichidului datorită încălzitorului electric 9, amplasat în mufa 13, şi ulterior, lichidul este evacuat prin ţeava de evacuare 11.

[0022] Alimentarea cu lichid a camerei termice 3 a generatorului de abur H are loc printr-o ţeavă de evacuare 11, prin care circulă lichidul încălzit din corpul metalic 1, iar cealaltă ţeavă de evacuare 11, montată lateral opus pe corpul metalic 1, este de rezervă, pentru a fi utilizată în scopuri de alimentare cu lichid încălzit, de exemplu, pentru încă un generator de abur H. În camera termică 3 a generatorului de abur H este montată cămaşa termică 5, în interiorul căreia este amplasat încălzitorul electric 9. Datorită suprafeţei exterioare în formă de spirală a camaşei termice 5 şi spaţiului îngust format între aceasta şi camera termică 3, dar şi a lichidului încălzit preventiv în corpul metalic 1, are loc generarea foarte rapidă a aburului, astfel încât la intrare în generatorul de abur H lichidul se încălzeşte, iar la ieşire, datorită formării presiunii este antrenat către exterior aburul, ce se evacuează prin racordul de evacuare 14.

[0023] Corpul metalic 1 şi camera termică 3 a generatorului de abur H se dotează cu câte doi sensori de temperatură 15, iar modulul metalic 2 se dotează cu un singur sensor de temperatură 15. Canalul D asigură deplasarea lichidului din canalul A în canalul B, iar canalul E asigură deplasarea lichidului din canalul B în canalul C. Pentru un debit sporit de lichid, adăugător este conectat încălzitorul electric 9, montat în mufa 13 a modulului metalic 2. Pe parcursul procesului valoarea temperaturii lichidului este controlată cu ajutorul sensorilor de temperatură 15.

[0024] 1. MD 577 Y 2012.12.31

[0025] 2. MD 1785 Y 2024.09.30

Claims (1)

1. Schimbător de căldură cu generator de abur, care conţine un corp metalic (1) cu canale pentru lichid A, B, C, D, E, F, pe părţile laterale opuse ale căruia sunt montate ţevi de evacuare a lichidului încălzit (11), un modul metalic (2) cu o ţeavă de evacuare a lichidului încălzit (11), şi un generator de abur H; în canalul A este montată o ţeavă de alimentare cu lichid rece (4), în canalul B este montată o cămaşă termică (5) cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în canalul C este montat un capac (6), canalul A este unit cu canalul B prin canalul D, iar canalul B este unit cu canalul C prin canalul E, cu formarea unor orificii tehnologice (7), închise cu dopuri (8), totodată în canalul F şi în cămaşa termică (5) sunt instalate încălzitoare electrice (9) cu contacte (10); modulul metalic (2) este dotat cu o mufă (13), în care este instalat un încălzitor electric (9) cu contacte (10), şi unit printr-o ţeavă intermediară pentru lichid încălzit (12) cu corpul metalic (1), formând în interior un canal G; generatorul de abur H conţine o cameră termică (3), în care este montată o cămaşă termică (5) cu suprafaţa exterioară în formă de spirală, în interiorul căreia este amplasat un încălzitor electric (9) cu contacte (10), totodată camera termică (3) este unită cu una din ţevile de evacuare a lichidului încălzit (11) ale corpului metalic (1), cealaltă fiind de rezervă, iar la ieşire din camera termică (3) este montat un racord de evacuare a aburului (14); corpul metalic (1) şi camera termică (3) sunt dotate cu câte doi sensori de temperatură (15), iar modulul metalic (2) este dotat cu un singur sensor de temperatură (15).