RO105521B1 - Recuperator de căldură tip hotă - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un recuperator de căldură tip hotă destinat recuperării parțiale a căldurii conținută în aer ca urmare a radiației plitei mașinilor pentru prepararea hranei pentru colectivitate prin transfer la un agent termic ce poate fi apă sau ulei și utilizarea acestei călduri în diferite scopuri. Recuperatorul este alcătuit dintr-un racord (A) pentru agent termic de alimentare, un ansamblu de țevi (B), un colector de aer cald (C), un canal (D) de dirijare forțată a aerului, o rețea (E) de preluare a agentului termic, o rețea de distribuție și utilizare (F) a agentului termic încălzit, niște consumatori (G) potențiali, un sistem de fixare și susținere (H) și sursa generatoare de căldură (I). Prin aplicarea invenției se obțin avantaje legate de: îmbunătățirea randamentului global al instalației de preparare a hranei, de economisirea unei cantități importante de combustibil, o mare mobilitate în funcționare. De asemenea, întreaga instalație are o structură modulată ceea ce permite cuplarea mai multor module în funcție de sursa de radiație.

Description

Prezenta invenție se referă,. la un recuperator de căldură tip hotă, destinat recuperării căldurii aerului și a radiației termice provenite de la mașinile cu plită pentru prepararea hranei pentru mari colectivități, tip cantine, restaurante, etc.

Sunt cunoscute diferite tipuri de instalații care recuperează căldura din aerul încălzit în urma unor procese tehnologice sau în unele instalații de încălzire, care era considerată căldură deșeu, dar în ultima vreme este încadrată la resurse energetice în procesele de preparare a hranei sunt, de asemenea, cunoscute o serie de realizări cunoscute chiar în comerț.

Dezavantajul primelor instalații este acela că nu sunt aplicate la plitele pentru prepararea hranei, iar ale următoarelor este că nu utilizează un agent termic pentru prepararea apei calde menajere sau realizarea încălzirii unor incinte adiacente.

Scopul prezentei invenții este acela de a asigura recuperarea căldurii degajată în procesul de preparare a hranei pentru colectivități, proces ce se desfășoară aproape continuu uneori pe o perioadă de 16 h și utilizarea acestei călduri la prepararea apei calde menajere, încălzirea unor fluide, încălzirea unor incinte, sau producerea frigului îmbunătățind prin această utilizare randamentul global al utilizării energiei termice utilizate în procesul de preparare a hranei.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenție constă în echiparea unei hote, pentru eliminarea aburului și a mirosurilor din încăperile de preparare a hranei pentru colectivități, cu o serie de schimbătoare de căldură și alte instalații care să preia căldura prin convecție și radiație de la sursa de căldură și să o utilizeze la prepararea apei calde menajere sau la încălzirea unor incinte sau la producerea de frig într-o instalație cu pompă de căldură.

Recuperatorul de căldură tip hotă, conform prezentei invenții, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că asigură recuperarea parțială prin transfer a căldurii din aer provenită de la o sursă radiantă și preluarea acestei călduri de către un agent termic obținut de la o sursă externă, procesul de transfer asigurându-se prin intermediul unui recuperator de căldură amplasat într-un colector de aer cald tip hotă prevăzut cu un sistem de dirijare forțată a aerului cald și cu un sistem de evacuare a agentului termic încălzit, întreaga instalație fiind amplasată unitar sau în cuplaje câte două sau mai multe module, funcție de lungimea sursei radiante, întreg ansamblul de recuperare a căldurii fiind racordat la o sursă de agent fluid, de exemplu, apă și prin intermediul a două distribuitoare asigură accesul agentului termic în două recuperatoare de căldură executate în formă de serpentină sau elemente simple prin care se realizează transferul unei părți din căldura obținută în aer la agentul termic, care apoi prin intermediul unui colector este dirijat spre potențiali utilizatori.

In scopul creșterii randamentului de recuperare, instalația este amplasată într-o hotă colectoare de aer cald, prevăzută cu un canal și sistem de circulație forțată a aerului supus evacuării din spațiul de preparare a hranei, iar recuperatoarele de căldură au prevăzute niște aripioare fixe pentru creșterea suprafeței de transfer și aripioare mobile pentru reglarea tirajului de evacuare a aerului cald. Pentru eliminarea pierderilor de căldură hota este alcătuită din doi pereți din tablă între care se amplasează un strat termoizolant cum este vata minerală, iar la partea superioară este prevăzut un strat de lac termoizolant și la interior un material termoreflectorizant, hota și recuperatorul asamblate împreună sunt montate suspendat deasupra sursei de căldură având asigurate posibilități de închidere a spațiului radiant prin capace de tablă laterale și de reglare a circulației aerului prin recuperator în vederea optimizării procesului de recuperare a căldurii.

Pentru evacuarea eventualului condens produs de contactul aerului cald ce conține vapori de apă cu suprafața rece a recuperatorului de căldură, instalația este prevăzută cu o rețea de colectoare și depozitare a condensului produs.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a recuperatorului de căldură tip hotă, în două variante, în legătură cu fig.l...25, care reprezintă:

- fig.l, schema bloc a instalației de recuperare a căldurii;

- fig.2, vederea plană a recuperatorului de căldură tip hotă;

- fig.3, vederea laterală a recuperatorului de căldură tip hotă;

- fig.4, secțiune duplă planul I-II a vederii plane din fig.2, redată într-o variantă de realizare a recuperatorului;

- fig.5, recuperatorul de căldură într-o variantă de realizare;

- fig.6, secțiunea după planul III-IV a recuperatorului de căldură prezentat într-o primă variantă de realizare în fig.5;

- fig.7, paletele de dirijare a debitului de aer cald prin recuperatorul de căldură prezentat într-o primă varianta de realizare;

- fig.8, serpentina de acumulare sau transfer a căldurii în cazul primului exemplu de realizare a recuperatorului;

- fig.9, colectorul de condens pentru prima variantă de realizare a recuperatorului de căldură tip hotă;

- fig.10, secțiunea după planul V-VI a colectorului de condens prezentat în fig.9;

- fig.ll, secțiunea după planul I-II a vederii plane din fig.2 prezentată într-o altă variantă de realizare;

- fig. 12, elementele recuperatorului de căldură într-o altă variantă de realizare;

- fig. 13, secțiune după planul VII-VIII a recuperatorului de căldură într-o altă formă de realizare, conform fig.12;

- fig. 14, secțiuunea după planul IX-X a recuperatorului de căldură prezentat în fig.13;

- fig.15, vedere în perpsectivă a aripioarelor de preluare și transfer a căldurii a recuperatorului prezentat în fig.12;

- fig. 16, vedere în perspectivă a aripioarelor de legătură a două elemente ale recuperatorului prezentat în fig.12;

- fig. 17, vedere laterală a aripioarelor de legătură între două elemente ale recuperatorului prezentat în fig.12;

- fig. 18, colectorul de condens al recuperatorului prezentat în fig.12;

- fig. 19, elementele componente ale hotei recuperatorului de căldură;

- fig.20, părțile laterale ale hotei recuperatorului de căldură;

- fîg.21, detaliu de fixare a hotei în vederea suspendării de tavan sau alt element de rezistență;

- fig.22, detaliu de fixare și rigidizare a pereților interiori și exteriori ai hotei;

- fig.23, detaliu de fixare și acționare a paletelor de dirijare a tirajului prin recuperatorul de căldură;

- fig.24, detaliu de fixare a coloanei colectoare a recuperatorului de căldură;

- fig.25, detaliu de fixare a colectorului și distribuitoarelor de agent termic a recuperatorului de căldură.

Recuperatorul de căldură, conform invenției, este în fapt o instalație care cuprinde o alimentare A pentru agentul termic provenit de la o sursă exterioară, un ansamblu B de țevi colectoare, distribuitoare și de circulație, o hotă C, un canal D de dirijare forțată a aerului cu ventilator, o rețea E de preluare a agentului termic, o rețea de distribuție F a agentului încălzit, un grup G de consumatori potențiali, precum și un sistem H de susținere și fixare în plafon și o sursă I generatoare oe căldură (fig.l și 2).

Alimentarea A cu agent termic este compusă dintr-o țeavă 1, de racord la o rețea de apă, prevăzută cu un ventil 2 de trecere și care se ramifică pentru a face legătura cu ansamblul

B.

Ansamblul B comportă niște distribuitoare 3 al căror diametru este mai mare decât al racordurilor de alimentare pentru cantonarea și preîncălzirea agentului termicîncă din această fază.

De la distribuitoarele 3 pornește câte o țeavă 4 continuă prevăzută cu coturi la capetele recuperatorului și care asigură un traseu sub formă de serpentină aplatisată dispusă în două planuri rectangulare pentru asigurarea unei suprafețe cât mai mari de schimb de căldură. Această țeavă 4 este racordată la un colector 5 al cărui diametru este mult mai mare decât al țevii 4 pentru a realiza o echilibrare și o omogenizare a agentului termic din punct de vedere al temperaturii și presiunii.

Susținerea distribuitoarelor 3 se face cu niște bride 6 cu șurub, iar a colectorului 5 cu niște bride 7.

Sub distribuitoarele 3, colectorul 5 și țevile 4 sunt dispuse niște colectoare 8 și 9 și, respectiv 10 de condens.

Toate țevile sunt amplasate între niște elemente metalice 11 și 12 de fixare și rigidizare a ansamblului în număr de trei (fig.6).

Condensul de pe colectoarele 8, 9 și 10 este colectat într-un recipient 13 de acumulare (fig-9).

De elementele metalice 11 și 12 sunt prinse cu posibilități de mișcare de rotație în jurul axei longitudinale niște aripioare 14 din tablă, acționate cu o manetă 15, în vederea reglării tirajului de aer cald. In fig.10 apare modulul de prindere a colectoarelor de condens 8, 9 și 10 de țevile 3 și respectiv 5, prin intermediul unor bride 16 și respectiv 17, strânse cu șuruburile 18.

Intr-un alt exemplu de realizare a recuperatorului de căldură, prin intermediul unor elemente 19 din țeavă fixate prin sudură sau lipire la distribuitoarele 3 și colectorul 5, și prevăzute cu niște aripioare 20 din tablă prevăzute cu niște orificii a se realizează un alt gen de schimbător de căldură al cărui schimb de căldură este amplificat datorită aripioarelor cu orificii. Și acest tip de schimbare este prevăzut cu jgheaburile 21, 22, și respectiv 23 de colectare a condensului.

Modul de prindere a aripioarelor 20 la țevile 19 este prezentat în fig.13 și se compune din niște semicercuri 24 din tablă și niște capete 25 de fixare între ele. întreaga rețea de jgheaburi colectoare de condens este unitar fixată prin șuruburile 26, piulițele 27 și distanțierele 33.

Colectorul de aer cald C tip hotă destinat absorbției și dirijării aerului cald pentru realizarea schimbului de căldură este alcătuit în ambele exemple de realizare din tablă de oțel având un capac superior 28, un capac inferior 29 precum și două capace 30 laterale.

Capacele 30 sunt prevăzute cu orificiile B pentru conducta de evacuare a agentului termic, orificiile C pentru racordurile la conducta 1 de alimentare și la capacele 44 pentru orificiile de curățire și orificiile D pentru asamblare. Inchiderera întregului spațiu de captare a radiației se poate face opțional prin prevederera unor panouri de închidere 31. Intre cele două capete 28 și respectiv 29 este prevăzut un material termoizolant 32, de exemplu, vată de sticlă, iar pe capacul inferior 29 este prevăzut un strat 34 de material termoreflectorizant ce poate fi o foaie aluminizată sau staniolul. Pe capacul superior este aplicat un strat 35 de lac termoizolant.

Aerul cald ce se ridică spre recuperator este absorbit prin canalul D de dirijare forțată cu ajutorul unui ventilator 36.

întregul ansamblu format din recuperatorul B, hota C și sistemul de dirijare forțată a aerului D sunt fixate printr-un sistem de susținere H și prindere alcătuit din dispozitivele de fixare 37 sudate de capacul 28, sistemul 38 de tensionare ce face parte din sistemul 39 de ancorare și un susținător 40 pentru panourile opționale 31 de închidere legate de tavan sau într-un element de rezistență.

Ansamblul este amplasat deasupra sursei generatoare de căldură I. In cazul în care suprafața radiantă este mai mare, se pot asambla prin intermediul unor ștuțuri și mufe de racord două sau mai multe recuperatoare de căldură. Sursa de căldură din cadrul invenției este reprezentată de o plită 41 radiantă prevăzută cu o ușiță 42 pentru focar și o ușiță pentru tiraj.

In vederea curățirii ansamblului schimbător de căldură sunt prevăzute capacele (fig.1).

Ansamblul E de evacuare este compus din conducta 45, conducta 46 și robinetul 47 și folosește la evacuarea directă a agentului termic.

Prin intermediul robinetului 48 se face trecerea la ansamblul F de distribuție spre consumatori, compus la rândul său din conducta 49, robinetul 50 și vasul de expansiune 51.

Ansamblul utilizator G este reprezentat în fig.1, schematic printr-o serie de robinete respectiv 52, 53, 54 și 55 care leagă ansamblul la unul din cei 4 utilizatori potențiali respectiv 56, 57, 58 și 59.

In vederea recirculării agentului termic este prevăzută conducta 60, robinetul 61, robinetul și conducta 63.

Aceeași conductă 63, robinetul 62 și robinetul 61 sunt folosite în scopul încălzirii unui alt fluid cum ar fi uleiul.

Recuperatorul, conform invenției, funcționează astfel: agentul termic utilizat este un fluid provenit de la o sursă exterioară care prin intermediul robinetului 2 și a celor două racorduri 1’ și 1 pătrunde în recuperatorul de căldură propriu-zis B amplasat în colectorul de aer cald C tip hotă dispus deasupra sursei de căldură radiantă 41.

Aerul încălzit datorită sursei 41 se ridică, este colectat și absorbit de colectorul C prin canalul D cu ajutorul ventilatorului 36. Aici intră în proces de transfer termic cu rețeaua de țevi care constituie schimbătorul de căldură.

Agentul termic cantonat în distribuitoarele 3, țevile 4 și colectorul 5 preia căldura din aerul cald și de la radiația plitei și este trimis apoi, fie spre canal prin componentele 45, 46 și 47, fie spre utilizatori prin componentele 45, 48, 49, 50 și 51 în condiții de stocaj sau direct la consumatori prin componentele 45, 48, 52, 53, 54 și 55.

Dacă este necesar a se ridica temperatura agentului termic se poate proceda la recircularea agentului termic utilizând conducta 60, robinetul 61 și conductele 1’ și 1.

Locul robinetelor pentru cele patru moduri de funcționare este evident și de aceea nu este detaliat. In condițiile necesității refacerii capacității de schimb de căldură prin intermediul îndepărtării capacelor 44 se permite accesul pentru curățire și întreținere.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- recuperarea unei cantități de căldură apreciabilă;

- economisirea unei importante cantități de combustibil;

- creșterea randamentului global al instalațiilor de preparare a hranei pentru colectivități mari;

- mare mobilitate în funcționare;

- comportă subansamble curățabile;

- oferă o serie de posibilități de cuplare a două sau mai multe recuperatoare în funcție de suprafața radiantă;

- se poate aplica și în alte domenii unde se găsesc suprafețe radiante și este necesară recuperarea căldurii.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Recuperator de căldură tip hotă, suspendat deasupra unei surse radiante de căldură, caracterizat prin aceea că, în scopul îmbunătățirii randamentului instalațiilor de preparare a hranei pentru colectivități prin recuperarea căldurii degajate de acestea și utilizarea la prepararea apei calde menajere, încălzirea unor fluide, încălzirea unor incinte, sau producerea frigului este alcătuit din rețeaua de alimentare (A) cu agent termic, un receptor de căldură (B), dipus într-un colector tip hotă (C) prevăzut cu un canal (D) de dirijare forțată a aerului, o rețea (E) de preluare a agentului termic încălzit, o rețea (F) de distribuție și utilizare a agentului termic încălzit în niște consumatori (G) și care este fixat în plafon cu un dispozitiv (H), recuperatorul de căldură (B) având în componență două distribuitoare (3), dispuse inferior, niște țevi (4) cu diametre mai mici, pentru transportul agentului termic la un colector (5) dispus superior, diametrul acestuia ca și al distribuitoarelor (3) fiind mai mare ca al racordurilor pentru agent termic, ansamblul (B) astfel format având forma unui acoperiș în două ape, cu aripile egale, țevile (4) fiind în număr de două și fiind dispuse de-o parte și de alta a colectorului (5) au forma unor serpentine aplatisate dispuse în două planuri rectangulare, precum și niște jgheaburi (8, 9 și 10) pentru condens, dispuse sub distribuitoarele (3), țevile (4) și colectorul (5), care ocupă 50% din suprafața de trecere a aerului cald spre țevile recuperatoare și care sunt legate la un colector (13) de condens, țevile (34 și 5) fiind rigidizate cu niște traverse (12) metalice de care sunt fixate niște jaluzele (14) dispuse la partea superioară a ansamblului (B) și acționate mecanic în rotație în jurul axei longitudinale cu o manetă (15).
2. 2. Recuperator de căldură, ca la revendicarea 1, caracterizat prin aceea ca subansamblul hotă (C) este alcătuit dintr-un capac (28) superior din tablă, un capac inferior (29) tot din tablă, între care este dispus un strat (32) din material termoizolant din vată minerală și respectiv niște capace laterale de închidere prevăzute cu niște orificii (a) pentru conducta de evacuare, niște orificii (b) pentru conducta de alimentare cu agent termic, și niște orificii (c) pentru elementele de prindere, o folie termoreflectorizantă (34) dispusă la introdusul capacului (29) și un strat de vopsea termoizolantă la exteriorul capacului (28).
3. 3. Recuperator de căldură, ca la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că dispozitivul (H) de susținere și ancorare este alcătuit dintr-un dispozitiv (38) de tensionare pentru realizarea orizontalității, un dispozitiv (39) de ancorare la plafon precum și un dispozitiv (40) de susținere a unor panouri (31) de închidere sau deschidere a accesului la plite (41).
4. 4. Recuperator de căldură, ca la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că dispune de niște conducte (1,1’ și 1) pentru alimentare cu agent termic, niște conducte (45,

   46, 49 și 50) pentru circulația agentului termic încălzit și o serie de zece robinete prin al căror joc de închidere și deschidere se asigură cele patru funcțiuni ale recuperatorului.
5. 5. Recuperator de căldură, ca la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că întrun alt exemplu de realizare comportă niște țevi (19) de transport a agentului termic dispuse paralel și legate prin sudură sau lipire la 10 distribuitoarele și colectorul (5), prevăzute cu niște aripioare (20) pe care sunt practicate niște orificii (a), aripioarele (20) fiind prinse prin intermediul unor bride (24) de țevile (19), iar între ele cu niște capete (25) de care mai sunt 15 prinse niște jgheaburi (23) de condens în lungul conductelor (19).
6. 6. Recuperator de căldură, ca la revendicarea 5, caracterizat prin aceea că, în

   5 scopul refacerii periodice a capacității de transfer de căldură este prevăzut cu niște capace (44) ce acoperă accese pentru curățire și întreținere.
7. 7. Recuperator de căldură, ca la revendicările 1 și 5, caracterizat prin aceea că poate fi înseriat pe linia alimentării cu agent termic cu unul sau mai multe recuperatoare identice în funcție de dimensiunile sursei radiante.