RU146722U1

RU146722U1 - DEVICE FOR CREATING PULSATIONS OF HEAT CARRIERS IN HEAT EXCHANGE DEVICES

Info

Publication number: RU146722U1
Application number: RU2014123223/06U
Authority: RU
Inventors: Айгуль Ильгизаровна Хайбуллина; Айдар Рафаэлевич Хайруллин; Алексей Александрович Синявин; Владимир Кузьмич Ильин
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2014-10-20

Abstract

1. Устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах, установленное на теплообменник и содержащее генератор пневматических импульсов, соединенный с пульсационной камерой, гидроаккумулятор, входные трубопроводы горячей и холодной среды, выходные трубопроводы горячей и холодной среды, при этом указанные трубопроводы соединены с теплообменником, пульсационная камера соединена с выходным трубопроводом холодной среды, а гидроаккумулятор соединен с входным трубопроводом холодной среды, отличающееся тем, что в пульсационную камеру дополнительно установлен упругий элемент в виде мембраны, в гидроаккумулятор между жидкостью и газовой подушкой дополнительно установлен упругий элемент в виде пружины и поршня, на выходных трубопроводах горячей и холодной среды установлены запорные устройства, а генератор пневматических импульсов представляет собой привод, имеющий пневмоцилиндр, соединенный с блоком управления, при этом шток пневмоцилиндра соединен с мембраной пульсационной камеры.2. Устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах по п. 1, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных трубопровода, при этом первый дополнительный трубопровод соединен с пульсационной камерой и выходным трубопроводом горячей среды, а второй дополнительный трубопровод соединен с гидроаккумулятором и входным трубопроводом горячей среды.1. A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers mounted on a heat exchanger and containing a pneumatic pulse generator connected to a pulsation chamber, a hydraulic accumulator, input pipelines of hot and cold medium, output pipelines of hot and cold medium, while these pipelines are connected to a heat exchanger, pulsation the chamber is connected to the outlet pipe of the cold medium, and the accumulator is connected to the inlet pipe of the cold medium, characterized in that in An additional elastic element in the form of a membrane is installed in the collection chamber, an elastic element in the form of a spring and a piston is additionally installed in the hydraulic accumulator between the liquid and the gas pad, shut-off devices are installed on the output pipelines of the hot and cold media, and the pneumatic pulse generator is an actuator having a pneumatic cylinder connected with the control unit, while the rod of the pneumatic cylinder is connected to the membrane of the pulsation chamber. 2. A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers according to claim 1, characterized in that two additional pipelines are introduced into it, the first additional pipeline connected to the pulsation chamber and the outlet pipeline of the hot medium, and the second additional pipeline connected to the accumulator and the inlet pipe of the hot Wednesday.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для повышения эффективности теплообменного оборудования.The utility model relates to the field of heat power engineering and can be used to increase the efficiency of heat exchange equipment.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах, которое состоит из пульсационной камеры, гидроаккумулятора, генератора пневматических импульсов устанавливаемых на входе и выходе из теплообменника (одном из его контуров) для создания колебаний (пульсаций) потока теплоносителя, что в свою очередь в зависимости от частоты и пульсаций теплоносителя может привести к интенсификации теплообмена и очистки теплообменной поверхности, так же вместо генератора пульсаций может использоваться насос с трехходовым краном устанавливаемые последовательно на входе в теплообменник (см. патент ФРГ DE 10318528 A1, МПК F28F 13/10, опубликовано 11.11.2004).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed utility model is a device for creating pulsations of heat carriers in heat exchangers, which consists of a pulsation chamber, a hydraulic accumulator, a pneumatic pulse generator installed at the inlet and outlet of the heat exchanger (one of its circuits) to create oscillations ( pulsations) of the coolant flow, which, in turn, depending on the frequency and pulsations of the coolant can lead to intensification of heat transfer and cleaning eploobmennoy surface so as to pump three-way valve are installed in series at the inlet of the heat exchanger (see. German patent DE 10318528 A1, IPC F28F 13/10, published 11.11.2004) may be used instead of the ripple generator.

Основным недостатком данного устройства является отсутствие дополнительного гидравлического сопротивления на выходе из теплообменника, понижающее эффективность колебаний теплоносителя в теплообменнике при подаче пульсаций в газовую подушку, поскольку поток жидкости, выталкиваемый газовой подушкой из пульсационной камеры (при подаче импульса в камеру) ввиду меньшего сопротивления, не возвращаясь в теплообменник, уходит в выходной трубопровод.The main disadvantage of this device is the lack of additional hydraulic resistance at the outlet of the heat exchanger, which reduces the efficiency of oscillations of the heat carrier in the heat exchanger when pulsations are fed into the gas cushion, since the fluid flow pushed out by the gas cushion from the pulsation chamber (when applying a pulse to the chamber) due to lower resistance, without returning into the heat exchanger, goes into the outlet pipe.

Кроме этого, недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии жидкости, собираемой в гидроаккумуляторе, а также то, что с ростом избыточного давления в системе для генерации пульсаций (т.е. для сжатия газовой подушки) приходится затрачивать больше энергии для создания требуемой амплитуды колебаний жидкости, что также снижает эффективность колебаний теплоносителя.In addition, a disadvantage of the known device is the low efficiency of using the energy of the liquid collected in the accumulator, and the fact that with an increase in excess pressure in the system to generate pulsations (i.e., to compress the gas cushion), it is necessary to expend more energy to create the required oscillation amplitude liquids, which also reduces the efficiency of coolant vibrations.

Отсутствие упругого элемента в пульсационной камере и гидроаккумуляторе между газовой подушкой и теплоносителем, может привести к утечке рабочей жидкости в случае нарушения герметичности газовой подушки, что является недопустимым, если в роли теплоносителя выступает агрессивная среда.The absence of an elastic element in the pulsation chamber and the accumulator between the gas cushion and the coolant can lead to leakage of the working fluid in the event of a leak in the gas cushion, which is unacceptable if the aggressive medium acts as the coolant.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности колебаний теплоносителя в теплообменнике за счет повышения гидравлического сопротивления на выходе из теплообменника и повышение эффективности использования энергии жидкости, собираемой в гидроаккумуляторе.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency of oscillations of the heat carrier in the heat exchanger by increasing the hydraulic resistance at the outlet of the heat exchanger and increasing the efficiency of the energy use of the liquid collected in the accumulator.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах, установленном на теплообменник и содержащем генератор пневматических импульсов, соединенный с пульсационной камерой, гидроаккумулятор, входные трубопроводы горячей и холодной среды, выходные трубопроводы горячей и холодной среды, при этом указанные трубопроводы соединены с теплообменником, пульсационная камера соединена с выходным трубопроводом холодной среды, а гидроаккумулятор соединен с входным трубопроводом холодной среды, согласно предлагаемой полезной модели, в пульсационную камеру дополнительно установлен упругий элемент в виде мембраны, в гидроаккумулятор между жидкостью и газовой подушкой дополнительно установлен упругий элемент в виде пружины и поршня, на выходных трубопроводах горячей и холодной среды установлены запорные устройства, а генератор пневматических импульсов представляет собой привод, имеющий пневмоцилиндр, соединенный с блоком управления, при этом шток пневмоцилиндра соединен с мембраной пульсационной камеры.The technical result is achieved by the fact that in the device for creating pulsations of heat carriers in heat exchangers mounted on a heat exchanger and containing a pneumatic pulse generator connected to the pulsation chamber, a hydraulic accumulator, input pipelines of hot and cold medium, output pipelines of hot and cold medium, while these pipelines connected to the heat exchanger, the pulsation chamber is connected to the outlet pipe of the cold medium, and the accumulator is connected to the inlet pipe m of cold medium, according to the proposed utility model, an elastic element in the form of a membrane is additionally installed in the pulsation chamber, an elastic element in the form of a spring and a piston is additionally installed in the hydraulic accumulator between the liquid and the gas pad, shut-off devices are installed on the output pipelines of the hot and cold medium, and the generator pneumatic pulses is a drive having a pneumatic cylinder connected to the control unit, while the rod of the pneumatic cylinder is connected to the membrane of the pulsation chamber.

При этом в него введены два дополнительных трубопровода, причем первый дополнительный трубопровод соединен с пульсационной камерой и выходным трубопроводом горячей среды, а второй дополнительный трубопровод соединен с гидроаккумулятором и входным трубопроводом горячей среды.At the same time, two additional pipelines were introduced into it, the first additional pipeline connected to the pulsation chamber and the outlet pipeline of the hot medium, and the second additional pipeline connected to the accumulator and the inlet pipeline of the hot medium.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен теплообменник с установленным на нем устройством для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a heat exchanger with a device installed on it to create pulsations of heat carriers in heat exchangers.

На чертеже имеются следующие обозначения:The drawing has the following notation:

1 - пульсационная камера;1 - pulsation chamber;

2 - гидроаккумулятор;2 - accumulator;

3 - упругий элемент в виде мембраны;3 - an elastic element in the form of a membrane;

4 - запорное устройство;4 - locking device;

5 - поршень;5 - the piston;

6 - пружина;6 - spring;

7 - теплообменник;7 - heat exchanger;

8 - блок управления;8 - control unit;

9 - пневмоцилиндр;9 - pneumatic cylinder;

10 - выходной трубопровод горячей среды;10 - outlet pipeline of a hot medium;

11 - выходной трубопровод холодной среды;11 - output pipeline of a cold environment;

12 - первый дополнительный трубопровод;12 - the first additional pipeline;

13 - второй дополнительный трубопровод;13 - the second additional pipeline;

14 - входной трубопровод горячей среды;14 - input pipeline of a hot medium;

15 - входной трубопровод холодной среды.15 - inlet pipe of a cold environment.

На теплообменник 7 устанавливается предлагаемое устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах, изменяющее периодически его скорость и позволяющее задавать различную частоту и амплитуду пульсаций.On the heat exchanger 7, the proposed device for creating pulsations of coolants in heat exchangers is installed, periodically changing its speed and allowing you to set different frequency and amplitude of the pulsations.

Устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах содержит генератор пневматических импульсов, соединенный с пульсационной камерой 1, гидроаккумулятор 2, входные трубопроводы 14 и 15, соответственно, горячей и холодной среды, выходные трубопроводы 10 и 11, соответственно, горячей и холодной среды, при этом указанные трубопроводы 14, 15, 10, 11 соединены с теплообменником 7, пульсационная камера 1 соединена с выходным трубопроводом 11 холодной среды, а гидроаккумулятор 2 соединен с входным трубопроводом 15 холодной среды.A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers comprises a pneumatic pulse generator connected to a pulsation chamber 1, a hydraulic accumulator 2, input pipelines 14 and 15, respectively, of hot and cold media, output pipelines 10 and 11, respectively, of hot and cold media, these pipelines 14, 15, 10, 11 are connected to the heat exchanger 7, the pulsation chamber 1 is connected to the outlet pipe 11 of the cold medium, and the accumulator 2 is connected to the inlet pipe 15 of the cold medium.

Отличием предлагаемого устройства для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах является то, что в пульсационную камеру 1 дополнительно установлен упругий элемент в виде мембраны 3, в гидроаккумулятор 2 между жидкостью и газовой подушкой дополнительно установлен упругий элемент в виде пружины 6 и поршня 5, на выходных трубопроводах 10 и 11, соответственно, горячей и холодной среды установлены запорные устройства 4, а генератор пневматических импульсов представляет собой привод, имеющий пневмоцилиндр 9, соединенный с блоком управления 8, при этом шток пневмоцилиндра 9 соединен с мембраной 3 пульсационной камеры.A feature of the proposed device for creating pulsations of heat carriers in heat exchangers is that an elastic element in the form of a membrane 3 is additionally installed in the pulsation chamber 1, an elastic element in the form of a spring 6 and a piston 5 is additionally installed between the liquid and the gas pad on the outlet pipelines 10 and 11, respectively, of a hot and cold medium, locking devices 4 are installed, and the pneumatic pulse generator is a drive having a pneumatic cylinder 9 connected to the block m control 8, while the rod of the pneumatic cylinder 9 is connected to the membrane 3 of the pulsation chamber.

При этом в него введены два дополнительных трубопровода 12 и 13, причем первый дополнительный трубопровод 12 соединен с пульсационной камерой 1 и выходным трубопроводом 10 горячей среды, а второй дополнительный трубопровод 13 соединен с гидроаккумулятором 2 и входным трубопроводом 14 горячей среды.At the same time, two additional pipelines 12 and 13 are introduced into it, the first additional pipeline 12 being connected to the pulsation chamber 1 and the outlet pipeline 10 of the hot medium, and the second additional pipeline 13 connected to the accumulator 2 and the inlet pipe 14 of the hot medium.

Устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах работает следующим образом.A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers works as follows.

Горячая среда (теплоноситель) циркулирует по входному трубопроводу 14 горячей среды через трубное пространство теплообменника 7, где охлаждается, отдавая часть тепла холодной среде, и выходит через выходной трубопровод 10 горячей среды.The hot medium (heat carrier) circulates through the inlet pipe 14 of the hot medium through the pipe space of the heat exchanger 7, where it is cooled, giving up part of the heat to the cold medium, and exits through the outlet pipe 10 of the hot medium.

Холодная среда циркулирует по входному трубопроводу 15 холодной среды через межтрубное пространство теплообменника 7, где нагревается и забирает часть тепла от горячей среды, при этом подвергается воздействию пульсаций, создаваемых устройством для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах, что позволяет повысить теплообмен, и выходит через выходной трубопровод 11 холодной среды.The cold medium circulates through the inlet pipe 15 of the cold medium through the annular space of the heat exchanger 7, where it heats up and takes part of the heat from the hot medium, and is exposed to pulsations created by the device to create pulsations of the coolants in the heat exchangers, which allows to increase heat transfer and exits through the outlet pipeline 11 cold environment.

Пневмоцилиндр 9 с блоком управления 8, задает циклическое возвратно-поступательное движение мембране 3 по выбранному алгоритму, в результате чего теплоноситель в пучке труб теплообменника периодически меняет свое направление и начинает заполнять гидроаккумулятор 2, который служит для осуществления обратного хода теплоносителя и аккумулирования гидравлической энергии жидкости. При этом энергия жидкости, накопленная в гидроаккумуляторе 2, через упругий элемент, состоящий из поршня 5 и пружины 6, воздействует на поток теплоносителя межтрубного пространства теплообменника 7, ускоряя его течение. Запорное устройство 4 создает дополнительные гидравлические сопротивления теплоносителю на выходе из теплообменника 7, что повышает эффективность колебаний теплоносителя.The pneumatic cylinder 9 with the control unit 8 sets the cyclic reciprocating movement of the membrane 3 according to the selected algorithm, as a result of which the coolant in the tube bundle of the heat exchanger periodically changes its direction and begins to fill the accumulator 2, which serves to carry out the return of the coolant and accumulate hydraulic energy of the liquid. In this case, the energy of the fluid accumulated in the accumulator 2, through an elastic element consisting of a piston 5 and a spring 6, acts on the flow of the coolant of the annulus of the heat exchanger 7, accelerating its flow. The locking device 4 creates additional hydraulic resistance to the coolant at the outlet of the heat exchanger 7, which increases the efficiency of oscillations of the coolant.

Воздействию пульсаций может подвергаться либо горячая, либо холодная среда или же оба теплоносителя сразу, так как первый дополнительный трубопровод 12 соединен с пульсационной камерой 1 и выходным трубопроводом 10 горячей среды, а второй дополнительный трубопровод 13 соединен с гидроаккумулятором 2 и входным трубопроводом 14 горячей среды.The pulsation can be subjected to either hot or cold medium, or both coolants at once, since the first additional pipe 12 is connected to the pulsation chamber 1 and the output pipe 10 of the hot medium, and the second additional pipe 13 is connected to the accumulator 2 and the input pipe 14 of the hot medium.

Устройство для создания пульсаций теплоносителей в теплообменных аппаратах может устанавливаться на различное теплообменное оборудование (кожухотрубные, пластинчатые, теплообменники типа труба в трубе).A device for creating pulsations of heat carriers in heat exchangers can be installed on various heat exchange equipment (shell and tube, plate, tube-in-tube heat exchangers).

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволит повысить колебания теплоносителя в теплообменнике, что приведет к повышению эффективности теплообменного оборудования, увеличит срок службы и снизит эксплуатационные и капитальные затраты.Thus, the proposed utility model will increase the fluctuations of the coolant in the heat exchanger, which will increase the efficiency of the heat exchange equipment, increase the service life and reduce operating and capital costs.

Claims

1. A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers mounted on a heat exchanger and containing a pneumatic pulse generator connected to a pulsation chamber, a hydraulic accumulator, input pipelines of hot and cold medium, output pipelines of hot and cold medium, while these pipelines are connected to a heat exchanger, pulsation the chamber is connected to the outlet pipe of the cold medium, and the accumulator is connected to the inlet pipe of the cold medium, characterized in that in An additional elastic element in the form of a membrane is installed in the collection chamber, an elastic element in the form of a spring and a piston is additionally installed in the hydraulic accumulator between the liquid and the gas pad, shut-off devices are installed on the output pipelines of the hot and cold media, and the pneumatic pulse generator is an actuator having a pneumatic cylinder connected with the control unit, while the rod of the pneumatic cylinder is connected to the membrane of the pulsation chamber.

2. A device for creating pulsations of coolants in heat exchangers according to claim 1, characterized in that two additional pipelines are introduced into it, the first additional pipeline connected to the pulsation chamber and the outlet pipeline of the hot medium, and the second additional pipeline connected to the accumulator and the inlet piping hot medium.