RU2260757C2 - Теплообменный агрегат и способ контролирования жидкости в теплообменном агрегате - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для применения в теплообменных аппаратах для нагрева водопроводной воды. Теплообменный агрегат для нагрева водопроводной воды посредством использования первичной жидкости включает пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми сформированы теплообменные проходы, некоторые из которых составляют часть множества проходов для водопроводной воды, предназначенных для пропускания водопроводной воды, а другие составляют часть множества первичных проходов, приспособленных для пропускания первичной жидкости; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости, пропускаемой через первичные проходы; и датчик температуры удлиненной формы для воздействия на клапан. Способ контролирования потока первичной жидкости в теплообменном агрегате для нагревания водопроводной воды путем использования первичной жидкости, включающий: пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми разграничены теплообменные проходы, при этом некоторые составляют часть множества проходов для водопроводной воды, выполненных так, чтобы по ним проходила водопроводная вода, а другие составляют часть множества первичных проходов, выполненных так, чтобы по ним проходила первичная жидкость; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости; по меньшей мере, один датчик температуры для управления клапаном. Изобретение позволяет повысить контроль температуры водопроводной воды и исключить проблемы, связанные с уплотнением соединений между трубой и пластиной в пластинчатом теплообменнике. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к теплообменному агрегату для нагрева водопроводной воды посредством использования первичной жидкости, включающему пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми находятся разграниченные теплообменные проходы, некоторые из которых составляют часть множества проходов для водопроводной воды, выполненных так, чтобы по ним проходила водопроводная вода, а другие проходы составляют часть множества первичных проходов, выполненных так, чтобы по ним проходила первичная жидкость. Теплообменный агрегат дополнительно содержит клапан, предназначенный для регулирования потока первичной жидкости по первичным проходам, и датчик температуры удлиненной формы, установленный для приведения в действие клапана. В пластинчатом теплообменнике по меньшей мере один из проходов для водопроводной воды сообщен с двумя первыми из проходных каналов и по меньшей мере один из первичных проходов сообщен с двумя другими из проходных каналов. Средствами для направления потока делят один из двух первых проходных каналов на первую и вторую части, а множество проходов для водопроводной воды делят по меньшей мере на две группы, соединенные последовательно, а в этих группах проходы для водопроводной воды соединены параллельно.

Изобретение также включает способ регулирования потока первичной жидкости в теплообменном агрегате, предназначенном для нагревания водопроводной воды с использованием первичной жидкости и содержащем пластинчатый теплообменник и клапан согласно приведенному выше описанию, и, по меньшей мере, один датчик температуры для управления клапаном.

Теплообменный агрегат упомянутого типа может составлять часть установки для нагрева водопроводной воды в доме, а в альтернативном варианте исполнения, в квартире. Первичная жидкость, с помощью которой нагревают водопроводную воду, может представлять собой, например, воду из системы теплоснабжения района или воду, нагретую в системе центрального отопления, работающей на нефтяном или газовом топливе. Под словами «водопроводная вода» в последующем тексте понимают водопроводную воду, которую нагревают или которая ранее была нагрета в теплообменном агрегате. Кроме того, под словами «расход воды» понимают расход водопроводной воды, нагретой в теплообменном агрегате.

Упомянутый клапан установлен для управления потоком первичной жидкости, пропускаемой по первичным проходам пластинчатого теплообменника в зависимости от действительной температуры водопроводной воды. Датчик температуры удлиненной формы, с помощью которого определяют температуру водопроводной воды, может быть заполнен веществом, давление которого внутри датчика температуры изменяется в зависимости от температуры, воздействию которой он подвергается. Датчик температуры в таком случае соединяют с клапаном посредством тонкой, так называемой, «капиллярной трубки», по которой колебания давления внутри датчика температуры передаются к клапану, который, в свою очередь, воздействует на поток первичной жидкости, проходящей через теплообменный агрегат.

Клапан может быть такого типа, в котором устанавливают два различных стартовых положения, по одному для каждого из двух рабочих режимов теплообменного агрегата, и посредством которого можно производить регулировку из каждого из этих стартовых положений. Под словами «стартовое положение» понимают установочное значение, при котором достигается определенная температура водопроводной воды при определенных предварительно заданных рабочих условиях, например, при определенном давлении и определенной температуре первичной жидкости. Один рабочий режим рассчитывают на расход воды, а другой рабочий режим рассчитывают на перерыв в расходе воды, при котором, в последнем случае, неподвижная водопроводная вода должна сохраняться в пластинчатом теплообменнике при определенной желаемой температуре. Клапан будет управлять потоком первичной жидкости в зависимости от действительной температуры водопроводной воды.

До настоящего времени клапаны, используемые в теплообменных агрегатах описанного типа, были относительно дорогими и поэтому желательно, чтобы можно было использовать более простые и менее дорогие клапаны. Следовательно, желательно, чтобы управление клапаном можно было бы осуществлять в обоих рабочих режимах, упомянутых выше, из одного и того же стартового положения клапана.

Для того чтобы можно было использовать такой более простой клапан и обеспечивать хорошее управление первичной жидкостью, необходимо, чтобы датчик температуры быстро срабатывал при изменении рабочего режима теплообменного агрегата. Датчик температуры, как упомянуто выше, установлен для определения температуры водопроводной воды и, следовательно, он быстро определяет изменения условий работы при расходе воды. Однако датчик температуры может быть выполнен так, что он не сможет определять с достаточной точностью температуру водопроводной воды в пластинчатом теплообменнике именно в момент прекращения расхода воды, а также во время перерывов в расходовании воды. Если датчик температуры установлен в теплообменном агрегате в неподходящем месте, то поток первичной жидкости не будет контролироваться клапаном достаточно быстро, и при этом неподвижная водопроводная вода в пластинчатом теплообменнике может быть нагрета до температуры, близкой к температуре первичной жидкости. Вода в системе теплоснабжения района может, например, иметь температуру 65-90°С. При этом большая часть тепловой энергии первичной жидкости теряется. Когда вновь начинают расходовать воду, то возможен риск получения ожога, а если водопроводная вода содержит известь, то на пластинах теплообменника может появляться накипь.

Ранее было предложено, чтобы датчик температуры приводился в действие как водопроводной водой, так и первичной жидкостью и при этом проблемы, упомянутые выше, можно было бы исключить. Например, в Датской заявке на патент № 8803153 и в опубликованном Датском патенте DK № 171519 В1 описан отдельный теплообменник, выполненный так, чтобы приводить в дейстиие датчик температуры удлиненной формы. Однако для того чтобы использовать отдельный теплообменник для приведения в действие датчика температуры, требуются дополнительное пространство, а также дополнительные затраты.

В Европейском патенте ЕР 608195 В1 описан пластинчатый теплообменник в теплообменном агрегате упомянутого выше типа. Теплообменные проходы в пластинчатом теплообменнике разделены на две группы, где одна группа теплообменных проходов выполнена так, чтобы по ним проходила водопроводная вода и вода из системы теплоснабжения района в виде так называемого «диагонального потока», а вторая группа теплообменных проходов выполнена так, чтобы по ним проходил поток в виде так называемого «параллельного потока». Кроме того, имеются средства для направления потоков, выполненные в виде специальной пластины, расположенной между этими группами. Пластиной разделен первый проходной канал на две части и снабжен трубой, проходящей через одну часть проходного канала. По первой части первого проходного канала проходит водопроводная вода, а по второй части этого же проходного канала проходит вода из системы теплоснабжения района. В первой части проходного канала и в трубе расположен датчик температуры, предназначенный для одновременного определения температуры водопроводной воды и воды из системы теплоснабжения района.

В пластинчатом теплообменнике согласно Европейскому патенту ЕР 608195 В1 необходимо использовать три различных вида пластин теплообменника для того, чтобы обеспечить диагональный поток и параллельный поток. Это является недостатком с точки зрения стоимости. Кроме того, упомянутая труба должна быть герметично соединена со специальной пластиной между группами, чтобы водопроводная вода и вода из системы теплоснабжения района не смешивались бы в соответствующих частях первого проходного канала. Это тоже требует дополнительных затрат для изготовления пластинчатого теплообменника.

Задачей настоящего изобретения является решение проблем, упомянутых выше и связанных с плохим контролем температуры водопроводной воды в теплообменном агрегате упомянутого во вводной части заявки типа, и исключение проблем, связанных с уплотнением соединений между трубой и пластиной в пластинчатом теплообменнике, выполненном согласно Европейскому патенту ЕР 608195 В1.

Эта задача согласно настоящему изобретению решается тем, что создан теплообменный агрегат для нагрева водопроводной воды посредством использования первичной жидкости, включающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми сформированы теплообменные проходы, некоторые из которых составляют часть множества проходов для водопроводной воды, предназначенных для пропускания водопроводной воды, а другие составляют часть множества первичных проходов, приспособленных для пропускания первичной жидкости; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости, пропускаемой через первичные проходы; и датчик температуры удлиненной формы для воздействия на клапан; причем в пластинчатом теплообменнике по меньшей мере один из проходов для водопроводной воды сообщен с двумя первыми из проходных каналов и по меньшей мере один из первичных проходов сообщен с двумя другими из проходных каналов; средства для направления потока делят один из упомянутых двух первых проходных каналов на первую и вторую части; и множество проходов для водопроводной воды разделено по меньшей мере на две группы, соединенные последовательно, причем в этих группах проходы для водопроводной воды соединены параллельно, в котором согласно изобретению проходы для водопроводной воды в обеих группах сообщены с первыми двумя проходными каналами; средства для направления потока выполнены с отверстием; и датчик температуры удлиненной формы проходит сквозь отверстие так, чтобы он был расположен в обеих, первой и второй, частях проходного канала и в основном перекрывал отверстия.

Дополнительные средства для направления потока делят второй из упомянутых двух проходных каналов на две части, в результате чего множество проходов для водопроводной воды делится на три группы, соединенные последовательно.

При этом упомянутая первая часть одного проходного канала выполнена так, чтобы по ней проходил поток водопроводной воды, который уже прошел по меньшей мере через одну из упомянутых групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

Множество первичных проходов может быть разделено по меньшей мере на две группы, соединенные последовательно, в которых первичные проходы соединены параллельно, или множество первичных проходов разделено на три группы, соединенные последовательно.

Пластины теплообменника имеют в основном прямоугольную форму и проходные отверстия расположены в угловых частях пластин теплообменника. При этом проходные отверстия образуют два первых проходных канала, расположенных на одной и той же стороне соответствующих пластин теплообменника, или и проходные отверстия расположены в угловых частях пластин теплообменника, на которых проходные отверстия, образующие два первых проходных канала, расположены в диагонально противоположных угловых частях соответствующих пластин теплообменника.

Поставленная задача решается также и тем, что создан способ контролирования потока первичной жидкости в теплообменном агрегате для нагревания водопроводной воды путем использования первичной жидкости, включающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми разграничены теплообменные проходы, при этом некоторые составляют часть множества проходов для водопроводной воды, выполненных так, чтобы по ним проходила водопроводная вода, а другие составляют часть множества первичных проходов, выполненных так, чтобы по ним проходила первичная жидкость; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости; по меньшей мере один датчик температуры для управления клапаном; где в упомянутом пластинчатом теплообменнике по меньшей мере один из проходов для водопроводной воды сообщен с двумя первыми из проходных каналов, и по меньшей мере один из первичных проходов сообщен с двумя другими из проходных каналов; средства для направления потока делят один из двух первых проходных каналов на первую и вторую части; и множество проходов для водопроводной воды разделены, по меньшей мере, на две группы, соединенные последовательно, причем в этих группах проходы для водопроводной воды соединены параллельно; в котором согласно изобретению определяют температуру водопроводной воды, по меньшей мере, в двух различных местах в пластинчатом теплообменнике с помощью, по меньшей мере, указанного датчика температуры; контролируют поток первичной жидкости по первичным проходам с помощью клапана на основании измеренных величин температуры водопроводной воды.

Температуру водопроводной воды определяют с помощью, по меньшей мере, двух отдельных датчиков температуры.

В теплообменном агрегате, содержащем пластинчатый теплообменник, в котором проходы для водопроводной воды в обеих упомянутых группах сообщены с двумя первыми проходными каналами, согласно изобретению температуру водопроводной воды определяют в первой и второй частях одного из двух первых проходных каналов.

В способе также можно определять температуру водопроводной воды по меньшей мере в одном из проходов для водопроводной воды.

Предпочтительно температуру водопроводной воды определяют после того, как она прошла по меньшей мере через одну из групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

Согласно изобретению датчик температуры вводят в проходной канал, выполненный так, чтобы через него проходила только водопроводная вода. Поэтому не обязательно, чтобы датчик температуры был полностью герметизирован по кругу в отверстии средств для направления потока. Датчик температуры, выполненный таким образом, предназначен для подачи сигнала, представляющего как температуру водопроводной воды в первой части проходного канала, так и температуру водопроводной воды во второй части проходного канала. Такая, так называемая «характерная», температура ниже температуры расходуемой водопроводной воды, а это означает что, когда расходование воды прерывают, клапан перекрывает поток первичной жидкости быстрее, чем в том случае, если бы датчик температуры был установлен так, чтобы определять температуру расходуемой водопроводной воды.

Во время перерывов в расходовании воды неподвижная водопроводная вода в канале вокруг датчика температуры нагревается первичной жидкостью, находящейся в первичных проходах, на что реагирует датчик температуры. При таких режимах работы настоящее изобретение обладает преимуществом, заключающимся в том, что поток первичной жидкости может поддерживаться очень слабым, что делает возможной значительную экономию энергии. Кроме того, температуру в пластинчатом теплообменнике можно поддерживать на низком уровне, при котором накипь не оседает на пластинах теплообменника и от которого водопроводная вода может быть легко нагрета до желаемой температуры на выпуске, когда начинают расходование воды.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения дополнительными средствами для направления потока делят второй из двух первых проходных каналов на две части, в результате чего множество проходов для водопроводной воды делится на три группы, соединенные последовательно. Преимущество заключается в том, что первая часть первого проходного канала выполнена так, чтобы по ней проходила водопроводная вода, которая уже прошла, по меньшей мере, через одну из упомянутых групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

В противоположность первому варианту исполнения, в котором через первую часть одного проходного канала проходит не нагретая водопроводная вода, через первую часть одного проходного канала проходит водопроводная вода с более высокой температурой, чем температура поступающей водопроводной воды во втором варианте исполнения. Так называемая «характерная» температура в результате этого выше, чем в первом варианте исполнения, что является преимуществом, помимо прочего, благодаря повышению точности контроля, осуществляемого клапаном, благодаря установке стартового положения клапана.

Если пластины пластинчатого теплообменника имеют в основном прямоугольную форму и проходные отверстия расположены в угловых частях пластин теплообменника, где эти проходные отверстия образуют два первых проходных канала, расположенных на одной и той же стороне соответствующих пластин теплообменника, то все проходы теплообменника в пластинчатом теплообменнике выполнены так, чтобы по ним проходил поток в так называемом «параллельном» режиме потока. Такой пластинчатый теплообменник может быть изготовлен из пластин теплообменника одного вида, что является преимуществом с точки зрения затрат. В альтернативном варианте исполнения проходные отверстия, образующие два первых проходных канала, могут быть расположены в диагонально противоположных угловых частях соответствующих пластин теплообменника, где все теплообменные проходы в пластинчатом теплообменнике расположены так, чтобы по ним проходил поток в так называемом «диагональном» режиме потока. Такой пластинчатый теплообменник может быть изготовлен из пластин теплообменника только двух видов.

Способ согласно изобретению отличается тем, что температуру водопроводной воды определяют, по меньшей мере, в двух различных местах в пластинчатом теплообменнике одним или несколькими датчиками температуры и тем, что поток первичной жидкости через первичные проходы контролируют с помощью клапана на основании измеренных значений температуры водопроводной воды. Путем измерения температуры водопроводной воды в двух различных местах в пластинчатом теплообменнике могут быть получены различные значения температуры водопроводной воды и использованы для управления клапаном.

Как указано выше один или несколько отдельных датчиков температуры может быть использовано для определения температуры водопроводной воды, как было сказано ранее. Если используют только один датчик температуры, то предпочтительно, чтобы он был удлиненной формы. Если используют несколько датчиков температуры, то они могут быть электрическими датчиками температуры, например, термисторами или термоэлементами, например, такими, в которых изменяется сопротивление в зависимости от температуры, воздействию которой их подвергают. Эти электрические датчики могут быть расположены с одной или обеих сторон средств для направления потока.

В теплообменном агрегате, содержащем пластинчатый теплообменник, в котором проходы для водопроводной воды в обеих упомянутых группах сообщены с двумя первыми проходными каналами, температуру водопроводной воды можно замерять в первой и второй частях одного или двух первых проходных каналов. Это можно также производить предпочтительно одним датчиком температуры удлиненной формы.

Если используют два или несколько отдельных датчиков температуры, то температуру водопроводной воды можно определять, по меньшей мере, в одном из проходов для водопроводной воды или в проходном канале, который не совпадает с одним из двух первых проходных каналов. Температуру водопроводной воды можно с успехом замерять после того, как она, по меньшей мере, частично была пропущена через, по меньшей мере, одну из групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

Изобретение далее описано со ссылками на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 изображена установка для нагревания водопроводной воды, содержащая теплообменный агрегат согласно варианту исполнения изобретения; на фиг. 2-4 схематически показаны два различных типа пластинчатых теплообменников согласно изобретению.

На фиг.1 изображена установка 1 для нагревания водопроводной воды. Установка 1 содержит теплообменный агрегат 2 с пластинчатым теплообменником 3 и клапаном 4, который соединен с датчиком температуры удлиненной формы капиллярной трубкой 5. В теплообменном агрегате 2 нагревают водопроводную воду, используя первичную жидкость, где действительный теплообмен имеет место в пластинчатом теплообменнике 3. Датчик температуры удлиненной формы заполнен, например, углекислым газом и расположен внутри пластинчатого теплообменника таким образом, что он реагирует на «характерную» температуру водопроводной воды, получающуюся в результате действия температуры водопроводной воды в различных частях пластинчатого теплообменника 3. Когда датчик температуры подвергают воздействию различных температур, давление внутри датчика температуры изменяется, и эти изменения давления передаются посредством капиллярной трубки к клапану 4, который воздействует на поток первичной жидкости, проходящий через пластинчатый теплообменник 3. В зависимости от характерной температуры водопроводной воды, на которую реагирует датчик температуры, клапан 4 увеличивает или уменьшает поток первичной жидкости.

Для получения требуемой температуры водопроводной воды на выходе при существующих рабочих условиях, например, 55°С, при определенном потоке водопроводной воды, клапан 4 снабжают средствами регулирования его стартового положения. При конкретных рабочих условиях и при определенном расходе водопроводной воды, водопроводная вода, выпускаемая из пластинчатого теплообменника, имеет определенную температуру. Поток водопроводной воды, пропускаемый через теплообменный агрегат и пластинчатый теплообменник, определяют потребностью в воде в точках расхода, которые обеспечивают водопроводной водой установкой 1.

На фиг. 2 и 3 показан возможный вариант исполнения пластинчатого теплообменника 3 для теплообменного агрегата согласно изобретению. Пластинчатый теплообменник 3 содержит пакет 7 пластин из пластин 8 теплообменника с прессованным рисунком канавок и выступов, две торцевые пластины 9, 10 и средства для направления потока в виде дисков 11, 12. Каждая пластина 8 теплообменника имеет прямоугольную форму и снабжена в ее угловых частях проходными отверстиями 13, 14, образующими проходные каналы в пакете 7 пластин. Два проходных канала 15, 16 показаны на фиг. 3. Точно перед двумя проходными каналами 15, 16 находятся соединительные фланцы 17-20 для присоединения к трубам, по которым пропускают водопроводную воду и первичную жидкость к пластинчатому теплообменнику 3 и от него, когда он составляет часть теплообменного агрегата. Между пластинами 8 теплообменника сформировано множество первичных проходов 21 и множество проходов 22 для водопроводной воды, каждый из которых сообщен с двумя проходными каналами. Первичные проходы 21 выполнены так, чтобы по ним проходила первичная жидкость, а проходы 22 для водопроводной жидкости выполнены так, чтобы по ним проходила водопроводная вода. Каждое множество проходов 21 и 22 разделено посредством дисков 11, 12, расположенных в проходных каналах 15, 16, на две группы, соединенные последовательно. Внутри каждой группы проходы 21 и 22 соединены параллельно соответственно.

При расходовании водопроводной воды первичную жидкость подают в пластинчатый теплообменник 3 через соединительный фланец 17 и первую часть проходного канала 15. Первичная жидкость проходит по первой группе первичных проходов 21 к части 23 пластинчатого теплообменника 3, показанной на фиг. 2. По каналу (не показан) в этой части 23 теплообменника первичная жидкость проходит во вторую группу первичных проходов 21 и отсюда проходит по второй части проходного канала 15, и выходит через соединительный фланец 18 из пластинчатого теплообменника 3. Соответствующим образом водопроводную воду подают в пластинчатый теплообменник 3 через соединительный фланец 19 и по первой части проходного канала 16 в первую группу проходов 22 для водопроводной воды. В части 24 пластинчатого теплообменника 3, показанной на фиг. 2, водопроводная вода проходит по каналу (не показан) во вторую группу проходов 22 для водопроводной воды, а затем проходит по второй части проходного канала 16 и выходит через соединительный фланец 20 из пластинчатого теплообменника 3.

Диск 12 снабжен отверстием 25, диаметр которого соответствует наружному диаметру датчика 26 температуры, который вводят в проходной канал 16 сквозь отверстие 25. Датчик 26 температуры в основном перекрывает отверстие 25 так, что диск 12 сохраняет свою функцию направления потока. Небольшая утечка водопроводной воды через отверстие 25 вокруг датчика 26 температуры может быть допущена, так как проходной канал 16 с обеих сторон диска 12 заполнен водопроводной водой.

При расходовании водопроводной воды в первой части проходного канала 16 она еще не нагрета первичной жидкостью. Водопроводная вода во второй части проходного канала 16 - это вода, которая уже прошла по всем проходам 22 для водопроводной воды и уже нагрета до температуры выпуска водопроводной воды. При расходовании водопроводной воды датчик 26 температуры последовательно воспринимает различные температуры, т.е. температуру водопроводной воды на входе и ее температуру на выходе, и в результате реагирует на так называемую «характерную» температуру. Такая характерная температура не обязательно представляет собой среднюю температуру между температурой водопроводной воды на входе и ее температурой на выходе.

Во время перерывов в расходовании неподвижная водопроводная вода и первичная жидкость в пластинчатом теплообменнике 3 остывают. Понижение температуры водопроводной воды воспринимается датчиком 26 температуры, в результате чего клапан 4 в теплообменном агрегате открывается так, чтобы первичная жидкость вновь начала проходить по первичным проходам 21 и нагревать неподвижную водопроводную воду в проходах 22 для водопроводной воды. Первичная жидкость, которая проходит через пластинчатый теплообменник, нагревает также неподвижную водопроводную воду в канале 16 до тех пор, пока характерная температура не становится столь высокой, что датчик 26 температуры понуждает клапан 4 закрыться. Водопроводная вода в первой части проходного канала 16 имеет при этом температуру, которая выше нормальной температуры водопроводной воды на входе, а водопроводная вода во второй части проходного канала 16 имеет температуру водопроводной воды на выходе во время расходования.

Вместо датчика 26 температуры удлиненной формы, показанного на фиг. 3, можно, в пределах объема настоящего изобретения, использовать электрические датчики температуры. Их можно располагать с одной стороны диска или с обеих сторон этого диска. Если используют электрические датчики, то, конечно, не следует делать отверстие в диске 25.

Можно определять температуру либо в нескольких выбранных точках, либо расположить ряд датчиков температуры в проходе для водопроводной воды.

На фиг. 4 схематически изображена траектория прохождения водопроводной воды через пластинчатый теплообменник 3, выполненный в соответствии с фиг. 1, содержащий несколько обычных пластин 8 теплообменника и две особые пластины 28, 29 теплообменника, которые служат в качестве средств для направления потока тем, для чего они содержат меньше четырех проходных отверстий.

Пластины теплообменника и две торцевые пластины 30, 31 образуют пакет 7 пластин. Пластины теплообменника примыкают друг к другу в области проходных отверстий так, что между пластинами теплообменника образуется множество проходов 33 для водопроводной воды и множество первичных проходов 34. Четыре проходных канала 35-38 проходят через пакет 7 пластин, из которых три проходных канала 35-37 показаны на фиг. 4.

Пунктирной линией 39 показана траектория движения потока водопроводной воды через пакет 7 пластин. Пластиной 28 теплообменника проходной канал 35 разделен на две части и пластиной 29 теплообменника проходной канал 36 разделен на две части, так как пластины 28 и 29 теплообменника не снабжены проходными отверстиями, расположенными прямо перед соответствующими проходными каналами 35 и 36. Благодаря такому делению проходных каналов 35 и 36, проходы 33 для водопроводной воды разделены на три группы 40 проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно. Пластина 29 теплообменника и смежная пластина теплообменника снабжены отверстиями 41 вокруг которых эти две пластины теплообменника плотно прилегают друг к другу. Через отверстия 41 вводят датчик температуры так, чтобы он проходил в проходной канал 36, в основном перекрывая отверстия 41.

Пунктирной линией 42 показано направление движения потока первичной жидкости через пакет 7 пластин. Каждый из проходных каналов 37 и 38 также разделен на две части пластинами 28 и 29 теплообменника, в которых отсутствуют проходные отверстия прямо перед этими двумя каналами. При этом также первичные проходы 34 разделены на три группы 43, соединенные последовательно.

Возможен ряд вариантов исполнения изобретения в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Так проходы теплообменника для первичной жидкости не обязательно должны быть разделены на такое же количество групп, как и проходы теплообменника для водопроводной воды, но могут, например, составлять часть одной группы, в которой все проходы теплообменника соединены параллельно. Количество пластин теплообменника может быть больше или меньше показанного на фиг. 2-4. Пластины теплообменника могут быть постоянно соединены друг с другом в прилегающих точках между пластинами теплообменника, например, пайкой, сваркой или склеиванием. В альтернативном варианте исполнения проходы между пластинами теплообменника могут быть выполнены так, что их нужно удерживать вместе, например, с помощью болтов и гаек. На фиг. 4 показано, что датчик температуры может быть расположен в канале 36, в котором датчик температуры устанавливают так, чтобы он был окружен только нагретой водопроводной водой, т.е. датчик температуры не окружен не нагреваемой водопроводной водой. Кроме того, может не возникать необходимости в установке датчика температуры так, чтобы одинаковые по длине части датчика выступали с обеих сторон средств для направления потока, но большая часть его длины может выступать в одной части первого проходного канала, а меньшая часть - в другой части этого проходного канала.

В зависимости от того, как пластины теплообменника с четырьмя проходными отверстиями напрессованы вокруг проходных отверстий и как пластины теплообменника с меньшим, чем четыре, числом проходных отверстий, которые составляют средства для направления потока напрессованы в частях, которые делят проходной канал на две части, два прохода для водопроводной воды, в альтернативном варианте исполнения, два первичных прохода в пластинчатом теплообменнике могут быть расположены близко друг к другу с каждой стороны пластины теплообменника, составляющей средства для направления потока.

Пластины теплообменника могут быть изготовлены в виде одной пластины, но могут быть в альтернативном варианте исполнения сформированы в виде двойной пластины так, чтобы пластина теплообменника состояла из двух, в основном идентичных пластинчатых элементов, плотно прилегающих друг к другу. Такие пластинчатые элементы только соединяют друг с другом в определенных местах так, чтобы между пластинчатыми элементами было образовано узкое пространство, которое сообщалось бы с пространством, окружающим пластинчатый теплообменник. Утечка через один из пластинчатых элементов может быть обнаружена с наружной стороны пластинчатого теплообменника до того, как оба пластинчатых элемента в пластинчатом теплообменнике взорвутся. При этом исключается смешивание водопроводной воды и первичной жидкости. При этом пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению в его теплообменной части может быть выполнен только из пластин теплообменника, т.е. без необходимости в размещении дополнительных средств между водопроводной водой и первичной жидкостью, что является большим преимуществом изобретения в сравнении с известными решениями, описанными выше. Например, сложно изготовить пластинчатый теплообменник, описанный в Европейском патенте ЕР 608195 В1, цена которого была бы приемлемой, при том, что пластины теплообменника являются сдвоенными пластинами, а упомянутая труба для датчика температуры содержит сдвоенные трубчатые элементы. Такая труба из сдвоенных трубчатых элементов с пространством между ними, которые сообщены с пространством, окружающим пластинчатый теплообменник, необходима для обнаружения утечек через трубку, чтобы можно было исключить смешивание водопроводной воды с первичной жидкостью.

Если используют несколько отдельных, например, электрических, датчиков температуры для определения температуры водопроводной воды, то с их помощью можно управлять клапаном посредством отдельной станции управления.

Claims (12)

1. Теплообменный агрегат для нагрева водопроводной воды посредством использования первичной жидкости, включающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми сформированы теплообменные проходы, некоторые из которых составляют часть множества проходов для водопроводной воды, предназначенных для пропускания водопроводной воды, а другие составляют часть множества первичных проходов, приспособленных для пропускания первичной жидкости; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости, пропускаемой через первичные проходы; и датчик температуры удлиненной формы для воздействия на клапан; причем в пластинчатом теплообменнике, по меньшей мере, один из проходов для водопроводной воды сообщен с двумя первыми из проходных каналов и, по меньшей мере, один из первичных проходов сообщен с двумя другими из проходных каналов; средства для направления потока делят один из упомянутых двух первых проходных каналов на первую и вторую части; и множество проходов для водопроводной воды разделено, по меньшей мере, на две группы, соединенные последовательно, причем в этих группах проходы для водопроводной воды соединены параллельно, отличающийся тем, что проходы для водопроводной воды в обеих группах сообщены с первыми двумя проходными каналами; средства для направления потока выполнены с отверстием; и датчик температуры удлиненной формы проходит сквозь отверстие так, чтобы он был расположен в обеих, первой и второй, частях проходного канала и в основном перекрывал отверстия.

2. Теплообменный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные средства для направления потока делят второй из упомянутых двух проходных каналов на две части, в результате чего множество проходов для водопроводной воды делится на три группы, соединенные последовательно.

3. Теплообменный агрегат по п. 2, отличающийся тем, что упомянутая первая часть одного проходного канала выполнена так, чтобы по ней проходил поток водопроводной воды, который уже прошел, по меньшей мере, через одну из упомянутых групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

4. Теплообменный агрегат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что множество первичных проходов разделено, по меньшей мере, на две группы, соединенные последовательно, в которых первичные проходы соединены параллельно.

5. Теплообменный агрегат по п. 4, в котором множество первичных проходов разделено на три группы, соединенные последовательно.

6. Теплообменный агрегат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что пластины теплообменника имеют в основном прямоугольную форму и проходные отверстия расположены в угловых частях пластин теплообменника, при этом проходные отверстия образуют два первых проходных канала, расположенных на одной и той же стороне соответствующих пластин теплообменника.

7. Теплообменный агрегат по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что пластины теплообменника, по существу, имеют прямоугольную форму и проходные отверстия расположены в угловых частях пластин теплообменника, на которых проходные отверстия, образующие два первых проходных канала, расположены в диагонально противоположных угловых частях соответствующих пластин теплообменника.

8. Способ контролирования потока первичной жидкости в теплообменном агрегате для нагревания водопроводной воды путем использования первичной жидкости, включающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет пластин, снабженных проходными отверстиями, образующими проходные каналы в пакете пластин, между которыми разграничены теплообменные проходы, при этом некоторые составляют часть множества проходов для водопроводной воды, выполненных так, чтобы по ним проходила водопроводная вода, а другие составляют часть множества первичных проходов, выполненных так, чтобы по ним проходила первичная жидкость; клапан, установленный для управления потоком первичной жидкости; по меньшей мере, один датчик температуры для управления клапаном; где в упомянутом пластинчатом теплообменнике, по меньшей мере, один из проходов для водопроводной воды сообщен с двумя первыми из проходных каналов и, по меньшей мере, один из первичных проходов сообщен с двумя другими из проходных каналов; средства для направления потока делят один из двух первых проходных каналов на первую и вторую части и множество проходов для водопроводной воды разделены, по меньшей мере, на две группы, соединенные последовательно, причем в этих группах проходы для водопроводной воды соединены параллельно; при котором определяют температуру водопроводной воды, по меньшей мере, в двух различных местах в пластинчатом теплообменнике с помощью, по меньшей мере, указанного датчика температуры; контролируют поток первичной жидкости по первичным проходам с помощью клапана на основании измеренных величин температуры водопроводной воды.

9. Способ по п. 8, при котором температуру водопроводной воды определяют с помощью, по меньшей мере, двух отдельных датчиков температуры.

10. Способ по любому из пп. 8 и 9, где в теплообменном агрегате, содержащем пластинчатый теплообменник, проходы для водопроводной воды в обеих упомянутых группах сообщены с двумя первыми проходными каналами, в которых температуру водопроводной воды определяют в первой и второй частях одного из двух первых проходных каналов.

11. Способ по п. 9, при котором температуру водопроводной воды определяют, по меньшей мере, в одном из проходов для водопроводной воды.

12. Способ по любому из пп. 8-11, при котором температуру водопроводной воды определяют после того, как она прошла, по меньшей мере, через одну из групп проходов для водопроводной воды, соединенных последовательно.

Images