RU2517844C2 - Gas and fluid heat-exchange device - Google Patents
Gas and fluid heat-exchange device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517844C2 RU2517844C2 RU2012129380/13A RU2012129380A RU2517844C2 RU 2517844 C2 RU2517844 C2 RU 2517844C2 RU 2012129380/13 A RU2012129380/13 A RU 2012129380/13A RU 2012129380 A RU2012129380 A RU 2012129380A RU 2517844 C2 RU2517844 C2 RU 2517844C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- reservoir
- water
- underground reservoir
- tank
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Описание изобретенияDescription of the invention
Предлагаемое изобретение предназначено для использования в пищевой, строительной и сельскохозяйственной промышленности, которые могут являться потребителями аккумулированного холода.The present invention is intended for use in the food, construction and agricultural industries, which may be consumers of accumulated cold.
Известна «УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫМ ХОЛОДОМ ГРУНТА» (RU 2131344) [1], содержащая скважины, насос, охладитель, трубопроводную систему, установка снабжена резервуаром, в крайней части резервуара установлена подающая труба, соединенная через насос со скважиной, а нижняя часть этого резервуара через регулирующий вентиль соединена с системой стока или скважиной.The well-known "INSTALLATION FOR COOLING AGRICULTURAL PRODUCTS WITH NATURAL COLD SOIL" (RU 2131344) [1], containing wells, a pump, a cooler, a piping system, the installation is equipped with a reservoir, in the extreme part of the reservoir there is a supply pipe connected through the pump to the well, and the lower part this reservoir through a control valve is connected to a drain system or well.
Недостатком известного устройства является узкая область применения, обусловленная обязательным наличием подземного водохранилища. Недостатком также является необходимость бурения минимум двух скважин, расположенных в различающихся геологических зонах. Кроме того, известная установка не имеет физической возможности охлаждения температуры теплоносителя ниже нуля градусов по Цельсию.A disadvantage of the known device is a narrow scope, due to the mandatory presence of an underground reservoir. The disadvantage is the need to drill at least two wells located in different geological zones. In addition, the known installation does not have the physical ability to cool the temperature of the coolant below zero degrees Celsius.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является изобретение «АККУМУЛЯТОР-ОХЛАДИТЕЛЬ» (SU 1615497) [2], включающий как минимум одну теплообменную конструкцию, которую располагают ниже поверхности земли, в нижней части теплообменной конструкции содержится подземный резервуар.Closest to the claimed technical solution is the invention "ACCUMULATOR-COOLER" (SU 1615497) [2], which includes at least one heat transfer structure, which is located below the ground surface, in the lower part of the heat transfer structure contains an underground tank.
Устройство может охлаждать температуру теплоносителя ниже нуля градусов по Цельсию.The device can cool the temperature of the coolant below zero degrees Celsius.
Недостатком известного способа является появление «отрицательного» (ниже атмосферного) давления теплоносителя в подающей трубе к насосу, что снижает эффективность и устойчивость работы устройства. Кроме того, в летнее время циркулирующий теплоноситель (например, вода) проходит исключительно внутри трубы внутри теплоаккумулятора (ледяного массива), что снижает поверхность теплообмена между циркулирующим теплоносителем и массивом намороженного льда в теплоаккумуляторе, при этом снижается скорость охлаждения теплоносителя и понижается эффективность работы охладительной установки в целом.The disadvantage of this method is the appearance of "negative" (below atmospheric) pressure of the coolant in the supply pipe to the pump, which reduces the efficiency and stability of the device. In addition, in the summer, the circulating coolant (for example, water) passes exclusively inside the pipe inside the heat accumulator (ice mass), which reduces the heat exchange surface between the circulating coolant and the frozen ice mass in the heat accumulator, while the cooling rate decreases and the efficiency of the cooling unit decreases generally.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и устойчивости работы теплообменного устройства.The technical result of the invention is to increase the efficiency and stability of the heat exchange device.
Технический результат достигается тем, что устройство теплообмена жидкостей и газов, включающее как минимум одну теплообменную конструкцию, которую располагают ниже поверхности земли, в нижней части теплообменной конструкции содержится подземный резервуар, выше подземного резервуара расположен водяной теплообменник для использования в теплое время года, характеризуется тем, что дополнительно содержит погружной насос, расположенный в теплое время года на дне корпуса центральной замораживающей установки, с нагнетающим шлангом, соединенным с входом водяного теплообменника, и сливной шланг, соединенный с выходом водяного теплообменника и резервуаром.The technical result is achieved by the fact that the heat transfer device of liquids and gases, including at least one heat exchange structure, which is located below the ground surface, contains an underground reservoir in the lower part of the heat exchange structure, a water heat exchanger for use in the warm season is located above the underground reservoir, which additionally contains a submersible pump located in the warm season at the bottom of the casing of the central freezing installation, with a discharge hose connected to the inlet of the water heat exchanger, and a drain hose connected to the outlet of the water heat exchanger and the tank.
Теплообменная конструкция может быть выполнена типа "труба в трубе". При указанном исполнении теплообменной конструкции возможно использовать технологически простое вертикальное бурение и обсадку колонны.The heat exchange design may be of the pipe-in-pipe type. With the specified design of the heat exchange design, it is possible to use technologically simple vertical drilling and casing.
Устройство может содержать вытяжную трубу, расположенную выше подземного резервуара для использования в холодное время года.The device may include a chimney located above the underground reservoir for use in the cold season.
Использование вытяжной трубы позволит производить наморозку льда в подземном резервуаре без использования дополнительных устройств благодаря конвективному воздухообороту.The use of a chimney will allow freezing of ice in an underground tank without the use of additional devices due to convective air circulation.
Расположение насоса в нижней части конструкции позволит повысить высоту подъема теплоносителя и избежать «отрицательного давления» в трубах.The location of the pump in the lower part of the structure will increase the height of the coolant and avoid the "negative pressure" in the pipes.
Подземный резервуар может создаваться методом гидроразмыва через буровую скважину. Указанное выполнение подземного резервуара позволит снизить затраты на производство резервуара большого объема.An underground tank can be created by hydraulic washing through a borehole. The specified implementation of the underground tank will reduce the cost of producing a large tank.
В корпусе центральной замораживающей установки на высоте 0.9 высоты резервуара можно создавать щель. Наличие щели позволит ускорить теплообмен между водным теплоносителем и массивом намороженного льда путем непосредственного контакта теплоносителя и массива намороженного льда.A gap can be created in the body of the central freezing unit at a height of 0.9 in the height of the tank. The presence of a gap will allow to accelerate heat transfer between the water coolant and the frozen ice mass by direct contact of the coolant and the frozen ice mass.
Верхняя часть резервуара может быть покрыта сверху и с боков грунтом и торфом. Термоизоляционное покрытие увеличит стабилизацию грунта в области устройства.The upper part of the tank can be covered from above and from the sides with soil and peat. Thermal insulation coating will increase soil stabilization in the device area.
Подземный резервуар может располагаться ниже границы сезонного протаивания грунта. Указанное расположение позволит стабилизировать границы подземного резервуара.The underground reservoir may be located below the boundary of seasonal thawing of the soil. The specified location will stabilize the boundaries of the underground reservoir.
Устройство показано на Фиг.1 - в холодное время года, Фиг.2 - в теплое время года, Фиг.3 - поперечный разрез устройства, где:The device is shown in Figure 1 - in the cold season, Figure 2 - in the warm season, Figure 3 - cross section of the device, where:
1 - поверхность земли;1 - the surface of the earth;
2 - теплообменные конструкции;2 - heat transfer structures;
3 - корпус теплообменной конструкции (наружная труба);3 - casing of the heat exchange structure (outer pipe);
4 - внутренняя труба;4 - an internal pipe;
5 - вытяжная труба;5 - exhaust pipe;
6 - щель в корпусе центральной замораживающей установки;6 - gap in the body of the central freezing installation;
7 - подземный резервуар;7 - underground tank;
8 - нагнетательный шланг;8 - discharge hose;
9 - погружной насос;9 - submersible pump;
10 - теплообменник;10 - heat exchanger;
11 - сливной шланг;11 - a drain hose;
12 - нижняя граница сезонного протаивания грунта.12 - lower limit of seasonal thawing of the soil.
Изготавливают подземный резервуар следующим образом. Бурят скважину до уровня дна проектируемого резервуара, обсаживают ее трубой до уровня кровли резервуара, опускают в скважину размывающее и пульпоподъемное устройства, создают подземный резервуар 7 необходимого размера, извлекают из размытого резервуара размывающее и пульпоподъемное устройства, бурят в кровле резервуара скважины, опускают в них воздушные теплообменные конструкции (замораживающие установки конвективного действия) 2, причем на корпусе центральной замораживающей установки на высоте 0,9 от высоты подземного резервуара предварительно вырезают щель площадью, равной площади поперечного сечения нагнетательного шланга водяной циркуляционной системы, заливают воду в подземный резервуар до уровня щели на корпусе центральной теплообменной конструкции.An underground tank is made as follows. A well is drilled to the bottom of the designed reservoir, casing it with a pipe to the level of the roof of the reservoir, the erosion and pulp lifting device is lowered into the well, an
Воздушная замораживающая система конвективного действия состоит из теплообменных конструкций (охлаждающих установок) в количестве n=(R/r)2, где R - радиус резервуара; r - радиус ледяного цилиндра, намораживаемого одной установкой, и водяной циркуляционной системы, состоящей из погружного насоса, нагнетательного и сливного шлангов и теплообменника. Подземный резервуар 7 находится ниже поверхности земли 1 и ниже границы сезонного протаивания грунта 12.Convective air freezing system consists of heat exchange structures (cooling units) in the amount n = (R / r) 2, where R is the radius of the tank; r is the radius of the ice cylinder frozen by one installation and the water circulation system, consisting of a submersible pump, discharge and drain hoses, and a heat exchanger. The
Первоначально подземный резервуар наполняют водой до уровня щели 6 перед холодным временем года.Initially, the underground tank is filled with water to the level of
Устройство действует следующим образом.The device operates as follows.
Воду в подземном резервуаре замораживают с помощью воздушных теплообменных конструкций 2 (замораживающих установок), в которых зимой циркулирует холодный воздух между внутренней трубой 4 и корпусом теплообменной конструкции (наружной трубой) 3, выходя через вытяжные трубы 5.The water in the underground tank is frozen with the help of air heat exchange structures 2 (freezing units), in which cold air circulates in the winter between the
В начале теплого периода года в центральную охлаждающую установку опускают погружной насос 9 с нагнетательным шлангом 8, верхний конец которого соединяют с теплообменником 10. К теплообменнику 10 присоединяют один конец сливного шланга 11, а другой его конец опускают в подземный резервуар 7. В центральную замораживающую установку заливают воду, которая при достижении щели на корпусе замораживающей установки, расположенной на 0,9 высоты резервуара, перетекает в него. Заливку воды прекращают, когда она поднимется над щелью на корпусе замораживающей установки на высоту не менее 5 см.At the beginning of the warm season, the
В режиме "Охлаждение" включают погружной насос 9, холодная вода из резервуара по нагнетательному шлангу 8 подается в теплообменник 10, нагретая в теплообменнике вода сливается по шлангу 11 в резервуар, где в результате таяния льда она охлаждается и по щели 6 поступает вовнутрь корпуса центральной теплообменной конструкции. Таким образом, происходит циркуляция воды в водяной циркуляционной системе и охлаждение жидкости или газа в теплообменнике.In the “Cooling” mode, the
Осенью с помощью погружного насоса 9 откачивают воду из корпуса центральной охлаждающей установки и из резервуара 7 до уровня щели 6, извлекают насос 9 и устройство переходит в режим "Замораживание".In autumn, using a
Технический результат - повышение устойчивости работы теплообменного устройства достигается отсутствием в системе «отрицательных» давлений (меньше атмосферного), что предотвращает появление «пузырьков» воздуха, извлеченного из воды, и снижение эффективности и стабильности работы насоса.EFFECT: increased stability of operation of a heat exchange device is achieved by the absence of “negative” pressures (less than atmospheric) in the system, which prevents the appearance of “bubbles” of air extracted from water, and a decrease in the efficiency and stability of the pump.
Технический результат - повышение эффективности работы устройства достигается тем, что подаваемый для охлаждения теплоноситель имеет большую площадь контакта с теплоаккумулятором (аккумулятором холода - ледяным массивом), что увеличивает скорость охлаждения теплоносителя и понижает температуру теплоносителя, в том числе при увеличенном «холодоотборе».EFFECT: increased efficiency of the device is achieved by the fact that the coolant supplied for cooling has a large contact area with the heat accumulator (cold accumulator - ice mass), which increases the rate of cooling of the coolant and lowers the temperature of the coolant, including with increased “cooling”.
Промышленное применение. Способ испытан для охлаждения молока на летней ферме в 200 голов. Применявшаяся ранее холодильная установка МХУ-8 мощностью 13 кВт работала беспрерывно для намораживания льда и охлаждения молока, хотя общая продолжительность хранения молока на ферме составляла 6 ч. В предлагаемом способе погружной насос мощностью 1,3 кВт работал только для подачи холодной воды в теплообменник в течение 6 часов. Расход электроэнергии уменьшился в 40 раз.Industrial application. The method is tested for cooling milk on a summer farm in 200 goals. The previously used refrigeration unit MXU-8 with a capacity of 13 kW worked continuously for freezing ice and cooling milk, although the total duration of storage of milk on the farm was 6 hours. In the proposed method, a 1.3 kW submersible pump worked only to supply cold water to the heat exchanger for 6 o'clock. Electricity consumption decreased by 40 times.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012129380/13A RU2517844C2 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Gas and fluid heat-exchange device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012129380/13A RU2517844C2 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Gas and fluid heat-exchange device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012129380A RU2012129380A (en) | 2014-01-20 |
RU2517844C2 true RU2517844C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49944904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012129380/13A RU2517844C2 (en) | 2012-07-11 | 2012-07-11 | Gas and fluid heat-exchange device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2517844C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785027C1 (en) * | 2022-06-15 | 2022-12-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2155998B1 (en) * | 1971-10-04 | 1977-07-29 | Transelektro Magyar Villamossa | |
SU1615497A1 (en) * | 1988-05-18 | 1990-12-23 | Институт Мерзлотоведения Со Ан Ссср | Accumulator-cooler |
RU2123648C1 (en) * | 1997-10-03 | 1998-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Рютар" | Method of accumulating cold and device for realization of this method |
RU2001130579A (en) * | 2001-11-14 | 2003-08-27 | ООО "Томская горнодобывающая компания" | The method of fastening the roof of the extraction chamber during downhole hydraulic mining of solid minerals |
-
2012
- 2012-07-11 RU RU2012129380/13A patent/RU2517844C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2155998B1 (en) * | 1971-10-04 | 1977-07-29 | Transelektro Magyar Villamossa | |
SU1615497A1 (en) * | 1988-05-18 | 1990-12-23 | Институт Мерзлотоведения Со Ан Ссср | Accumulator-cooler |
RU2123648C1 (en) * | 1997-10-03 | 1998-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Рютар" | Method of accumulating cold and device for realization of this method |
RU2001130579A (en) * | 2001-11-14 | 2003-08-27 | ООО "Томская горнодобывающая компания" | The method of fastening the roof of the extraction chamber during downhole hydraulic mining of solid minerals |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785027C1 (en) * | 2022-06-15 | 2022-12-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air |
RU2802313C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-08-24 | Акционерное общество "ТАНЕКО" | Ambient conditions steam condenser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012129380A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7234314B1 (en) | Geothermal heating and cooling system with solar heating | |
RU2743008C1 (en) | System and process of multilevel cooling of deep well and geothermal use | |
US4257239A (en) | Earth coil heating and cooling system | |
US2438720A (en) | Deep well circuit for heat pumps | |
CN204082198U (en) | A kind of winter natural cooling source of utilizing carries out the type pit cooling system changed | |
JP5067956B1 (en) | Heat exchange system | |
CN204084536U (en) | A kind of downhole cooling and the association system that heats on the ground | |
KR101715752B1 (en) | Geothermal heating and cooling systems using underground water | |
RU2517844C2 (en) | Gas and fluid heat-exchange device | |
CN110410131B (en) | Mine heat damage treatment and comprehensive utilization system | |
RU2583025C1 (en) | Surface foundation structure ensuring preservation of soil base in frozen state with simultaneous heating of structure | |
CN204555424U (en) | A kind of soil heat balance device of soil source heat pump | |
Lund et al. | Direct heat utilization of geothermal energy | |
CN201522138U (en) | Heat pump device utilizing freezing pipe as underground heat exchanger | |
CN107083985A (en) | A kind of gold mine downhole cooling system | |
UA114652C2 (en) | Termal energy storage comprising an expansion space | |
KR101551650B1 (en) | The system of simultaneously employing cooling device and heat pumping device using the heat of storage water | |
RU51636U1 (en) | DEVICE FOR COMPENSATION OF THERMAL INFLUENCE OF THE STRUCTURE FOUNDATION ON THE PERMANENT FROZEN SOIL | |
RU2785027C1 (en) | All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air | |
US20110005257A1 (en) | Geothermal heat pump system having a downflow appliance cabinet | |
RU2683059C1 (en) | Method of extraction and use of geothermal heat for cooling soils around subway tunnels | |
KR101547875B1 (en) | Cooling-heating system by double pond | |
CN110439507B (en) | Mine working face cooling system | |
KR100940302B1 (en) | Ground source heat exchange method with thermal storage well | |
RU63867U1 (en) | GEOTHERMAL INSTALLATION OF POWER SUPPLY OF CONSUMERS |