SU1166078A1

SU1166078A1 - Device for controlling temperature of object

Info

Publication number: SU1166078A1
Application number: SU823455655A
Authority: SU
Inventors: Евгений Филиппович Колесников; Анатолий Георгиевич Говша; Лариса Николаевна Акулинина
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Резинотехнического Машиностроения
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1985-07-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИЮВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА, содержащее основной циркул 1(ионный контур энергоносител , состо щий из циркул ционного насоса и нагревательного элемента, дополнительный циркул ционный контур, состо щий из циркул ционного насоса, трехходового клапана и охлаждамцего элемента, регул торы температуры энергоносител и объекта, отличающеес тем, что, с целью повышени эффективности режима охлаходени при fинимaльном расходе энергоносител , охлаждающий эленёнт выполнен в виде ком бинированного смесительно-рекуперативного теплообменника, вход смесительного канала которого соединен с дополнительным циркул ционным контуром через трехходовой клапан, а первый выход через первый и второй обратные клапаны подключен к входу и выходу циркул ционного насоса, змее- вик рекуперативного канала смесительно-рекуперативного теплообменника размещен в смесительном канале, причем вход рекуперативного канала соединен через первый вентиль с источни ком энергоносител и через второй вентиль и -первый регулирующий клапан с входом циркул ционного насоса, а выход рекуперативного канала соеди (Л нен с вторым выходом смесительного канала через второй регулирующий клапан , причем в смесительном канапе установлены датчики верхнего и нижнего уровней, подключенные к регул тору , св занному с первым регулирующим клапаном, а второй регулируюпшй клаО5 пан соединен с регул тором, св занО5 ным с датчиком температуры, установо ленным в смесительном канале комбинированного смесительно-рекуператив00 ного теплообменника.A DEVICE FOR REGULATING THE OBJECT TEMPERATURE, containing the main circulator 1 (the ion circuit of the energy carrier, consisting of a circulation pump and the heating element, the additional circulation circuit consisting of a circulation pump, a three-way valve and a cooling element, temperature regulators of the energy carrier and the object, characterized in that, in order to increase the efficiency of the cooling mode with the minimum consumption of energy carrier, the cooling element is made in the form of a combined mixing and recouping A heat exchanger whose mixing channel inlet is connected to an additional circulation circuit through a three-way valve, and the first outlet through the first and second check valves is connected to the inlet and outlet of the circulation pump, the serpentine of the recuperative channel of the mixing-recuperative heat exchanger is placed in the mixing channel the input of the regenerative channel is connected through the first valve to the source of energy carrier and through the second valve and the first control valve to the inlet of the circulation pump a, and the output of the regenerative channel are connected (L with the second output of the mixing channel through the second control valve, with the upper and lower levels connected to the controller connected to the first control valve and the second control valve 5 is connected to regulator connected to a temperature sensor installed in the mixing channel of the combined mixing and recuperative heat exchanger.

Description

I Ичобрётение относитс к устройст вам дл регулировани температуры в тепловых объектах и предпочтительно может быть использовано в производстве шприцованных резиновых изделий на предпри ти х резинотехнической промышленности. Цель изобретени - повьшёние эффективности режима охлаждени при минимальном расходе знергоносител . На фиг.1 схематически показано устройство дл регулировани температуры однозонного объекта; на фиг. 2 - устройство дл регулировани температуры многозонного объект Устройство дл регулировани тем пературы объекта (фиг. 1) содержит объект 1, циркул ционные насосы 2 и J, нагревательньй 4 и охлаждающий 5 элементы, второй регулирующий клапан 6, обратные клапаны 7 и 8, первьй 9 и второй 10 обратные клапа ны, регул тор 11 температуры воды с датчиком 12 и регул тор 13 температуры объекта с датчиком 14, установленным на объекте. Регул тор 11 с датчиком 12 служит дл поддержани заданного значени температуры воды путем включени или отключени элемента 4. Регул тор 13 с датчиком 14 слуншт дл поддержани заданного значени температуры объекта путем управлени нагревательным элементом 4 и переключающим трехходовым клапа ном 15 через переключающий золотник 16. Дл поддержани заданного уровн в охлаждающем элементе 5 служит регул тор 17 с датчиками нижнего 18 и верхнего 19 уровней, управл ющий через золотник 20 первым регулирующим клапаном 21, осуществл ющим подачу воды из водопроводной сети в устройство. Дл поддержани заданной температуры в охлаждающем элементе 5 слу жит регул тор 22 температуры с датчиком 23, который через золотник 24 управл ет вторым регулирующим клапаном 6. Ручные первый 25 и второй 26 вентили служат дл выбора режима охлаж дени . Обратный клапан 27 защищает охлаждающий элемент 5.от попадани воды из водопроводной сети. Перелив ной патрубок 28 защищает его от переполнени водой. 782 Охлаждающий элемент 5 выполнен в виде комбинированного смесительнорекуперативного теплообменника, имеет два канала движени жидкости. Первьй - это смесительный кана АВ с входом А, первым выходом В, в котором происходит смещение холодной и гор чей жидкостей. Второй - это рекуперативный канал СД, по которому протекает только холодна жидкость, змеевик 29 которого установлен в канале АВ. Эти два канала соединены между собой с помощью первого регулирующего клапана 21. Вход С соединен через первый вентиль 25 с источником энергоносител {не показан). Выход Д рекуперативного канала СД соединен с вторым выходом Е смесительного канала АВ через второй ре-гулирун дий клапан 6. В многозонных объектах (фиг. 2) основные контуры имеют напорный 30 и сливной 31 коллекторы. Устройство имеет три режима работы. Первый - это режим с косвенным охлаждением. ДЛ этого открывают первьш вентиль 25 и закрывают второй вентиль 26 и устройство работает следующим образом. I В охлаждающий элемент 5 предварительно заливают очищенную воду, конденсат или другую охлаждающую жидкость . Дл .заполнени системы включаетс циркул ционный насос 3, которьй начинает перемещать жидкость по контуру: насос 3 - переключающий трехходовой клапан 15 - канал АВ второй обратный клапан 10 - насос 3. После этого включают циркул ционный насос 2 и переключающий клапан 15, который соедин ет объект 1 с охлаждающим элементом 5. Теперь охлаждающа жидкость будет заполн ть систему, двига сь по контуру: насос 3 - обратный клапан 8 - насос 2 - нагревательный элемент 4 - объект 1 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ) --второй обратный клапан Ю насос 3. По истечении некоторого времени отключают клапан 15 и включают нагревательный элемент 4. Теперь жидкость циркулирует по двум независимым контурам: основному и дополнительному . Проход по основному контуру насос 2 - нагревательньй элемент 4 - объект 1 - обратньй клапан 7 - насос 2, жидкость нагреваетс в элементе 4 иI Coil is a device for controlling the temperature in thermal objects and can preferably be used in the production of syringe rubber products in the rubber industry. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the cooling mode with a minimum consumption of the energy carrier. Fig. 1 schematically shows a device for controlling the temperature of a single-zone object; in fig. 2 - a device for controlling the temperature of a multi-zone object The device for controlling the temperature of an object (Fig. 1) contains object 1, circulation pumps 2 and J, heating 4 and cooling 5 elements, second control valve 6, check valves 7 and 8, first 9 and second 10 non-return valves, a water temperature controller 11 with a sensor 12, and an object temperature controller 13 with a sensor 14 mounted on the object. The controller 11 with the sensor 12 serves to maintain the water temperature setpoint by switching on or off element 4. The controller 13 with the sensor 14 is slummed to maintain the target temperature of the object by controlling the heating element 4 and the switching three-way valve 15 through the switching spool 16. For maintaining a predetermined level in the cooling element 5 serves as a regulator 17 with sensors of the lower 18 and upper 19 levels, which controls the first control valve 21 through the valve 20 and supplies water and From the water supply network to the device. To maintain the set temperature in the cooling element 5, it serves a temperature controller 22 with a sensor 23 which controls the second control valve 6 via the spool 24. The manual first 25 and second 26 valves serve to select the cooling mode. A check valve 27 protects the cooling element 5. from getting water from the water mains. Overflow pipe 28 protects it from water overflow. 782 The cooling element 5 is made in the form of a combined mixing-recuperative heat exchanger and has two channels of fluid flow. The first one is a mixing channel AB with inlet A, the first outlet B, in which cold and hot liquids are displaced. The second is the recuperative channel of the SD, through which only cold liquid flows, the coil 29 of which is installed in the channel AB. These two channels are interconnected by means of the first control valve 21. Inlet C is connected via the first valve 25 to an energy source (not shown). The outlet D of the regenerative channel SD is connected to the second outlet E of the mixing channel AB via the second control valve 6. In multi-zone objects (Fig. 2), the main circuits have pressure 30 and drain 31 collectors. The device has three modes of operation. The first is a mode with indirect cooling. DL this open the first valve 25 and close the second valve 26 and the device operates as follows. I In the cooling element 5, pre-pour purified water, condensate or other coolant. To fill the system, a circulation pump 3 is turned on, which begins to move the fluid around the circuit: pump 3 — three-way switching valve 15 — channel AB — second non-return valve 10 — pump 3. After this, the circulation pump 2 and switching valve 15, which connect object 1 with a cooling element 5. Now the cooling liquid will fill the system, moving along the contour: pump 3 - non-return valve 8 - pump 2 - heating element 4 - object 1 - valve 15 - cooling element 5 (channel AB) - second check valve Yu pump 3. By a confluence valve 15 is temporarily disabled, and include a heating element 4. Now liquid is circulated through two independent circuits: fundamental and supplemental. The passage through the main circuit is pump 2 - heating element 4 - object 1 - check valve 7 - pump 2, the liquid is heated in element 4 and

нагревает объект 1. Регул тор 11 температуры поддерживает при этом за- .данное значение.heats object 1. The temperature controller 11 maintains the desired value.

Проход по дополнительному контуру насос 3 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3, жидкость охлаждаетс в охлаждак чем элементе 5 с помор ью холодной воды, поступающей из водопроводной сети в канал СД через первый вентиль 25 и второй регулирующий клапан 6. Регул тор 22 температуры поддерживает при этом заданное значение температуры.The passage through the additional circuit pump 3 - valve 15 - cooling element 5 (channel AB) - the second check valve 10 - pump 3, the liquid is cooled in the cooling unit than element 5 with cold water from the water supply network to the LED channel through the first valve 25 and a second control valve 6. The temperature controller 22 maintains a predetermined temperature value.

Таким образом, при разогреве объекта в основном контуре циркулирует греюца вода, а в дополнительном - охлаждающа .Thus, when the object is heated, the water circulates in the main circuit and the cooling water in the additional circuit.

Так как при работе оборудовани , например черв чной машины дл пере- работки резиновых смесей, выдел етс большое количество тепла, то температура объекта может превысить заданное значение. При этом регул тор 13 температуры отключит нагрева- тельный элемент 4 и переключит клапан 15. Тогда гор ча жидкость из основного циркул ционного контура через клапан 15 попадает, в дополнительный циркул ционный контур, где в смесительном канапе АВ охлаждахщего элемента 5 смешиваетс с холодной жидкостью, а на ее место из дополнительного контура поступает холодна вода и охлаждает объект. При этом циркул ционные насосы 2 и 3 (центробежного типа) работают последовательно и поток жидкости цирку-, лирует по одному общему контуру: насос 3 - обратный клапан 8 - насос 2 - нагревательный элемент 4 объект 1 - клапан 15 - охлаждакиций элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3. Происходит охлаждение объекта 1. Как только температура объекта 1 упадет до заданного значени , регул тор температуры 13 переключит клапан 15, и общий поток жидкости снова разде литс на два потока, один из которых циркулирует в основном контуре, а другой - во вспомогательном. В дальнейшем процесс регулировани температуры объекта происходит автоматик чески путем управлени нагревательным элементом 4 и переключающим клапаном 15. При этом в контурах цирк глирует одно и то же количество Since the operation of equipment, for example, a wormhole machine for processing rubber compounds, generates a large amount of heat, the temperature of the object may exceed the specified value. In this case, the temperature regulator 13 will turn off the heating element 4 and switch the valve 15. Then the hot liquid from the main circulation loop through the valve 15 enters the additional circulation circuit, where in the mixing duct AB of the cooling element 5 it mixes with cold liquid, and in its place cold water flows from the additional circuit and cools the object. In this case, circulation pumps 2 and 3 (centrifugal type) operate in series and the fluid flow circulates in one common circuit: pump 3 — check valve 8 — pump 2 — heating element 4 object 1 — valve 15 — cooling element 5 (channel AV) - second non-return valve 10 - pump 3. Object 1 is cooled. As soon as object 1’s temperature drops to a predetermined value, temperature controller 13 switches valve 15, and the total fluid flow again splits into two streams, one of which circulates in main circuit and the other in spomogatelnom. In the future, the process of controlling the temperature of the object occurs automatically by controlling the heating element 4 and the switching valve 15. In the circuits, the circus is gliding the same amount

очищенной жидкости и система трубопроводов устройства остаетс незагр зненной . При этом режиме работы охлаждаюпщй элемент 5 работает как рекуперативный теплообменник.the cleaned fluid and device piping system remain uncomplicated. In this mode of operation, the cooling element 5 operates as a recuperative heat exchanger.

Второй режим работы с пр мым охлаждением может иметь место в тех случа х, в водопроводной сети находитс незагр зненна вода, дающа мало осадков на трубопроводе , или когда в объекте интенсивно вьщел етс тепло. Дл выполнени этого режима работы открывают второ вентиль 26 и закрывают первый вентиль 25 и работа устройства протекает следующим образом.The second mode of direct cooling operation can occur in those cases where there is uncontaminated water in the water supply network, which produces little precipitation on the pipeline, or when there is intense heat in the object. To perform this mode of operation, the second valve 26 is opened and the first valve 25 is closed and the operation of the device proceeds as follows.

Заполнение устройства водой тепе происходит пр мо из водопроводной сети,-Так как уровень жидкости в охлаждающем элементе минимум, то регул тор 17 уровн откроет первьм регулирующий клапан 21. Включают насос 3 и вода из водопроводной сети заполн ет систему следующим образом сеть - второй вентиль 26 - насос 3 клап н 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ). Так как охлаждающий элемент 5 представл ет собой объемистый теплообменник, то вода будет посто нно его заполн ть. Как только уровень в теплообменнике достигнет максимального значени , датчик 19 верхнего уровн дает сигнал и регул тор 17 уровн закроет клапан 21 и тем самым прекратит подачу воды из сети в устройство. Теперь вода циркулирует по дополнительному контуру: насос 3 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (клапан АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3, IThe device is filled with water directly from the water supply network, since the liquid level in the cooling element is at a minimum, the level controller 17 opens the first control valve 21. The pump 3 is turned on and the water from the water supply network fills the system as follows: the second valve 26 - pump 3 clap 15 - cooling element 5 (channel AB). Since the cooling element 5 is a voluminous heat exchanger, water will constantly fill it. As soon as the level in the heat exchanger reaches the maximum value, the upper level sensor 19 gives a signal and the level controller 17 closes the valve 21 and thereby stops the water supply from the network to the device. Now the water circulates through the additional circuit: pump 3 - valve 15 - cooling element 5 (valve AB) - second non-return valve 10 - pump 3, I

Затем включают насос 2 и клапанThen turn on pump 2 and valve

15. Теперь вода поступает из допол1штельного циркул ционного контура в основной контур: насос 3 - обратный клапан 8 - насос-2 - нагревательный элемент 4 - объект 1 - клапан 15 - охлаждаю1ций элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клгшан 10 насос 3. Если при этом уровень жидкости в охлаждающем элементе пони- зйтс (аа счет отбора жидкости в основной контур) ниже верхнего значени , то регул тор 17 уровн откроет клапан 21 и вода из водопроводной сети также будет поступать в устройство . По истечении некоторого времени отключат клапан 15 и включат нагревательный элемент 4. Теперь жидкость циркулирует по двум независи мым контурам: основному и дополнительному . Проход по основному конт ру (предыдущий режим работы), жидкость нагревает объект 1. Проход п дополнительному контуру (предьщущий режим работы), жидкость охлаждаетс в охлаждающем элементе 5 с помощью воды, поступающей из водопроводной сети теперь уже пр мо в дополнитель ньй контур. Если температура воды в дополнительном контуре выше заданной , то регул тор 22 откроет второй регулирующий клапан 6 и вода из канала АВ через обратный клапан 27 и второй регулирующий клапан 6 будет поступать на слив. При этом уровень в канале АВ охлаждающего элемента 5 упадет ниже верхнего значени , регу л тор 17 уровн откроет клапан 21 и холодна вода из водопроводной сети будет поступать в дополнительный контур, смешива сь с жидкостью этог контура и понижа его температуру. Как только температура в дополнительном контуре станет равной заданной , регул тор 22 температуры прикроет клапан 6, вода из контура не будет поступать на слив и при достижении верхнего уровн в охлаждающем элементе 5 регул тор 17 уров н закроет клапан 21 на линии подачи холодной воды из сети. В этом случае охлаждаклдий элемент 5 будет работать как смесительный теплообменник , в котором происходит непосредственное соприкосновение и смешение теплой и холодной жидкостей (в канал СД вода не поступа ет совсем). В том случае, если температура объекта 1 превысит заданное значение , регул тор 13 отключит нагревательный элемент 4 и при наличии определенной зоны Норма переключит клапан 15. При этом гор ча вода из основного контура поступит в дополнительный (предьщущий режим работы) а на ее место поступит охлаждающа вода из дополнительного контура. Вода начнет циркулировать по одному общему контуру (предыдущий режим работы), смешиватьс и охлаждать объект. Если же после смешени жидкости обоих контуров температура Объекта не снизитс и температура в канале АВ охлаждакидего элемента 5 превысит заданное значение, то регул тор 22 температуры откроет второй регулирующий клапан 6 и вода из циркул 1ционных контуров поступит на слив через обратный клапан 27 и клапан 6. Уровень в охлаждающем элементе 5 упадет ниже верхнего значени и регул тор 17 уровн откроет клапан 21. Холодна вода из водопроводной сети поступает в объект 1 и интенсивно охлаждает его. Вода идёт следующим образом: сеть - второй вентиль 26 - первый регулирующий клапан 21- насос 3 - обратный клапан 8 - насос 2 - нагревательный элемент 4 объект 1 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 - обратный клапан 27 второй регулирующий клапан 6 - слив. При понижении температуры объекта 1 клапан 15 переключитс , образовав оснобной циркул ционный контур, и после достижени верхнего значени уровн в охлажданхцем элементе 5 закроетс клапан 21 и начнетс циркул ци в дополнительном контуре. Таким образом, при этом режиме работы в зависимости от уровн и температуры жидкости в охлаждающем элементе 5 происходит подпитка системы холодной водой из водопроводной сети. Рассмотрим третий (комбинированный ) режим работы - режим с пр мым и косвенным охлаждением. При таком режиме открыты вентили 25 и 26. Процесс заполнени жидкостью системы, работа автоматики и элементов устройства остаютс такими же, как и в предыдущих режимах. Отличием этого режима вл етс процесс охлаждени . Теперь в охлаждающем элементе 5 охлаждение происходит путем смешени Вканале АВ гор чей воды дополнительного контура с холодной водой из водопроводной сети (как в режиме с пр мым охлаждением) и путем теплоотвода через стенку холодной водой из водопроводной сети, поступающей в канал СД (как в режиме с косвенным охлаждением). Комбинированный режим охлаждени наиболее эффективный .15. Now the water comes from the double-piece circulating circuit to the main circuit: pump 3 - check valve 8 - pump-2 - heating element 4 - object 1 - valve 15 - cooling element 5 (channel AB) - second return valve 10 pump 3. If at the same time the liquid level in the cooling element is lower (aa due to the selection of liquid in the main circuit) below the upper value, the level controller 17 will open the valve 21 and water from the plumbing network will also flow into the device. After some time, turn off valve 15 and turn on heating element 4. Now the fluid circulates in two independent circuits: the main and additional. Passage through the main control (previous operation mode), the liquid heats object 1. Passage through the additional circuit (the previous operation mode), the liquid is cooled in the cooling element 5 with the help of water coming from the water supply network now directly into the additional circuit. If the water temperature in the additional circuit is higher than the set one, the regulator 22 will open the second control valve 6 and the water from the AB channel through the check valve 27 and the second control valve 6 will flow to the drain. At the same time, the level in the channel AB of the cooling element 5 will fall below the upper value, the level controller 17 will open the valve 21 and cold water from the water supply network will flow into the additional circuit, mixing this circuit with liquid and lowering its temperature. As soon as the temperature in the additional circuit becomes equal to the setpoint, the temperature controller 22 closes the valve 6, water from the circuit will not flow to the drain and when the upper level in the cooling element 5 is reached, the level 17 controller will close the valve 21 in the cold water supply line . In this case, the cooling element 5 will work as a mixing heat exchanger, in which direct contact and mixing of warm and cold liquids take place (no water enters the LED channel at all). In the event that the temperature of the object 1 exceeds the set value, the regulator 13 will turn off the heating element 4 and in the presence of a certain zone, the Norm will switch the valve 15. At the same time, the hot water from the main circuit will go to the additional (previous mode of operation) and cooling water from the additional circuit. Water will begin to circulate through one common circuit (previous mode of operation), mix and cool the object. If, after mixing the liquid of both circuits, the temperature of the Object does not decrease and the temperature in the channel AB of the cooling element 5 exceeds the set value, the temperature controller 22 opens the second control valve 6 and the water from the circulating circuits goes to the drain through the check valve 27 and valve 6. The level in the cooling element 5 will fall below the upper value and the level 17 regulator will open the valve 21. Cold water from the water supply network enters the object 1 and intensively cools it. Water flows as follows: network - second valve 26 - first control valve 21 - pump 3 - check valve 8 - pump 2 - heating element 4 object 1 - valve 15 - cooling element 5 - check valve 27 second control valve 6 - drain. When the temperature of object 1 decreases, valve 15 switches to form the primary circulation circuit, and after reaching the upper level in the cooling element 5, valve 21 closes and circulation starts in the additional circuit. Thus, in this mode of operation, depending on the level and temperature of the liquid in the cooling element 5, the system is fed with cold water from the water supply network. Consider the third (combined) mode of operation - the mode with direct and indirect cooling. In this mode, valves 25 and 26 are opened. The process of filling the system with liquid, the operation of the automation and the elements of the device remain the same as in the previous modes. The difference between this mode is the cooling process. Now in the cooling element 5, cooling takes place by mixing hot water of the additional circuit with cold water from the water supply network (as in direct cooling mode) and heat dissipation through the wall with cold water from the water supply network entering the LED channel (as in the with indirect cooling). The combined cooling mode is the most efficient.

11eleven

Ф(/г.1F (/ r.1

//

УHave

Claims

DEVICE FOR REGULATING THE TEMPERATURE OF THE OBJECT, containing the main circulation circuit of the energy carrier, consisting of a circulation pump and a heating element, an additional circulation circuit, consisting of a circulation pump, a three-way valve and a cooling element, temperature regulators of the energy carrier and the object, characterized in that, in order to increase efficiency cooling mode with minimum energy consumption, the cooling element is made in the form of a combined mixing and recuperative of the heat exchanger, the inlet of the mixing channel of which is connected to the additional circulation circuit through a three-way valve, and the first outlet through the first and second inverting valves is connected to the inlet and outlet of the circulation pump, the coil of the regenerative channel of the mixing-regenerative heat exchanger is placed in the mixing channel, and the input of the regenerative channel is connected through the first valve with an energy source and through the second valve and the first control valve with the inlet of the circulation pump, and the output recuperator the active channel is connected to the second output of the mixing channel through a second control valve, and in the mixing channel there are upper and lower level sensors connected to the controller connected to the first control valve, and the second control valve is connected to the controller associated with the temperature sensor installed in the mixing channel of the combined mixing and recuperative heat exchanger.

SU ... 1166078

1166078 2