SU1719865A1 - Теплопередающее устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термосифонам , используемым дл  извлечени  тепла шахтных отвалов. Цель изобретени  - повышение надежности термосифона за счет регулировани  интенсивности охлаждени . Теплопередающее устройство содержит термосифон, размещенный внутри охлаждающей резервной емкости. Новым в изобретении  вл етс  снабжение резервной емкости наружным оребрением и заключение ее в изолирующий кожух, снабженный заслонкой с приводом от сильфона, расположенного в полости термосифона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к теплообмен- ным аппаратам с промежуточным теплоносителем и может быть использовано в горнодобывающей промышленности дл  извлечени  тепла шахтных отвалов.

Известен термосифон, содержащий корпус с зонами испарени  и конденсации, последн   из которых помещена в емкость с теплоносителем второго контура. При этом над емкостью размещен автономный резервуар, соединенный с емкостью с помощью подъемного и опускного трубопроводов . На последнем установлено переключающее устройство, соедин ющее емкость с подвод щей магистралью.

Однако данный термосифон обладает узким диапазоном использовани , т.к. вследствие наличи  резервуара, трубопроводов и переключающего устройства, требующего затрат внешней энергии на переключение, т.е. при отсутствии автоном

&

ности, он непригоден дл  извлечени  геотермальной энергии шахтных отвалов.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  теплопередающее устройство, содержащее соединенные между собой посредством трубопровода термосифон и резервную емкость, заполненные теплоносителем . Термосифон размещен внутри резервной емкости, служащей его охлаждающей рубашкой. Трубопровод в месте подсоединени  к термосифону снабжен подпружиненным обратным клапаном, имеющим калиброванное отверстие.

Однако в данном теплопередающем устройстве при аварийном отключении подачи теплоносител  второго контура температура в первом контуре резко возрастает , сопровожда сь выкипанием теплоносител  и пережогом стенки термосифона. Вследствие этого известное устройство не может быть использовано дл  извлечени  термальной энергии.

ю

00

о ел

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности теплопередающего устройства за счет саморегулировани  интенсивности его охлаждени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в теплолередающем устройстве, содержащем термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, последн   дополнительно снабжена наружным оребрением и заключена в теплоизолирующий кожух, на одном торце которого установлена с возможностью перемещени  заслонка, снабженна  приводом, который, в свою очередь, выполнен в виде сильфона, расположенного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на его боковой поверхности.

Такое конструктивное решение, предотвращающее повышение давлени  внутри термосифона выше допустимого, позвол ет использовать теплопередзющее устройство дл  извлечени  и полезного использовани  геотермальной энергии, тепла шахтных отвалов и т.п. и обеспечивает надежную его работу в случае полного и частичного отключени  потребител  теплоты, в том числе при ремонте и монтаже (до включени  потребител ).

На фиг.1 показано теплопередающее устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А-на фиг.1: на фиг.З - исполнительный механизм (узел I нэ фиг.1).

Теплопередающее устройство состоит из термосифона Б, имеющего испаритель 1, частично заполненный теплоносителем первого контура, и конденсатор 2, размещенный внутри резервной емкости 3, частично заполненной теплоносителем второго контура. Резервна  емкость 3 снабжена наружным оребрением 4, закрытым цилиндрическим кожухом 5. К резервной емкости 3 присоединены подвод щий 6 и отвод щий 7 патрубки с вентил ми 8. На подвод щем патрубе 6 установлен обратный клапан 9, соедин ющий его с атмосферой . Конец патрубка 6 заглублен в слей теплоносител  второго контура. Внутри термосифона Б размещён сильфон 10, внутри которого расположен шток 11с пружиной 12. Шток 11 через подвижную систему рычагов (Г-образного 13, имеющего опору 14,   пр мого 15) соединен с кольцевой воздушной заслонкой 16.

На испарителе 1 закреплено ленточно- спиральноеоребрение 17. К верхнему торцу конденсатора 2 прикреплена головка 18 с воздушником 19.

Теплопередающее устройство работает . следующим образом.

Через воздушник 19 заправл ют термосифон Б теплоносителем первого контура на всю высоту испарител  1. Затем воздушник 19 закрывают. Через вентили 8 заправл ют теплоноситель второго контура в резервную емкость 3 на 1/3 ее внутреннего объема. Вентили 8 закрывают. В нормальном положении обратный клапан 9 закрыт. Бурова  машина захватывает термосифон Б

0 за головку 18 и, враща , загог  ет его в породу . При этом сребренный испаритель 1 выполн ет роль бура. Теплота, выдел ема  в породе (земле и т.п.) нагревает через стенку испарител  1 теплоноситель первогокон5 тура, который кипит. Пар теплоносител  оттесн ет воздух, имеющийс  в конденсаторе 2, в его верхнюю часть.Воздушник 19 открывают и стравливают воздух из термосифона Б в атмосферу, увеличива  тем са0 мым поверхность конденсации. Давление в термосифоне Б растет до тех пор, пока пар не начнет отдавать теплоту фазового перехода теплоносителю второго контура и резервной емкости 3. Теплоноситель второго

5 контура нагреваетс , а затем закипает. Его пар также оттесн ет воздух в резервной емкости 3 в верхнюю часть. Затем его стравливают в атмосферу через вентиль 8 на отвод щем патрубке 7. В начальный момент

0 времени пружина 12 раст гивает сильфон 10 и, соответственно, шток 11, который через систему рычагов 13 и 15 удерживает воздушную заслонку 16 в верхнем положении , в котором заслонка 16 закрывает до5 ступ воздуха в кольцевой зазор , образованный наружной поверхностью резервной емкости 3 и цилиндрическим кожухом 5. Поскольку вследствие этого коэффиц ент теплопередачи от. теплоноси0 тел  первого контура через теплоноситель второго контура к окружающему воздуху мал, в термосифоне Б продолжает расти давление паров.теплоносител , При заданном давлении усилие сильфона 10 превысит

В силу сжати  пружины 12 и сильфон 10 сожметс . В результате этого откроетс  воздушна  заслонка 16 и начнетс  циркул ци  окружающего воздуха вдоль наружной поверхности резервной емкости 3 и ее наруж0 ного оребр-ени  4, то обеспечит охлаждение паров теплоносителей первого и второго контуров. Таким образом, термосифон Б будет работать в автономном режиме. После подсоединени  резервной емкости 3 к сис5 теме теплоснабжени  открывают вентили 8 и подают теплоноситель второго контура по подвод щему патрубку 6. При заданном расходе и входной температуре теплоносител  второго контура давление паров теплоносител  первого контура снизитс ,

сильфом 10 за счет усили  пружины 12 расширитс , и шток 11 через систему рычагов 13 и 15 закроет воздушную заслонку 16, что снизит до минимума тепловые потери в окружающую среду.

При аварии системы теплоснабжени  возможно засасывание теплоносител  второго контура в подвод щий патрубок 6, Вследствие этого уровень теплоносител  в резервной емкости 3 будет понижатьс  до среза нижнего торца подвод щего патрубка 6. В последующем возникнет разр жение в резервной емкости 3, обратный клапан 9 откроетс  и произойдет разрыв струи. Таким образом, в резервной емкости 3 всегда обеспечиваетс  определенное количество теплоносител  второго контура. После этого теплопередающее устройство будет работать в автономном режиме (давление паров теплоносител  второго контура в резервной емкости 3 будет равно атмосферному).

Таким образом, теплопередающее устройство ,  вл  сь автономным, сп.особно успешно работать в различных област х техники, втом числе дл  извлечени  тепло- ты земли, отвалов горных пород.

По данным теоретических расчетов и проведенных экспериментальных исследований модели предлагаемого устройства было установлено, что внедрение его в народном хоз йстве позволит за счет ранее не утилизированной теплоты шахтных отвалов уменьшить затраты .энергии на теплоснабжение шахт на 35-40%.

Claims (2)

1.Теплопередающее устройство, содержащее термосифон, зона конденсации которого размещена внутри резервной емкости, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, резервна  емкость дополнительно снабжена наружным ореб- рением и заключена в теплоизолирующий кожух, на одном из торцов которого установлена с возможностью перемещени  заслонка , снабженна  приводом.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что привод выполнен в виде силь- фона, расположенного в полости термосифона и укрепленного одним из концов на его боковой поверхности.

фиг.1

А-А

фиг. 2

15

J