Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОУТИЛИЗАТОР

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного воздуха при вентиляции жилых и другого назначения помещений.

Известны теплоутилизаторы с теплопередающей поверхностью, составленной из пластин, и работающие по схеме перекрестного тока [1]. Они имеют невысокий коэффициент рекуперации теплоты греющего теплоносителя.

В известных теплоутилизаторах [2] и [3], работающих по схеме противотока, возможно достичь существенно более высокого коэффициента рекуперации теплоты. Их недостатком является конструктивная сложность, трудоемкость изготовления и ремонта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно, на котором закреплена дренажная трубка [4] - прототип. Известный теплоутилизатор [4] работает по схеме противотока и имеет повышенный тепловой КПД. Его недостатком является большое количество крепежных элементов, технологические сложности сборки и отсутствие защиты от льдообразования на теплопередающей поверхности в зимнее время года.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в упрощении конструкции и повышении технологичности изготовления и обслуживания.

Сущность изобретения заключается в том, что в теплоутилизаторе, содержащем вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, дистанционирующие проставки, входной и выходной патрубки, горизонтальные крышку и дно с дренажной трубкой, в каналах для нагреваемого теплоносителя размещены перемычки, соединяющие смежные вертикальные пластины, дистанционирующие проставки из эластичного материала размещены в каналах для греющего теплоносителя и состоят из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя, к боковым кромкам вертикальных пластин примыкает опускной канал греющего теплоносителя. При этом щелевые каналы для нагреваемого теплоносителя выполнены из сотового поликарбоната, в раздающей и приемной камерах нагреваемого теплоносителя размещены электронагреватели-доводчики, дренажная трубка выполнена изогнутой и образует гидравлический затвор, во входном и выходном патрубках размещены звукозадерживающие вставки.

В отличие от известного устройства, наличие в каналах для нагреваемого теплоносителя перемычек, соединяющих смежные вертикальные пластины, повышает интенсивность теплообмена, так как перемычки выполняют роль ребер на поверхности вертикальных пластин, а также создает жесткость конструкции. Размещение дистанционирующих проставок из эластичного материала в каналах для греющего теплоносителя и выполнение их из незамыкающихся между собой частей, расположенных на кромках вертикальных пластин, обеспечивает герметичность соединения вертикальных пластин, образующих каналы, а участки разъема частей дистанционирующих проставок служат для входа и выхода греющего теплоносителя в соответствующие каналы. Выполнение верхней и нижней кромок вертикальных пластин под углом к горизонтали и то, что они являются сторонами соответственно раздающей и приемной камер нагреваемого теплоносителя упрощает конструкцию и повышает технологичность изготовления теплоутилизатора. Наличие примыкающего к боковым кромкам вертикальных пластин опускного канала греющего теплоносителя даст возможность подавать в теплоутилизатор из помещения, где он установлен, наиболее теплый воздух из верхней части объема помещения.

Кроме того, выполнение каналов для нагреваемого теплоносителя из сотового поликарбоната способствует повышению технологичности изготовления и обслуживания теплоутилизатора. Размещение электронагревателя - доводчика в раздающей камере нагреваемого теплоносителя дает возможность эффективно бороться с льдообразованием на стенках каналов греющего теплоносителя в холодное время года. При необходимости, с помощью электронагревателя - доводчика можно нагревать приточный воздух, поступающий в раздающую камеру, до температуры, которая может обеспечить положительную температуру греющего теплоносителя на выходе из теплоутилизатора. Электронагреватель - доводчик в приемной камере нагреваемого теплоносителя дает возможность при необходимости догревать нагреваемый теплоноситель, поступающий в помещение, до требуемой температуры. Выполнение дренажной трубки изогнутой с целью создания гидравлического затвора позволяет автоматически отводить конденсат, образующийся в каналах для греющего теплоносителя из содержащегося в нем водяного пара при снижении температуры теплоносителя до величины, равной температуре насыщения пара. Размещение во входном и выходном патрубках звукозадерживающих вставок обеспечивает защиту помещения, где установлен теплоутилизатор, от шума, создаваемого работающими приточным и вытяжным вентиляторами.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Известные технические решения [2], [3], [4] конструктивно более сложны и менее технологичны, подвержены льдообразованию на стенках каналов для греющего теплоносителя в зимнее время в процессе регламентного номинального режима работы.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения «существенные отличия».

Технический результат заключается в том, что теплоутилизатор имеет простую конструкцию, технологичен в изготовлении и обслуживании.

На фиг.1 показан разрез А-А теплоутилизатора в вертикальной плоскости; на фиг. 2 - сечение Б-Б на теплоутилизатора.

Теплоутилизатор содержит вертикальные пластины 1 из теплопроводного материала, образующие чередующиеся щелевые каналы 2 и 3 соответственно для греющего и нагреваемого теплоносителей. Щелевые каналы 2 для греющего теплоносителя имеют незамыкающиеся между собой части 4 и 5 дистанционирующих проставок из эластичного материала, размещенные на кромках вертикальных пластин 1. Промежутки 6 и 7 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок в каналах 2 образуют открытые пространства соответственно для входа и выхода греющего теплоносителя. Каналы 3 для нагреваемого теплоносителя имеют перемычки 8, соединяющие смежные вертикальные пластины 1. Каналы 3 выполнены из сотового поликарбоната. Верхняя и нижняя кромки вертикальных пластин 1 выполнены под углом к горизонтали и являются сторонами соответственно раздающей 9 и приемной 10 камер нагреваемого теплоносителя. Другими сторонами раздающей камеры 9 является горизонтальная крышка 11, а приемной камеры 10 - горизонтальное дно 12 с изогнутой дренажной трубкой 13. В раздающей камере 9 и приемной камере 10 размещены электронагреватели - доводчики 14. К боковым кромкам вертикальных пластин 1 примыкает опускной канал 15 греющего теплоносителя. Во входном 16 и выходном 17 патрубках размещены звукозадерживающие вставки 18. Выходной патрубок 17 примыкает к сборной камере 19 для греющего теплоносителя. Входной 16 и выходной 17 патрубки размещены соответственно в проемах 20 и 21 стены помещения. Там же размещены приточный 22 и вытяжной 23 вентиляторы. Перед приточным вентилятором 22 в проеме 20 установлен фильтр 24. Дренажная трубка выполнена изогнутой и образует гидравлический затвор.

Теплоутилизатор работает следующим образом. Греющий теплоноситель (В) (в вентиляционных системах - вытяжной воздух) входит из помещения в опускной канал 15 через жалюзийные проемы в верхней его части, перемещается в канале 15 вниз и через нижние промежутки 6 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок поступает в щелевые каналы 2. В щелевых каналах 2 греющий теплоноситель движется в направлении снизу - вверх и через верхние промежутки 7 между частями 4 и 5 дистанционирующих проставок поступает в сборную камеру 19. Из сборной камеры 19 греющий теплоноситель проходит через звукозадерживающую вставку 18 в выходном патрубке 17 и далее через проем 21 в стене помещения удаляется на улицу. Движение греющего теплоносителя по тракту осуществляется с помощью вытяжного вентилятора 23.

Движение нагреваемого теплоносителя (П) (в вентиляционных системах - приточный воздух) по своему тракту осуществляется с помощью приточного вентилятора 22. С улицы нагреваемый теплоноситель через фильтр 24, проем 20 в стене помещения и звукозадерживающую вставку 18 во входном патрубке 16 поступает в раздающую камеру 9. В раздающей камере 9 нагреваемый теплоноситель распределяется по щелевым каналам 3, имеющим перемычки 8, и перемещается в каналах сверху - вниз, поступая затем в приемную камеру 10. Из приемной камеры 10 через жалюзийный выход в ее стенке нагреваемый теплоноситель поступает в помещение.

Противоточно перемещаясь в чередующихся щелевых каналах 2 и 3, греющий и нагреваемый теплоносители участвуют в процессе теплопередачи через вертикальные пластины 1 из теплопроводного материала. При этом температура греющего теплоносителя, передающего тепло нагреваемому теплоносителю, понижается. В холодное время года для предотвращения льдообразования в щелевых каналах 2 для греющего теплоносителя при его охлаждении до низких температур включается нагреватель - доводчик 14, расположенный в раздающей камере 9. Повышение температуры холодного нагреваемого теплоносителя до необходимого значения за счет электронагрева в раздающей камере 9 при входе в щелевые каналы 3 позволяет исключить образование льда на стенках вертикальных пластин 1 в щелевых каналах 2. При недостаточной температуре нагреваемого теплоносителя на выходе из щелевых каналов 3 включается электронагреватель - доводчик 14, расположенный в приемной камере 10. За счет электронагрева в приемной камере 10 температура нагреваемого теплоносителя, поступающего в помещение, доводится до требуемого значения.

Выпадающий на стенках щелевых каналов 2 для греющего теплоносителя конденсат, образующийся из водяного пара, содержащегося как компонент в греющем теплоносителе, стекает вниз по стенкам вертикальных пластин 1 и поступает в опускной канал 15, откуда через изогнутую дренажную трубку 13 автоматически отводится. Звукозадерживающие вставки 18 во входном 16 и выходном 17 патрубках препятствуют прохождению шума от работающих вентиляторов 22 и 23 в помещение.

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: конструкция проста, легко собирается и разбирается; высокая степень унификации; высокая технологичность изготовления и обслуживания; высокая степень рекуперации тепла; наличие шумозащиты и защиты от льдообразования; возможность поддерживать постоянной заданную температуру приточного воздуха, поступающего в помещение, независимо от погодных условий.

Источники информации

1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопительные и тепловые сети. - М: ИНФРА - М, 2005. с. 364-365.

2. Авторское свидетельство СССР №907354. Кл. F24F 7/06, опубл. 23.02.82, бюл. №7.

3. Хараз Д.И., Псахис Б.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах. - М.: Химия, 1984. с. 94, рис. 4.25.

4. Патент RU №2416764 С1. МПК F24F 7/0, опубл. 20.04.201 1, бюл. №11.