устройство получения холода и тепла в схеме понижения давления с вихревой трубой

Формула изобретения

1. Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой, содержащее промежуточные теплообменники на трубопроводах холодного и горячего потоков газа для охлаждения и нагревания теплоносителей, подаваемых насосами в систему охлаждения и теплоснабжения, отличающееся тем, что для оттайки «снеговой шубы» теплообменника холодильной камеры используют теплоноситель, подогретый в промежуточном теплообменнике на трубопроводе горячего потока газа, поступающий по трубопроводу с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени.

2. Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой по п.1, отличающееся тем, что промежуточный теплообменник, размещенный на трубопроводе горячего потока газа, увеличивает степень очистки газа за счет конденсации в нем парообразной влаги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и холодильной технике.

Известен способ получения холода и тепла в схеме понижения давления с вихревой трубой и устройство для его осуществления (БИ №18 от 27.06.2003 по заявке RU 2001125829, F25B 9/04, 2003).

Недостатком этого способа является подача холодного и горячего потоков газа непосредственно в теплообменники, что опасно при эксплуатации таких хладо-теплосистем при их разгерметизации, а также отсутствие «оттайки» поверхности теплообменника от снеговой шубы.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности схем регулирования давления газа, уменьшение энергозатрат на получение холода и тепла, а также повышение безопасности в работе.

Технический результат достигается тем, что для оттайки снеговой шубы теплообменника холодильной камеры используют теплоноситель, подогретый в промежуточном теплообменнике на трубопроводе горячего потока газа, поступающий по трубопроводу с автоматическим запорным вентилем, который открывается и закрывается по команде реле времени.

Технический результат достигается еще и тем, что промежуточный теплообменник, размещенный на трубопроводе горячего потока газа, увеличивает степень очистки газа за счет конденсации в нем парообразной влаги.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой отличается промежуточными теплообменниками на трубопроводах холодного и горячего потоков газа для охлаждения и нагревания теплоносителей, подаваемых насосами в систему охлаждения и теплоснабжения, системой оттайки «снеговой шубы» теплообменника, с автоматическими запорными вентилями, которые открываются и закрываются по команде реле времени.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники.

На чертеже изображена схема устройства для получения холода и тепла с промежуточными теплообменниками, размещенными на трубопроводах холодного и горячего потоков газа, сепаратором-влагоотделителем, трубопроводами с автоматическими запорными вентилями, которые открываются и закрываются по команде регуляторов температуры или реле времени.

Устройство содержит вихревую трубу 1, в которую по магистральному трубопроводу 2 поступает поток природного газа, трубопровод 3 холодного потока газа с размещенным на нем промежуточным теплообменником 4, насос 5 с трубопроводом подачи холодного теплоносителя 6, соленоидные вентили 7, 10, 28, 29, управляемые регулятором температуры 30, и реле времени 27, теплообменник 8 холодильной камеры 9, трубопровод 11 для подачи отепленного теплоносителя в теплообменник 4, трубопроводы 22, 26 для подачи горячего теплоносителя в теплообменник 8 и возврата его в промежуточный теплообменник 12, трубопровод 3 для подачи холодного потока газа после теплообменника 4 в трубопровод низкого давления 20.

Так же устройство содержит трубопровод горячего потока газа 24, на котором размещен промежуточный теплообменник 12 для подогрева теплоносителя, сепаратор - влагоотделитель 13, патрубок слива конденсата 14, соединенный с ресивером 15, уравнительный трубопровод 16, трубопровод подачи очищенного газа 17 на регулятор давления 18, насос 21 для подачи горячего теплоносителя по трубопроводу 22, через соленоидный вентиль 23, управляемый регулятором температуры 31, в теплообменник 32 помещения 25.

Устройство для получения холода и тепла в схемах понижения давления с вихревой трубой работает следующим образом.

В вихревую трубу 1, по магистральному трубопроводу 2, поступает поток газа высокого давления, который разделяется в ней на холодный и горячий потоки. На трубопроводе холодного потока газа 3 после вихревой трубы 1 размещен промежуточный теплообменник 4 для охлаждения теплоносителя, который насосом 5 по трубопроводу 6 подается через открытый соленоидный вентиль 7 в теплообменник 8 холодильной камеры 9, где происходит охлаждение или замораживание продукции.

Отепленный теплоноситель в теплообменнике 8 через открытый соленоидный вентиль 10 по трубопроводу 11 поступает для охлаждения в промежуточный теплообменник 4. Идет процесс охлаждения или замораживания продукции в холодильной камере 9.

При достижении заданной температуры воздуха в холодильной камере 9 автоматически по команде регулятора температуры 30 соленоидные вентили 7 и 10 закрываются. При повышении температуры в камере автоматически по команде регулятора температуры 30 соленоидные вентили 7, 10 открываются.

Оттайка «снеговой шубы» с поверхности теплообменника 8 осуществляется по команде реле времени 27, закрывающего соленоидные вентили 7, 10 и открывающего вентили 28, 29, через которые горячий теплоноситель из теплообменника 12 насосом 21 по трубопроводу 22 подается в теплообменник 8, отепляя «снеговую шубу» с его поверхности, и возвращается по трудопроводу 26 в промежуточный теплообменник 12.

После завершения процесса оттайки теплообменника 8 по команде реле времени 27 соленоидные вентили 28, 29 закрываются, а вентили 7, 10 открываются, и система продолжает работать в режиме охлаждения или замораживания продукции.

На трубопроводе 24 горячего потока газа после вихревой трубы 1 размещен промежуточный теплообменник 12 для подогрева теплоносителя, который может использоваться в отопительных системах, теплицах, технологических аппаратах, оттайках «снеговой шубы» с приборов охлаждения и т.д.

Подача нагретого теплоносителя в теплообменник 32 для обогрева помещения 25 осуществляется насосом 21 по трубопроводу 22 через открытый соленоидный вентиль 23, управляемый регулятором температуры 31.

При достижении требуемой температуры в помещении 25 автоматически по команде регулятора температуры 31 соленоидный вентиль 23 закрывается.

При понижении температуры в помещении 25 автоматически по команде регулятора температуры 31 соленоидный вентиль 23 открывается и горячий теплоноситель поступает в теплообменник 32.

Горячий поток газа после вихревой трубы 1, поступающий в промежуточный теплообменник 12, охлаждается, отдавая тепло теплоносителю, что позволяет конденсировать парообразную влагу в потоке газа, который по трубопроводу 24 направляется тангенциально в сепаратор-влагоотделитель 13, где за счет закрутки потока газа, резкого изменения его направления движения и падения скорости потока до 0,2 м/с происходит отделение капельной жидкости до 0,28 мм в диаметре, которая поступает через патрубок слива конденсата 14 в ресивер 15. Для предотвращения подпора в ресивере 15, затрудняющего свободный слив жидкости, сепаратор-влагоотделитель 13 и ресивер 15 объединены паровым уравнительным трубопроводом 16. Далее очищенный от влаги горячий поток газа, проходя по трубопроводу 17, поступает на вход регулятора давления 18, где происходит дросселирование газового потока с понижением давления.

Очистка в сепараторе-влагоотделителе 13 предотвращает замерзание влаги при дросселировании газа в регуляторе давления 18 и повышает качество газа.

Данное техническое решение позволяет значительно повысить экономичность схем регулирования давления природного газа за счет использования полученного холода и тепла в производственных целях, снизить стоимость систем хладо-теплоснабжения, повысить их безопасность и может быть широко использовано на газораспределительных станциях.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства в схемах понижения давления с вихревой трубой образуется за счет снижения энергозатрат при получении холода и тепла путем утилизации энергии перепада давлений газа, экономичности схем регулирования давления природного газа и повышения безопасности при эксплуатации.