способ предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, заключающийся в фиксации наличия потока охлаждаемой среды в гидравлическом канале теплообменного устройства, отличающийся тем, что измеряют расход, температуру, давление охлаждаемой среды на входе в теплообменное устройство, температуру и давление охлаждаемой среды на выходе из теплообменного устройства, замеренный перепад давлений на входе и выходе теплообменного устройства сравнивают в управляющем электронном блоке с перепадом давлений, полученным при гидравлических испытаниях теплообменного устройства для данных значений расхода и температуры.

2. Устройство для предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, содержащее гидравлический канал, оснащенный датчиком, фиксирующим наличие в канале потока, отличающееся тем, что оно содержит расходомер на входе в гидравлический канал, датчики давления и температуры на входе и выходе из гидравлического канала и управляющий электронный блок.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к теплообменным устройствам, в частности к устройствам, охлаждающим жидкости до температур, близких к переходу в твердую фазу, и предназначены для защиты теплообменных аппаратов от повреждения твердой фазой, образующейся в охлаждаемой жидкости.

Известен способ контроля образования наледи на охлаждаемой поверхности, основанный на различии оптических свойств охлаждаемой среды и наледи. Реализация способа осуществляется с помощью источника света, приемника света и анализирующего электронного устройства (заявка РСТ № WO 2007090699, МПК F25D 21/02, 2007 г.).

Основным недостатком данного способа является необходимость знания места наиболее интенсивного образования наледи.

Известен способ контроля роста ледяной массы, основанный на различии электросопротивления воды и льда. Реализация способа осуществляется с помощью ряда зондов, расположенных на увеличивающемся расстоянии от источника холода, замеров электросопротивления между рядом стоящими зондами и сравнении замеренных величин с эталоном (патент US № 4823556, МПК F25D 21/02, 1988 г.).

Недостатком способа является необходимость знания места образования льда и направления его роста.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому способу являются способ контроля за размораживанием холодильников, основанный на пропускании охлаждаемой среды через специальный канал, сопряженный с охлаждающей поверхностью, и фиксации момента прекращения прохода потока среды через канал вследствие загромождения его наледью.

Устройство, реализующее способ, содержит канал, расположенный на охлаждающей поверхности, компрессор, прокачивающий среду, датчики, фиксирующие наличие потока в канале, и электронный блок, формирующий сигнал на отогрев системы при отсутствии потока в канале (патент US № 5463875, МПК F25D 21/02, 1994 г.).

Недостатком данного способа и устройства является то, что они могут быть применены при сравнительно простых охлаждающих поверхностях, и не могут быть использованы в многоходовых и пластинчатых теплообменниках.

Задачей группы заявляемых решений является предотвращение повреждения теплообменных устройств при неконтролируемом образовании твердой фазы охлаждаемой жидкости.

Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в повышении надежности и долговечности теплообменного оборудования.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в предлагаемом способе предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, заключающемся в фиксации наличия потока охлаждаемой среды в гидравлическом канале теплообменного устройства, измеряют расход, температуру, давление охлаждаемой среды на входе в теплообменное устройство, температуру и давление охлаждаемой среды на выходе из теплообменного устройства, замеренный перепад давлений на входе и выходе теплообменного устройства сравнивают в управляющем электронном блоке с перепадом давлений, полученным при гидравлических испытаниях теплообменного устройства для данных значений расхода и температуры.

Эталонными соотношениями между перепадом давлений, расходом, температурой и давлением являются (считаются) соотношения, полученные при гидравлических испытаниях устройства до начала его эксплуатации.

Известно, что перепад давлений Р на участке гидравлического канала для данной жидкости зависит от геометрии канала, ее расхода и вязкости, зависящей от температуры жидкости. Для данного сочетания расхода, давления и температуры превышение перепада давления над эталонным будет свидетельствовать о загромождении устройства твердой фазой охлаждаемой жидкости, при нарастании которой вероятен разрыв конструкции теплообменника.

Решение поставленной задачи и технический результат также достигаются тем, что устройство для предотвращения повреждения теплообменных аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости, содержащее гидравлический канал, оснащенный датчиком, фиксирующим наличие в канале потока, содержит расходомер на входе в гидравлический канал, датчики давления и температуры на входе и выходе из гидравлического канала и управляющий электронный блок.

На чертеже приведена схема устройства, поясняющая техническую сущность группы заявляемых изобретений.

Способ предотвращения повреждения тепловых аппаратов твердой фазой охлаждаемой жидкости реализуется с помощью устройства, содержащего расходомер 1, размещенный на входе охлаждаемой жидкости в теплообменный аппарат 2, датчики давления 3 и датчики температуры 4, расположенные на входе и выходе охлаждающей жидкости из теплообменного аппарата 2. Датчики температуры 4, давления 3 и расходомер 1 подключены к электронному блоку анализа и управления 5.

Устройство работает следующим образом. Хладагент и охлаждаемая жидкость прокачиваются через теплообменник 2. При этом в данный момент времени расходомер замеряет расход жидкости, датчики 3 замеряют давление жидкости, датчики 4 - ее температуру на входе и выходе. Данные измерений поступают в электронный блок анализа и управления, где происходит сравнение замеренного перепада давлений на входе и выходе теплообменника с эталонным перепадом давлений для данного расхода и температуры, полученным при гидравлическом испытании теплообменника.

Предлагаемые способ и устройство позволяют своевременно изменить режим работы всей установки для предотвращения поломки вследствие образования твердой фазы внутри теплообменного устройства, разрывающей его, а также позволяют отслеживать техническое состояние внутренних каналов теплообменников, как-то засорение твердыми отложениями.