ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности, к теплообменным аппаратам воздушного охлаждения, в которых в качестве охлаждающей среды используется наружный воздух, нагнетаемый рабочим колесом вентилятора.
Известно устройство [RU 2047073, C1, F28D 7/00, 27/10/1995], содержащее корпус с размещенным в нем пучком вертикальных оребренных труб, закрепленных в трубных досках, причем, трубные доски установлены в вертикальной плоскости, а примыкающие к доскам периферийные участки труб расположены под углом 60-70° к горизонтальной плоскости, при этом, оребрение труб выполнено в виде стержней.
Недостатком устройства является относительно низкая эффективность обеспечиваемого теплообмена.
Известно также устройство [RU 1044942, A1, F28B 1/06, F28F 9/02, F28F 27/0, 30.09.1983], содержащее закрепленный в трубных досках пучок труб, подключенных к камерам подвода и отвода среды, и размещенное в камере подвода распределительное устройство в виде подвижной решетки, установленной параллельно трубным доскам и снабженной стержнями, расположенными соосно трубам, причем, стержни снабжены фиксаторами и выполнены с различным диаметром, увеличивающимся в пучке от ряда к ряду в направлении движения воздушного потока.
Недостатком этого устройства также является относительно низкая эффективность обеспечиваемого теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 2270410, C2, F28D 7/00, 10.09.2004], содержащее, по крайней мере, один открытый снизу и сверху вертикальный кожух, выполненный из тканого материала монолитным в поперечном сечении в виде последовательно сопряженных между собой в направлении снизу вверх тороидальной, цилиндрической и линейчатой поверхностей, а также теплообменную поверхность и рабочее колесо вентилятора в каждом кожухе, причем, кожух может быть выполнен из стекловолокнистого материала, пропитанного эпоксидной смолой, соотношение различных элементов поверхностей кожуха к диаметру цилиндрической поверхности могут быть выбраны следующими: h=(1,47÷1,49)d, g=(0,58÷0,61)d, r=(0,18÷0,20)d, a=(0,14÷0,16)d, b=(0,55÷0,57)d, где d - диаметр цилиндрической поверхности, h - расстояние от начала линейчатой поверхности до монтажного основания, g - расстояние от начала тороидальной поверхности до монтажного основания, r - радиус тороидальной поверхности, a - расстояние от начала цилиндрической поверхности до начала линейчатой поверхности, b - расстояние от конца цилиндрической поверхности до начала линейчатой поверхности, при этом, теплообменная поверхность расположена над кожухом, представляет собой в поперечном сечении прямоугольник, характеризуемый следующими соотношениями: n=(1,1÷1,12)d, m=(1,4÷1,42)d, где d - диаметр цилиндрической поверхности, n - меньшая сторона прямоугольника, m - большая сторона прямоугольника, теплообменная поверхность может быть выполнена в виде горизонтальных рядов труб, расположенных в шахматном порядке, а расстояния между центрами трех близлежащих труб смежных рядов образуют равнобедренный треугольник с основанием, большим боковых сторон.
Недостатком устройства является относительно низкая надежность устройства. Это, в частности, обусловлено тем, что рабочее колесо вентилятора, включающее и двигатель, размещены и закреплены в каждом кожухе в области зоны цилиндрической поверхности. При необходимости обеспечения относительно мощных потоков воздуха рабочее колесо вентилятора, включающее и двигатель, должны работать при больших оборотах, что приводит к относительно быстрой поломке устройства. Кроме того, устройство при использовании двух и более размещенных рядом кожухов с рабочими колесами вентиляторов в каждом кожухе и при поломке одного из них, размещенные рядом кожуха с рабочими колесами вентиляторов могут начать засасывать не только наружный воздух, но и воздух из области теплообмена кожуха с неисправным рабочим колесом. Это снижает уровень теплообмена и также свидетельствует об относительно низкой надежности устройства.
Нетрудно заметить также, что в помещениях с относительно малой высотой могут возникнуть трудности высокой установки устройства над уровнем пола, что, в свою очередь, создает трудности с захватом наружного воздуха в пространстве под устройством. Это также указывает на относительно низкую надежность его работы.
Дополнительно можно отметить, что, при необходимости замены двигателя или рабочего колеса вентилятора, как наиболее надежных элементов устройства, необходимо демонтировать и затем монтировать и сам кожух, что свидетельствует о низкой ремонтопригодности устройства, возможных нарушениях его конструкции при демонтаже и монтаже, что, в целом, сказывается на его надежности.
Кроме того, известное устройство обладает также относительно низкой мобильностью, поскольку не предусмотрены средства его перемещения, а изменение его пространственного положения путем демонтажа и последующего монтажа приводит не только к существенным временным и материальным затратам, но и к возможным неисправностям в процессе перемещения, что также, в целом, снижает его надежность.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности устройства.
Поставленная цель обеспечивается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее четыре, имеющие открытые входные и выходные отверстия кожуха, выполненных в виде последовательно сопряженных между собой в направлении снизу вверх тороидальной, цилиндрической и линейчатой поверхностей, теплообменный узел, выполненный у выходных отверстий кожухов, а также установленные в каждом кожухе в зоне его тороидальной и цилиндрической поверхностей вентиляторы с рабочим колесом и двигателем, согласно полезной модели, введены рама устройства, выполненная с возможностью крепления кожухов с примыканием верхних частей их линейчатых поверхностей к верхним частям линейчатых поверхностей двух соседних с ним кожухов, рамы вентиляторов, выполненных с возможностью крепления на них вентиляторов, установленных в каждом кожухе, и закрепленных в основании рамы устройства, а также установленные в каждом кожухе в зоне их линейчатой поверхности направляющие узлы, выполненные с возможностью направления потока воздуха от вентилятора к выходному отверстию соответствующего кожуха, при этом, оси тороидальной и цилиндрической поверхностей каждого кожуха выполнены наклонными относительно вертикальной оси устройства, а линейчатые поверхности выполнены с образованием прямоугольных в плане выходных отверстий кожухов.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - общий вид теплообменного устройства;
на фиг. 2 - вид сбоку теплообменного устройства с показом направляющего узла внутри одного из кожуха;
на фиг. 3 - вид сверху теплообменного устройства без теплообменного узла.
Теплообменное устройство содержит четыре кожуха 1, каждый из которых имеет входное 2 и выходное 3 отверстие. Каждый из кожухов 1 выполнен в виде последовательно сопряженных между собой в направлении снизу вверх тороидальной 4, цилиндрической 5 и линейчатой 6 поверхностей.
Кроме того, теплообменное устройство содержит теплообменный узел 7, выполненный у выходных отверстий кожухов 1, а также установленные в каждом кожухе 1 в зоне его тороидальной 4 и цилиндрической 5 поверхностей вентиляторы 8 с рабочим колесом и двигателем.
Теплообменное устройство содержит также раму 9 теплообменного устройства, выполненную с возможностью крепления кожухов с примыканием верхних частей их линейчатых поверхностей к верхним частям линейчатых поверхностей двух соседних с ним кожухов. Таким образом, рама 9 теплообменного устройства обеспечивает образование единого выходного отверстия теплообменного устройства, в котором может быть размещен единый теплообменный узел 7.
Кроме указанных выше элементов теплообменное устройство содержит также рамы 10 вентиляторов, выполненных с возможностью крепления на них вентиляторов 8, установленных в каждом кожухе 1, и закрепленных в основании рамы 9 теплообменного аппарата.
В каждом кожухе 1 теплообменного устройства в зоне их линейчатой поверхности установлены направляющие узлы 11, выполненные с возможностью направления потока воздуха от вентилятора 8 к выходному отверстию 3 соответствующего кожуха 1.
Особенностью теплообменного устройства является то, что, оси тороидальной 4 и цилиндрической 5 поверхностей каждого кожуха 1 выполнены наклонными относительно вертикальной оси теплообменного устройства, а их линейчатые поверхности 6 выполнены с образованием прямоугольных в плане выходных отверстий 3 кожухов. Этим самым обеспечивается образование единого прямоугольного в плане выходного отверстия теплообменного устройства, в котором может быть размещен единый теплообменный узел.
Работает теплообменное устройство следующим образом.
Теплообменный узел 7 может быть выполнен, например, в виде трубок, по которым направляется газ, который требуется охлаждать. При запуске вентиляторов 8 с помощью их рабочих колес наружный воздух подается в теплообменный узел 7, осуществляя процесс теплообмена (охлаждения). Обороты двигателей вентиляторов 8 выбирают в соответствии с конкретными размерами аппарата и типом привода рабочего колеса. Конструкция рабочего колеса может иметь возможность поворота его лопастей в зависимости от требуемого расхода прокачиваемого воздуха.
Нетрудно видеть, что, в отличие от известного устройства, предложенная установка отличается более высокой надежностью.
Это обусловлено тем, что вентилятор в каждом кожухе закреплен на индивидуальной раме вентилятора. Все четыре кожуха смонтированы на отдельной раме, а оси тороидальной и цилиндрической поверхностей каждого кожуха выполнены наклонными относительно вертикальной оси теплообменной установки. Это практически исключает засасывание воздуха из области теплообмена соседнего кожуха с неисправным рабочим колесом. Кроме того, в помещениях с относительно малой высотой уменьшается возможность возникновения трудностей с захватом наружного воздуха в пространстве под устройством. Это также повышает надежность работы устройства. В предложенном устройстве исключается необходимость демонтирования и последующего монтирования кожухов при неисправном вентиляторе, что свидетельствует о повышении ремонтопригодности, а следовательно, и надежности устройства. Наличие общей рамы аппарата повышает его мобильность, что снижает возможность появления повреждений при перемещении устройства, что также повышает надежность устройства.