УСТРОЙСТВО УСКОРЕННОГО ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
ACCELERATED AIR COOLING DEVICE

Заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано при охлаждении нагретого твердого остатка, образующегося при термической переработке органической части твердых производственных и бытовых отходов, нагретого кускового материала в коксохимическом производстве, а также отлитых слитков в металлургическом производстве.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является, избранная в качестве прототипа, система воздушного охлаждения, содержащая камеру для охлаждаемого объекта, воздухоприемный кожух, в состав которого входят фильтр, люк выброса нагретого воздуха, вентилятор, всасывательная часть которого соединена с полостью воздухоприемного кожуха, а нагнетательная часть соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта. Система оснащена каналом рециркуляции, вход которого соединен с камерой для охлаждаемого объекта, а выход - с воздухоприемным кожухом. При этом фильтр в воздухоприемном кожухе размещен воздухоприемною стороной вниз, а вентилятор размещен в этом же воздухоприемном кожухе так, что его всасывательная полость расположена непосредственно над фильтром (патент UA №3806 U, МПК B63J 2/12, публ. 15.12.2004, Бюл. №12/2004).
У заявляемого устройства и прототипа совпадают следующие существенные признаки: устройства содержат камеру для охлаждаемого объекта и вентилятор, нагнетательная часть которого соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленный его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины:
- охлаждение объекта осуществляется с использованием воздуха при температуре окружающего пространства без возможности регулирования температуры охлаждающего воздуха, а значит, без возможности регулирования скорости охлаждения объекта;
- в процессе воздушного охлаждения объекта его теплота используется недостаточно эффективно, так как воздух, нагретый от охлаждаемого объекта, в основном выбрасывается через люк в окружающее пространство, и теплота нагретого воздуха только частично используется при направлении нагретого воздуха через канал рециркуляции для прогрева фильтра в зимнее время с целью освобождения его от снега.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такое устройство ускоренного воздушного охлаждения, в котором усовершенствование путем введения новых элементов позволяет при использовании этого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности воздушного охлаждения.
Заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит камеру для охлаждаемого объекта, вентилятор, нагнетательная часть которого соединена с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру для охлаждаемого объекта. Отличительной особенностью устройства является то, что система подачи воздуха в камеру для охлаждаемого объекта оборудована воздухопроводами, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта, при этом входы воздухопроводов соединены с нагнетательной частью вентилятора. Кроме того, эта система оборудована направляющими элементами для охлаждающего воздуха, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта между воздухопроводами и охлаждаемым объектом, отбойными элементами, расположенными со стороны выхода каждого воздухопровода и предназначенными для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента и образующими совместно с этими направляющими элементами и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха, входы которых соединены с выходами воздухопроводов, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора. При этом в воздухопроводах установлены охлаждаемые теплообменники.
Охлаждение теплообменников, выполненных, например, в виде пучков соединенных между собой отрезков труб, может осуществляться путем подачи в них нагнетателем теплопередающего агента, например воздуха или воды.
Загрузка и выгрузка охлаждаемого объекта в устройство ускоренного воздушного охлаждения может осуществляться, например, сверху через загрузочный люк или сбоку через герметично закрывающуюся дверцу. Можно также осуществлять загрузку сверху через шлюзовую камеру, а выгрузку через герметично закрывающуюся дверцу.
В частном случае выполнения устройства ускоренного воздушного охлаждения оно может быть оборудовано системой регулируемого охлаждения теплообменников путем регулирования потока теплопередающего агента. Для регулирования потока теплопередающего агента в теплообменниках можно использовать регулируемый нагнетатель для подачи теплопередающего агента в теплообменники или вентили, установленные на соединенных с теплообменниками трубопроводах для подвода или отвода теплопередающего агента. Кроме того, устройство ускоренного воздушного охлаждения может содержать трубопровод для подключения теплообменников к системе теплоснабжения потребителей.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности устройства воздушного охлаждения.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Оборудование системы подачи воздуха в камеру для охлаждаемого объекта воздухопроводами, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта (при этом входы воздухопроводов соединены с нагнетательной частью вентилятора), и оборудование этой системы направляющими элементами для охлаждающего воздуха, расположенными с обеих сторон охлаждаемого объекта между воздухопроводами и охлаждаемым объектом, отбойными элементами, которые расположены со стороны выхода каждого воздухопровода и предназначены для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента и образовывают вместе с этими направляющими элементами и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха, входы которых соединены с выходами воздухопроводов, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора, обеспечивает равномерное интенсивное охлаждение охлаждаемого объекта одновременно с двух противоположных сторон при рециркуляции охлаждающего воздуха по коротким кольцевым каналам. Благодаря наличию в воздухопроводах охлаждаемых теплообменников при рециркуляции охлаждающего воздуха по коротким кольцевым каналам обеспечивается его интенсивное охлаждение перед направлением на охлаждаемый объект, что позволяет обеспечить интенсивное охлаждение этого объекта. Наличие системы регулированного охлаждения теплообменников путем регулирования потока теплопередающего агента обеспечивает равномерное интенсивное охлаждение охлаждаемого объекта с заданной скоростью охлаждения. Наличие трубопровода для подключения теплообменников к системе теплоснабжения потребителей обеспечивает эффективное использование воздуха, нагретого от охлаждаемого объекта. Все это содействует повышению эффективности устройства воздушного охлаждения при его использовании, например, для охлаждения нагретого углеродного твердого остатка, образующегося при термической переработке органической части твердых производственных и бытовых отходов, нагретого кускового материала в коксохимическом производстве, а также отлитых слитков в металлургическом производстве.
Сущность заявляемого устройства ускоренного воздушного охлаждения поясняется графическими материалами, на которых изображено:
- на фиг.1 - продольное сечение устройства ускоренного воздушного охлаждения;
- на фиг.2 - поперечное сечение устройства ускоренного воздушного охлаждения.
На графических материалах проставлены такие обозначения:
1 - корпус;
2 - камера для охлаждаемого объекта;
3 - вентилятор;
4 - нагнетательная часть вентилятора;
5 - нагнетательная часть вентилятора;
6 - воздухопровод;
7 - воздухопровод;
8 - направляющий элемент;
9 - направляющий элемент;
10 - дверца;
11 - отбойный элемент;
12 - отбойный элемент;
13 - канал рециркуляции охлаждающего воздуха;
14 - канал рециркуляции охлаждающего воздуха;
15 - всасывательная часть вентилятора;
16 - теплообменник;
17 - теплообменник;
18 - регулируемый нагнетатель воды;
19 - трубопровод для подключения к системе теплоснабжения потребителей;
20 - загрузочная шлюзовая камера;
21 - рольганг;
22 - охлаждаемый объект.
В конкретном примере выполнения заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит корпус 1, в котором создана камера для охлаждаемого объекта 2. На половине высоты этой камеры установлен вентилятор 3 с противоположно расположенными нагнетательными частями вентилятора 4 и 5, соединенными с системой подачи охлаждающего воздуха в камеру 2 для охлаждаемого объекта. Система подачи воздуха в камеру 2 для охлаждаемого объекта содержит воздухопроводы 6 и 7, которые расположены с обеих сторон охлаждаемого объекта и практически охватывают его. При этом входы воздухопроводов 6 и 7 соединены, соответственно, с нагнетательными частями вентилятора 4 и 5. Воздухопроводы 6 и 7 образованы внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью направляющих элементов 8 и 9, которые расположены с обеих сторон охлаждаемого объекта и практически охватывают его. В корпусе 1 смонтирована дверца 10, на внутренней поверхности которой установлены отбойные элементы 11 и 12, расположенные соответственно со стороны выходов воздухопроводов 6 и 7 и предназначенные для направления охлаждающего воздуха в сторону расположенного напротив соответствующего направляющего элемента 8 или 9. Отбойные элементы 11 и 12 образовывают вместе с направляющими элементами 8 и 9 и охлаждаемым объектом каналы рециркуляции охлаждающего воздуха 13 и 14 вокруг охлаждаемого объекта, входы которых соединены с выходами воздухопроводов 6 и 7, а выходы соединены с всасывательной частью вентилятора 15. В воздухопроводах 6 и 7 соответственно установлены охлаждаемые теплообменники 16 и 17, которые на входе соединены (для регулируемого охлаждения) с регулируемым нагнетателем воды 18, а на выходе соединены с трубопроводом для подключения к системе теплоснабжения потребителей 19. При ускоренном охлаждении углеродного твердого остатка, образующегося в процессе термической переработки органического сырья, устройство ускоренного воздушного охлаждения содержит загрузочную шлюзовую камеру 20 для периодической загрузки нагретого углеродного твердого остатка в охлаждаемую емкость. Разгрузка охлаждаемого объекта из корпуса 1 осуществляется по рольгангу 21 через дверцу 10, на которой и смонтированы отбойные элементы 11 и 12, которые практически образовывают вместе с направляющими элементами 8 и 9 камеру 2 для охлаждаемого объекта.
3
В конкретном примере заявляемое устройство ускоренного воздушного охлаждения работает так. Емкость для охлаждаемого объекта 22 перемещается по рольгангу 21 вглубь корпуса 1. Дверца 10 с установленными на них отбойными элементами 11 и 12 закрывается. Нагретый до 400°C твердый углеродный остаток, образовывающийся в процессе термической переработки органического сырья, загружается через загрузочную шлюзовую камеру 20 в емкость для охлаждаемого объекта 22. После загрузки углеродного твердого остатка шлюзовая камера 20 закрывается. Потом включается вентилятор 3, который создает поток охлаждающего воздуха, и регулируемый нагнетатель воды 18, что обеспечивает охлаждение водой теплообменников 16 и 17 при затрате воды 2,0 м/ч. Часть созданного вентилятором 3 потока охлаждающего воздуха направляется через нагнетательную часть вентилятора 4 в воздухопровод 6, где, контактируя с теплообменником 16, охлаждается и направляется отбойным элементом 11 и направляющим элементом 8 на одну сторону охлаждаемого объекта 22. Нагретый от охлаждаемого объекта 22 поток охлаждаемого воздуха возвращается в вентилятор 3 через всасывательную часть вентилятора 15, и процесс охлаждения объекта повторяется. Другая часть созданного вентилятором 3 потока охлаждающего воздуха направляется через нагнетательную часть вентилятора 5 в воздухопровод 7, где, контактируя с теплообменником 17, охлаждается и направляется отбойным элементом 12 и направляющим элементом 9 на противоположную сторону охлаждаемого объекта 22. Нагретый от охлаждаемого объекта 22 поток охлаждаемого воздуха возвращается в вентилятор 3 через всасывательную часть вентилятора 15, и процесс охлаждения объекта повторяется. Обтекая охлаждаемый объект 22 одновременно с обеих сторон, охлаждаемый воздух обеспечивает его интенсивное равномерное охлаждение. Степень интенсивности охлаждения охлаждаемого объекта 22 можно изменять регулируемым нагнетателем воды 18, изменяя затраты воды, охлаждающей теплообменники 16 и 17. Вода, нагретая в теплообменниках 16 и 17, подается потребителям через трубопровод для подключения к системе теплоснабжения потребителей 19. После охлаждения охлаждаемого объекта 22 до 20°C вентилятор 3 и регулируемый нагнетатель воды 18 отключаются. Разгрузка охлажденного объекта из корпуса 1 осуществляется по рольгангу 20 через дверцу 10.