ИМПУЛЬСНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ-ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, где может быть использована в системах теплоснабжения для перекачки теплоносителя в импульсном режиме при попутном осуществлении интенсифицированной теплопередачи между рабочей и нагнетаемой средами.
Известна система теплоснабжения, содержащая источник теплоты, включенный с подающим и обратным трубопроводами тепловой сети, подключенными к теплообменнику через сетевой насос, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, и систему теплопотребления с разводящими подающим и обратным трубопроводами, присоединенными к тепловой сети по независимой схеме через теплообменник, самовозбуждаемый генератор гидравлического удара установлен в подающий или обратный трубопровод тепловой сети, а импульсный нагнетатель по одну сторону эластичной диафрагмы гидравлически связан с подающим или обратным трубопроводом тепловой сети и со второй ее стороны последовательно через обратные клапаны входа и выхода включен в разводящий подающий или обратный трубопровод системы теплопотребления. Импульсный нагнетатель представлен полым корпусом, который по одну строну установленной в нем эластичной диафрагмы соединен с трубопроводом рабочей среды с ударным клапаном, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды (RU 98060, МПК F24D 3/00, опубл. 27.09.2010).
Недостатками известной системы являются склонность диафрагмы на разрыв при высоких нагнетательных напорах, невозможность работы устройства при отсутствии входного давления нагнетаемой среды (так как эластичная диафрагма под воздействием давления рабочей среды перемещается вверх и отсутствует возможность ее возврата в исходное положение для осуществления последующего цикла нагнетания), кроме того, техническое решение не предусматривает осуществление попутного процесса теплообмена между рабочей и нагнетаемой средой. Среди недостатков известной конструкции следует отметить относительно низкую производительность импульсного нагнетателя, а также относительно низкую эффективность использования энергии гидравлического удара для интенсификации теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является импульсный нагнетатель в составе водоподъемного устройства, включающий полый корпус, который по одну сторону установленной в нем эластичной диафрагмы соединен с трубопроводом рабочей среды с ударным клапаном, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды. Эластичная диафрагма отжата к трубопроводу рабочей среды пружиной, расположенной в нагнетателе (RU 99553, МПК F04F 7/00, опубл. 22.06.2010).
Недостатком известного технического решения является относительно низкая эффективность использования положительной волны гидравлического удара для обеспечения наибольшей производительности нагнетаемой среды.
Технический результат заключается в повышении производительности импульсного нагнетателя-теплообменника по нагнетаемой среде при осуществлении интенсифицированного теплообмена между рабочей и нагнетаемой средами.
Технический результат достигается тем, что импульсный нагнетатель-теплообменник включает полый корпус, разделенный посредством диафрагмы на две гидравлически изолированные зоны, первая из которых соединена с входным патрубком рабочей среды, а вторая с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды, при этом между полым корпусом и диафрагмой установлена пружина. Дополнительно содержит выходной патрубок рабочей среды, который включен в первую гидравлически изолированную зону полого корпуса. Пространство для циркуляции рабочей среды от входного патрубка к выходному патрубку выполнено в форме профилированного канала, закрученного по спирали и утопленного по высоте в первую гидравлически изолированную зону полого корпуса. Сверху профилированный канал закрыт дном диафрагмы, которое выполнено из пластины высокотеплопроводящего материала.
Конструкция импульсного нагнетателя представлена на чертеже.
Импульсный нагнетатель-теплообменник включает в себя полый корпус 1, разделенный диафрагмой 2 на две гидравлические изолированные зоны 3 и 4. Первая гидравлически изолированная зона 3 соединена с входным патрубком 5 рабочей среды. Вторая гидравлически изолированная зона 4 соединена с обратными клапанами входа 6 и выхода 7 нагнетаемой среды. Между полым корпусом 1 и диафрагмой 2 установлена пружина 8. Пространство для циркуляции рабочей среды от входного патрубка 5 к выходному патрубку 9 выполнено в форме профилированного канала 10, закрученного по спирали и утопленного по высоте в первую гидравлически изолированную зону 3 полого корпуса 1. Сверху профилированный канал 10 закрыт дном диафрагмы 2, которое выполнено из пластины 11 высокотеплопроводящего материала.
Импульсный нагнетатель-теплообменник работает следующим образом. Рабочая (греющая) среда поступает в первую гидравлически изолированную зону 3 полого корпуса 1 через входной патрубок 5 рабочей среды и покидает его через выходной патрубок 9 рабочей среды, на выходе которого устанавливается ударный узел (на чертеже ударный узел не показан), необходимый для осуществления импульсной подачи нагнетаемой среды. Обратные клапаны входа 6 и выхода 7 нагнетаемой среды связываются с источником и приемником нагнетаемой (нагреваемой) среды (на чертеже, источник и приемник нагнетаемой (нагреваемой) среды не указаны).
В момент положительной волны гидравлического удара, генерируемого ударным узлом, диафрагма 2, преодолевая сопротивление пружины 8, поднимается вверх и вытесняет из второй гидравлически изолированной зоны 4 полого корпуса 1 нагнетаемую (нагреваемую) среду через обратный клапан выхода 7. При этом профилированный канал 10 оказывается вскрытым, поскольку пластина 11 из высокотеплопроводного материала поднимается вверх вместе с диафрагмой 2 и рабочая (греющая) среда омывает ее закрученным по спирали потоком. Таким образом, реализуется цикл нагнетания нагреваемой среды при положительной волне гидравлического удара с попутным осуществлением процесса теплопередачи от рабочей (греющей) среды.
В момент отрицательной волны гидравлического удара диафрагма 2 под действием пружины 8 опускается вниз, нагнетаемая (нагреваемая) среда всасывается во вторую гидравлически изолированную зону 4 полого корпуса 1 через обратный клапан входа 6, а дно диафрагмы 2 вновь образует профилированный канал 10, и движение рабочей среды в полом корпусе 1 импульсного нагнетателя-теплообменника формируется по спирали. В этот момент рабочая среда по прежнему омывает пластину 11 закрученным по спирали потоком. Таким образом, реализуется цикл нагнетания нагреваемой среды при отрицательной волне гидравлического удара с попутным осуществлением процесса теплопередачи от рабочей (греющей) среды.
При последующем повышении и понижении давления рабочей среды процесс работы импульсного нагнетателя-теплообменника повторяется в описанной выше последовательности.
По сравнению с известным техническим решением предлагаемое позволяет повысить интенсифицированный процесс теплообмена между греющей и нагнетаемой средами при осуществлении пульсирующей циркуляции нагнетаемой среды в режиме эффективного использования положительной волны гидравлического удара. Предлагаемое техническое решение позволяет сократить металлоемкость теплоэнергетического оборудования, работа которого предусмотрена в импульсном режиме циркуляции рабочей среды.