УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к устройствам воздушного охлаждения (АВО), применяемым для охлаждения природного газа после сжатия в компрессоре.
Известны аппараты воздушного охлаждения с горизонтальным расположением теплообменных секций нагнетательного типа, в которых вентилятор расположен до теплообменной секции по ходу движения воздуха (RU 2200907, 2001).
Аппараты такого типа являются простыми и удобными в обслуживании, но занимают большие площади, являются достаточно металлоемкими и потребляют много энергии.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство воздушного охлаждения природного газа с коллекторами подвода и отвода продукта 2АВГ-75(100), предназначенное для охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов (В.Б. Кунтыш, А.Н. Бессонный и др. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения. - СПб.: Недра, 1996, с. 84-85, рис. 2.37).
Указанное устройство состоит из горизонтально расположенных теплообменных секций коллекторного типа, собранных из оребренных биметаллических труб, которые обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого снизу осевыми вентиляторами с приводами от электродвигателей. Теплообменные секции включают камеры подвода и отвода охлаждаемого газа, содержащие трубные доски с отверстиями, в которые заделаны концы оребренных труб.
Существенным недостатком известного устройства являются большие затраты энергии на охлаждение среды, что приводит к снижению эффективности работы устройства.
Задачей полезной модели является создание устройства для воздушного охлаждения жидкости или газа, обеспечивающего снижение затрат энергии на охлаждение.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для воздушного охлаждения жидкости или газа, содержащее корпус, в нижней части которого установлен электродвигатель с крыльчаткой, а в верхней - секция теплообменных труб с входным и выходным патрубками, согласно полезной модели, снабжено установленной на верхнем торце корпуса и закрепленной с помощью фланца конфузорной насадкой, в канале которой установлена дополнительная крыльчатка, подсоединенная к генератору, выход которого подключен к приводу электродвигателя, причем площадь проходного сечения канала конфузорной насадки Sк выбирают по следующей зависимости:
Sк=S-Sтр
2
где: S - площадь проходного сечения части корпуса, в которой расположена секция теплообменных труб (м)
2
Sтр - суммарная площадь поперечного сечения теплообменных труб первого ряда секции теплообменных труб (м).
Достигаемый технический результат заключается в использовании потенциала потока отработанного охлаждающего воздуха в образованном замкнутом контуре питания системы охлаждения среды, протекающей по теплообменным трубам.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для воздушного охлаждения жидкости или газа, на фиг. 2 изображен поперечный разрез теплообменной секции АВО A-A.
Устройство состоит из корпуса 1, в нижней части которого установлен электродвигатель 2 с крыльчаткой 3, а в его верхней части размещена секция теплообменных труб 4 с входным и выходным патрубками для теплого и охлажденного газа или жидкости. На верхнем торце корпуса 1 с помощью фланца 5 закреплена конфузорная насадка, состоящая из диффузора 6 и зауженной части (канала) 7, в которой размещены дополнительная крыльчатка 8 с генератором 9. Выход последнего подсоединен к приводу 10 электродвигателя 2.
При этом площадь проходного сечения канала конфузорной насадки 8 к выбирают по следующей зависимости:
Sк=S- Sтр
где: S - площадь проходного сечения части корпуса, в которой расположена секция теплообменных труб (м2)
Sтр - суммарная площадь поперечного сечения теплообменных труб первого ряда секции теплообменных труб (м2)
Устройство работает следующим образом.
Для охлаждения газообразной или жидкой среды, двигающейся по секции теплообменных труб 4, включают электродвигатель 2, приводящий во вращение крыльчатку 3. Охлаждение среды в теплообменных трубах 4 происходит за счет теплообмена между воздухом и средой через стенки труб 4. Охлаждающий воздух из корпуса 1 поступает через диффузор 6 в канал 7 и приводит во вращение дополнительную крыльчатку 8, которая приводит во вращение генератор 9, вырабатывающий электроэнергию и возвращающий ее в систему электроснабжения основной крыльчатки за счет подключения выхода генератора 9 к приводу 10 электродвигателя 2.
За счет подключения выхода генератора 9 к приводу 10 электродвигателя 2 образуется замкнутый контур питания системы охлаждения среды, протекающей по теплообменным трубам.
Экспериментально установлено, что выбор площади проходного сечения канала конфузорной насадки по вышеуказанной зависимости обеспечивает поддержание максимальной скорости отработанного охлаждающего воздуха, подаваемого на дополнительную крыльчатку 8, и, соответственно, выработку максимального количества электроэнергии.
Для минимизации гидравлического сопротивления потока охлаждающего воздуха в зоне канала конфузорной насадки целесообразно высоту канала конфузорной насадки и высоту зоны корпуса 1, в которой установлена основная крыльчатка 3, выполнять равными (q), при этом высота диффузора 6 должна превышать указанный размер в три раза, т.е. составлять 3q.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства воздушного охлаждения жидкости или газа при соблюдении изложенных параметрических рекомендаций позволит снизить затраты на потребляемую электроэнергию.