СНЕГО- И ЛЕДОПЛАВИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Область техники
Полезная модель относится к области жилищно-коммунального хозяйства и предназначено для удаления снега и/или льда, преимущественно с внутриквартальных территорий, в виде канализационных стоков.
Уровень техники
Известно «Устройство для таяния снега» (патент РФ №93822, МПК Е01Н 5/10 оп 10.05.2010 г.), содержащее емкость, канал для слива, греющие трубы.
Недостатками аналога являются повышенные эксплуатационные затраты на удаление снега и льда и создание устройства, сложность конструкции и недостаточная универсальность.
Известны мобильные снегоплавильные установки «Snow Dragon» http://www.zaotl.ru/sneg.html, содержащие бункер плавильный, тепло обменные и дренажные трубы.
Недостатками аналога являются повышенные эксплуатационные затраты на удаление снега и льда и создание устройства, сложность конструкции и недостаточная универсальность.
Наиболее близким аналогом изобретения является «Снеготаялка» (патент РФ №2023786, МПК Е01Н 5/10 оп 30.11.1994 г.), содержащая приемный бункер и сливные трубы, источник подачи теплоносителя выполненный в виде теплообменника.).
Недостатками наиболее близкого аналога являются повышенные эксплуатационные затраты на удаление снега и льда и создание устройства, сложность конструкции и недостаточная универсальность.
Раскрытие полезной модели
Урбанизированные районы обладают значительными объемами низкопотенциального тепла, содержащегося в загрязненных водах/ отходящих от зданий по канализационным трубам, в обратной циркуляционной воде, используемой для отвода избыточного тепла производственных процессов, обратной теплофикационной воде, возвращающейся на ТЭЦ или котельную, и т.п. Используя свойства жидкостей поглощать значительное количество тепловой энергии при испарении и выделять ее при конденсации, возможно использовать вышеуказанное тепло для таяния снега и/или льда и удаления талой воды по канализационным системам без затрат на таяние электроэнергии и/или специально сжигаемого топлива. При этом отпадает необходимость вывоза снега и/или льда транспортом за пределы очищаемой территории.
Задачей полезной модели является создание снего- и ледоплавильного устройства со сниженными эксплуатационными затратами, со сниженными затратами на создание устройства, упрощение конструкции, повышение универсальности устройства.
Технические результаты полезной модели:
- снижение эксплуатационных затрат на удаление снега и льда;
- снижение затрат на создание устройства для удаления снега и льда;
- упрощение конструкции устройства для удаления снега и льда;
- повышение универсальности устройства для удаления снега и льда
Технические результаты достигаются тем, что снего- и ледоплавильное устройство включает в себя обогреваемую емкость для размещения снега и/или льда, теплообменник и магистрали подвода теплоносителя и слива воды, полученной из снега и/или льда, при этом магистраль подвода теплоносителя выполнена в виде магистрали циркуляции теплоносителя и образует герметичный замкнутый контур состоящий из подающего газопровода, конденсатора, расположенного в обогреваемой емкости, конденсатопровода с насосом и теплообменника, выполненного в виде испарителя, размещенного в тепловом потоке, причем соединение испарителя с упомянутыми газопроводом, конденсатором и конденсатопроводом выполнено с возможностью испаренного в испарителе теплоносителя по подающему газопроводу попадать в конденсатор, который выполнен с возможностью теплообмена с обогреваемой емкостью и конденсации теплоносителя с одновременным таянием снега и/или льда в обогреваемой емкости, в жидких фазах теплоносителя и воды, полученной из снега и/или льда, попадать в испаритель и магистраль слива воды соответственно, а магистраль циркуляции теплоносителя выполнена с возможностью установки приборов или систем контроля параметров теплоносителя.
Технические результаты достигаются также тем, что в качестве теплоносителя используется вещество, обладающее при атмосферном давлении температурой кипения от -15°С до +30°С и способное выкипать при температурах от 0°С до +30°С с образованием давления насыщенных паров не выше 1 МПа при рабочих температурах в зоне испарения от +2°С до +50°С, и конденсирующееся при температурах ниже от 0°С до +5°С при давлении, близком к атмосферному.
Технические результаты достигаются также тем, что в качестве теплоносителя используется бутан, изобутан либо смесь углеводородных газов или фреонов, имеющих заданные температуры кипения и конденсации при давлениях испарения и конденсации в диапазоне от атмосферного до 1 МПа.
Технические результаты достигаются также тем, что в качестве прибора контроля параметров теплоносителя используется манометр.
Технические результаты достигаются также тем, что используется тепловой поток канализационных стоков.
Технические результаты достигаются также тем, что используется тепловой поток обратной циркуляционной воды систем централизованного теплоснабжения.
Технические результаты достигаются также тем, что используется тепловой поток избыточного тепла производственных процессов.
Технические результаты достигаются также тем, что испаритель выполнен из материала с высокой теплопроводностью.
Технические результаты достигаются также тем, что испаритель оборудован устройствами, увеличивающими поверхность теплопередачи.
Технические результаты достигаются также тем, что насос вибрационный.
Осуществление полезной модели
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами/ где на фиг.1 предоставлена схема снего- и ледоплавильного устройства, на фиг.2 - диаграмма зависимости давления насыщенных паров в испарителе от температуры кипения.
Снего- и ледоплавильное устройство, включает в себя обогреваемую емкость 1 для размещения снега и/или льда, теплообменник 2 и магистрали подвода теплоносителя 3 и слива 4 воды, полученной из снега и/или льда, при этом магистраль подвода теплоносителя 3 выполнена в виде магистрали циркуляции 5 теплоносителя 3 и образует герметичный замкнутый контур состоящий из подающего газопровода 6, конденсатора 7, расположенного в обогреваемой емкости 1, конденсатопровода 8 с насосом 9 и теплообменника 2, выполненного в виде испарителя, размещенного в тепловом потоке 10, причем соединение испарителя 2 с упомянутыми газопроводом 6, конденсатором 7 и конденсатопроводом 8 выполнено с возможностью испаренного в испарителе 2 теплоносителя 3 по подающему газопроводу 6 попадать в конденсатор 7, который выполнен с возможностью теплообмена с обогреваемой емкостью 1 и конденсации теплоносителя 3 с одновременным таянием снега и/или льда в обогреваемой емкости 1, в жидких фазах теплоносителя 3 и воды, полученной из снега и/или льда, попадать в испаритель 2 и магистраль 4 слива воды соответственно, а магистраль циркуляции 5 теплоносителя 3 выполнена с возможностью установки приборов 11 или систем контроля параметров теплоносителя 3 и/или предохранительного клапана 12.
Все элементы снего- и ледоплавильного устройства могут быть выполнены на имеющейся элементной базе с использованием отработанных технологий.
Снего- и ледоплавильное устройство работает следующим образом.
Теплоноситель 3, например, нормальный бутан, изобутан, смесь бутана-изобутана или других легко кипящих жидкостей, находящийся в испарителе 2, выполненном из теплопроводящего материала и закрепленного, например, в колодце в потоке канализационных стоков, имеющих температуру +10°С÷+50°С, обладая температурой кипения -0,5°С÷+11°С при атмосферном давлении, будет кипеть и испаряться, поглощая тепло из потока воды равное теплоте испарения 350÷395 кДж/кг, с образованием паровой подушки с потенциалом давления, пропорциональным температуре теплоносителя 3 в испарителе 2, но которое фактически будет равно гидравлическому сопротивлению паров, устремляющихся по подающему газопроводу 6 к обогреваемой емкости 1 в конденсаторе 7, где при температуре стенок обогреваемой емкости 1 около 0°С пары теплоносителя 3 будут конденсироваться с понижением давления до близкого к атмосферному. За счет этой разности давления осуществляется перенос паров теплоносителя 3 и тепла из испарителя 2 к обогреваемой емкости 1. Поверхность обогреваемой емкости 1 с конденсатором 7, равная 1 кв. м способна передать тепловой поток 2,5-3 кВт/час, что достаточно для расплавления 25÷30 кг/час снега и/или льда.
Из диаграммы, представленной на фиг.2 видно, что при температурах стоков в испарителе 2 теоретически может создаваться давление 0,15÷0,5 МПа, а в зоне конденсации при температуре 0°С÷+1°С бутан, изобутан либо смесь легкокипящих жидкостей с подобными характеристиками может конденсироваться при давлении насыщенных паров 0,1÷0,2 МПа. При конденсации будет выделяться теплота в количестве 350÷395 кДж/кг, которая будет поглощена снегом и/или льдом, нуждающимися для перехода в жидкое состояние в количестве 334 кДж/кг.
Сконденсировавшийся теплоноситель 2 по конденсатопроводу 8, проходя через насос 9, возвращается в испаритель 2. Направление движения потока паров теплоносителя 2 задает насос 9.
Герметичность магистрали циркуляции 5 и параметры теплоносителя 2 возможно оценивать манометром 11.
Защиту магистрали циркуляции 5 теплоносителя 2 от избыточного давления, способного привести к деформации конструкции конденсатора 7 или разгерметизации магистрали 5, возможно обеспечить лимитированным объемом заполнения магистрали циркуляции 5 жидким теплоносителем 2, рассчитываемым для каждого типоразмера устройства и предохранительным клапаном 12.