CC BY
118. Шмиголь В.В., Черносвитов М.Д., Атанов Н.А. Интегральное регулирование работы повысительных насосов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013, № 8.
- С. 23 - 27.
9. Черносвитов М.Д. Энергетическая эффективность интегрального регулирования работы повысительных насосов //Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2013, № 4. - С. 96 - 99.
10.Бойко В.С., Сотник М.1., Хованський С.О. /Пщвищення енергетично'1 ефективносп водопостачання локального об'екту //Промислова пдравлша i пневматика. Випуск 1(19). - 2008. - С. 100- 103.
11.Noll P. Determining the real cost of powering a pump // World Pumps. 2008, Iss. 496. -Р. 32 - 34.
12.Wharton S.T.; Martin P.; Watson T.J. Pumping stations: design for improved buildability and maintenance. London: Construction Industry Research and Information Association, CIRIA Report № l82, 1998. - 99 p.
13. Hydraulics. Hydraulic machines./ E. Krasowski, I. Nikolenko, A. Dashchenko, J Glinski, S. Sosnowski.// Lublin: PAN OL, 2011. - 355 p.
14.Внутршнш водопровщ та каналiзацiя. Частина I. Проектування. Частина II. Будiвництво. ДБН В.2.5-64:2012.
15.Залуцкий Э.В., Петрухно А.И., 1987. Насосные станции. Курсовое проектирование
- К.: Вища шк. - 167 с.
16. Каталог типовых проектов зданий и сооружений водоснабжения Сборник паспортов 2.901-79. Том 3. Резервуары для воды, водонапорные башни, градирни, прочие здания и сооружения. - К.: ЦИТП Госстроя СССР: Киевский филиал, 1979. - 187 с.
17.Вознюк С.Т. Основы научных исследований - К.: Вища школа, 1985. - 192 с.
18. Каталог типовой проектной документации для строительства зданий и сооружений водоснабжения. Том 2. Насосные станции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. - 250 с.
УДК 66.074
ТЕПЛООБМЕННИК В ВИДЕ ШАРА
Хван В.С.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
В данной работе представлен принципиально новый, эффективный, компактный теплообменный аппарат, который может быть использован в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Разработан теплообменный аппарат, состоящий из корпуса в виде шара, внутри которого закреплены горизонтальные металлические перегородки, последние имеют форму круга разного диаметра, и делят внутренний объем теплообменника на неодинаковые по размеру объемные сегменты. В нечетные по нумерации (в направлении сверху-вниз) сегменты через подающее устройство закачивается холодная вода, а в четные - горячая вода, через соответствующие подающее устройство. Горячая и холодная вода внутри аппарата контактируют друг с другом через горизонтальные перегородки и между ними происходит теплообмен, при этом холодная вода нагревается и выводится наружу через выводящее устройство, а горячая вода охлаждается и также выводится из аппарата через соответствующие выводящее устройство.
Аппарат, система, отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, корпус, перегородка, полость, трубка, теплообмен, эффективность, шар, круг, диаметр, вода, устройство
Введение
Снижению материалоемкости и упрощению конструкции теплообменных аппаратов уделяется в настоящее время очень большое внимание со стороны разработчиков и проектантов технологического оборудования.
Процесс теплообмена между двумя средами типа вода-вода в теплообменных аппаратах имеет ключевое значение для систем отопления, так как позволяет увеличить степень нагрева низкотемпературного теплоносителя и сократить непроизводительные потери тепла.
Достаточно большое количество известных конструкций теплообменников обладают такими существенными недостатками как сравнительно высокая материалоемкость, сложная и громоздкая конструкция аппарата.
Анализ публикаций
Известен шарообразный теплообменный аппарат, выполненный в виде шара, внутри которого размещены шарообразные металлические перегородки различных диаметров, причем перегородки установлены таким образом, что центры шаров совпадают в одной точке, при этом сферические поверхности перегородок внутри аппарата не пересекаются, а располагаются параллельно друг к другу в направлении от наружной поверхности теплообменника к его центру [ 1].
Однако известный аппарат обладает достаточно сложной конструкцией и высокой материалоемкостью.
Цель и постановка задачи исследований
Цель работы. Снижение материалоемкости и упрощение конструкции аппарата при сопоставимых технических и технологических параметрах конструкции теплообменника и теплоносителей.
Поставленная цель достигается за счет изменения конструкции теплообменника. Конструкция теплообменника имеет форму шара, внутренний объем которого разделен на горизонтальные объемные сегменты, с помощью горизонтальных металлических перегородок, имеющих форму круга различного диаметра и закрепленные внутри корпуса аппарата. Для подачи и вывода теплоносителя в аппарате используются специальные подающие и отводящие устройства.
Задачи. Теплообменник выполнен в форме шара, внутри которого закреплены горизонтальные металлические перегородки, последние имеют форму круга разного диаметра, и делят внутренний объем теплообменника на неодинаковые по размеру объемные сегменты. В нечетные по нумерации (в направлении сверху-вниз) сегменты через подающее устройство закачивается холодная вода, а в четные - горячая вода, через соответствующие подающее устройства. Горячая и холодная вода внутри аппарата контактируют друг с другом через горизонтальные перегородки и между ними происходит теплообмен, при этом холодная вода нагревается и выводится наружу через выводящее устройство, а горячая вода охлаждается и также выводится из аппарата через соответствующие выводящее устройство.
Методика исследований
Для решения поставленных задач сравнивались конструктивные особенности теплообменника, в частности, аналога. Оценивались недостатки известного аппарата, в результате сформировалось новое конструктивное решение теплообменника.
Результаты исследований
На рис. 1 представлена конструкция теплообменного аппарата.
Рис. 1. Конструкция теплообменника: 1 - Корпус аппарата. 2- Устройство для подачи горячей воды. 3 - Устройство для отвода охлажденной воды. 4 - Устройство для подачи холодной воды. 5 - Устройство для отвода нагретой воды. 6 - Металлические перегородки. 7 - Металлические патрубки для перелива холодной воды. 8 - Металлические патрубки для перелива нагретой воды. 9 -Холодная вода. 10 - Горячая вода. На рис. 2 представлен разрез теплообменника по линии 1-1.
3
Рис. 2. Разрез теплообменника по линии 1-1
Конструкция пылеуловителя включает: корпус аппарата 1, внутри которого закреплены шарообразные металлические перегородки 6, образующие горизонтальные полости, предназначенные для заполнения различных температурных сред (холодная и горячая вода), в нижней части корпуса 1 установлено устройство для подачи горячей воды 2, напротив него в верхней части корпуса 1 установлено устройство для отвода охлажденной воды 3, по бокам от устройства 3 расположены устройства для подачи холодной воды 4, а по бокам устройства 2 расположены устройства для отвода нагретой воды 5. Для перетока холодной воды 9 внутри аппарата между нечетными полостями (направление сверху-вниз) установлены металлические патрубки 7, в свою очередь для перетока горячей воды 10 внутри аппарата между четными полостями (направление сверху-вниз) установлены металлические патрубки 8.
Теплообменник работает следующим образом. С помощью устройства для подачи горячей воды 2 и далее через патрубки 8 горячая вода 10 поступает в четные полости аппарата и заполняет их. Одновременно, происходит заполнение нечетных полостей аппарата с помощью устройства для подачи холодной воды 4 и далее через патрубки 7. Холодная вода 9, размещенная в нечетных полостях, контактирует с горячей водой 10, размещенной в четных полостях через металлические перегородки 6 и между ними происходит теплообмен. Причем надо заметить, что холодная вода 9 будет нагреваться с двух четных сторон, примыкающей к ней, в результате холодная вода 9 будет нагреваться в нечетных полостях, получая тепло, а горячая вода 10 будет охлаждаться в четных полостях, отдавая тепло. После этого охлажденная вода выводится из аппарата из четных полостей через устройство для отвода охлажденной воды 3. В свою очередь, вода, нагретая в аппарате, выводится через устройство для отвода нагретой воды 5. Увеличивая температуру горячей воды 10 и ее расход на входе в аппарат, мы будем получать больше нагретой воды с более высокой температурой на выходе из аппарата, при прочих равных условиях.
Использование сферических шарообразных металлических перегородок в аппарате аналоге потребуют на свое изготовление значительно большего расхода материала (стального листа), чем горизонтальные плоские круглые металлические перегородки в разработанном образце. При этом достигается упрощение конструкции аппарата, прежде всего за счет того, что сферические шарообразные металлические перегородки в аналоге выполнить гораздо сложнее, для этого потребуется специальное оборудование, оснастка, навыки и профессионализм.
Выводы
Разработанный теплообменный аппарат позволяет:
1.) Обеспечить двусторонний нагрев холодной воды горячей водой.
2.) Увеличить площадь теплопередающей поверхности на 25-30%, при прочих равных условиях.
3.) Повысить эффективность теплообмена между средами с различными температурными потенциалами.
4.) Производительность аппарата.
5.) Увеличить емкость аппарата.
Список литературы
1. Хван В.С. Шарообразный теплообменник. / Сб. научн. трудов НАПКС
«Строительство и техногенная безопасность», Вып. № 45, 2013, С. 137-140.
