Холодильная установка

Предложена холодильная установка, содержащая компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, дроссельные вентили, отделитель жидкости с орошаемыми насадками, дроссельный вентиль, испаритель, поплавковое устройство, введен отделитель жидкости с поплавковым устройством, который через специальные трубопроводы с арматурой соединен с испарителем, компрессором, конденсатором воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения и отделителем жидкости с орошаемыми насадками, причем отделитель жидкости и испаритель должны быть расположены на одном уровне.

Также согласно предложенному техническому решению в конструкцию может быть включен циркуляционный насос соединенный с отделителем жидкости с поплавковым устройством, отделителем жидкости с орошаемыми насадками, конденсатором воздушного охлаждения и конденсатором жидкостного охлаждения.

Таким образом при разных значениях температуры наружного воздуха и температуры охлаждающей жидкости, конденсаторы воздушного и жидкостного охлаждения работают в различной последовательности. Это обеспечивает более надежную и экономичную работу установки. К тому же возможность менять соотношение тепловых нагрузок между конденсаторами воздушного и жидкостного охлаждения позволяет повышать холодопроизводительность установки как в зимнее, так и в летнее время года. Предложенная холодильная установка способна удовлетворить предъявленным требованиям, что обеспечивается процессом конденсации холодильных паров, а при создании благоприятных условий (температура окружающей среды ниже температуры охлаждающей жидкости) возможен способ работы холодильной установки без компримирования, что приводит к минимальным энергозатратам.

Полезная модель относится к холодильной технике и может быть использована при проектировании и реконструкции крупных холодильных установок.

Известна холодильная установка реализующая «Способ работы холодильной установки» /патент SU 1613820/, состоящая из компрессора и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, дроссельные вентили, испаритель, разделительную камеру, отделитель жидкости, орошаемые насадки и запорные вентили. Принцип работы холодильной установки заключается в следующем: в зимнее время при температуре охлаждающего воздуха ниже температуры охлаждающей жидкости, первоначально хладагент частично конденсируют в конденсаторе жидкостного охлаждения, после чего его, разделяют на два потока - газообразный и жидкостной и дросселирование до промежуточного давления осуществляют в каждом потоке отдельно, причем перед подачей хладагента в конденсатор воздушного охлаждения газообразный поток предварительно охлаждают с частичной его конденсацией, барботируя его через слой жидкого хладагента, который образуют в отделителе жидкости из жидкостного потока и конденсата из конденсатора воздушного охлаждения, в который подают газообразный поток после отделителя жидкости.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является патент RU 33807 U1.

Холодильная установка по патенту RU 33807, содержит компрессор и установленные по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, дроссельные вентили, испаритель, разделительную камеру, отделитель жидкости, орошаемые насадки и запорные вентили, кроме того в конструкцию дополнительно введены компрессор и испаритель, причем t₀<t₀₁ , где t₀ - температура кипения хладагента в дополнительном испарителе, t₀₁ - температура кипения хладагента в испарителе.

Основными недостатками известных холодильных установок является не способность обеспечивать потребителя холодом непрерывно в течении года при минимальных энергозатратах на выработку единицы холода.

Задачей полезной модели является повышение холодопроизводительности установки за счет рационального использования температур охлаждающих сред (воздух, жидкость).

На фиг.1 представлена схема предложенной холодильной установки.

Холодильная установка содержит компрессор 1, и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения 2, конденсатор жидкостного охлаждения 3, разделительную камеру 4, дроссельные вентили 5, отделитель жидкости 6 с орошаемыми насадками 7, дроссельный вентиль 8, отделитель жидкости 9, испаритель 10, поплавковое устройство 11, циркуляционный насос 12 и трубопроводы с арматурой (запорными вентилями) 11-24.

Холодильная установка работает следующим образом.

В период с температурой окружающего воздуха выше температуры охлаждающей жидкости, например, воды, компрессор 1 всасывает пары хладагента из испарителя 10 и нагнетает в конденсатор 2 воздушного охлаждения, при этом запорный вентиль 13 открыт, а запорный вентиль 14 закрыт. Частично сконденсированный хладагент через открытый вентиль 15 поступает в разделительную камеру 4, где происходит разделение потока на жидкостной и газообразный, при этом вентили 18, 19, 21 закрыты. Далее потоки дросселируются до промежуточного давления, через дроссельные вентили 5 в отделитель жидкости 6 проходят через слой жидкого хладагента, орошаются жидким хладагентом из насадок 7. Не сконденсировавшиеся пары проходят через открытый запорный вентиль 17 и поступают в конденсатор жидкостного охлаждения 3, конденсируются и через открытый дроссельный вентиль 8 движутся в отделитель жидкости 9. Переохлажденный хладагент через открытый запорный вентиль 16 движется из отделителя жидкости 6 с орошаемыми насадками через дроссельный вентиль 8, при этом вентиль 26 открыт, движется в отделитель жидкости 9 с поплавковым устройством 11 и через открытые вентили 22 и 23 поступает в испаритель 10. Всасывание паров хладагента в компрессор происходит через открытый запорный вентиль 24, при этом вентиль 25 закрыт.

В период с температурой окружающего воздуха ниже температуры охлаждающей жидкости сжатые в компрессоре 1 пары хладагента поступают в конденсатор жидкостного охлаждения 3 через открытый запорный вентиль 14, при этом запорный вентиль 13 закрыт. Затем частично сконденсированный хладагент через запорный вентиль 19 разделяется на два потока в разделительной камере 4, при этом вентили 15, 17, 20 закрыты. Образовавшиеся в разделительной камере 4 жидкостной и газообразный потоки раздельно дросселируются в дроссельных вентилях 5 до промежуточного давления, которое равно давлению конденсации в конденсаторе воздушного охлаждения 2. После этого пары хладагента, составляющие газовый поток, подаются в жидкостное пространство отделителя жидкости 6 с орошаемыми насадками 7. Проходя через слой жидкого хладагента и орошаемые жидким хладагентом из насадок 7, пары хладагента частично конденсируются, а не сконденсировавшиеся пары через открытый запорный вентиль 18 поступают в конденсатор воздушного охлаждения 2, запорный вентиль 13 при этом закрыт. Из этого конденсатора 2 переохлажденный хладагент, через открытый запорный 21, 26 и дроссельный 8 вентиль, поступает в отделитель жидкости 9 с поплавковым устройством 11. Переохлажденный хладагент через открытый запорный вентиль 14, 26 из отделителя жидкости 6 с орошаемыми насадками 7 через дроссельный вентиль 8 движется в отделитель жидкости 9 с поплавковым устройством 11 из которого через открытые вентили 22 и 23 поступает в испаритель 10.

Всасывание в компрессор происходит через открытый запорный вентиль 24, при этом вентиль 25 закрыт.

В период с температурой окружающего воздуха ниже температуры охлаждаемого объекта установка работает без компримирования хладагента (без работы компрессора). Отеплившийся хладагент в испарителе 10 в газообразном виде поступает в отделитель жидкости 9 через открытый вентиль 23, далее минуя компрессор через открытые вентили 25 и 13 поступает в конденсатор воздушного охлаждения 2, при этом вентили 14 и 24 закрыты, где конденсируется, отдавая теплоту окружающей среде. Затем сконденсированный хладагент движется к электромагнитному дроссельному вентилю 8, через открытый запорный вентиль 21, 26. Через электромагнитный дроссельный вентиль 8 хладагент в необходимом количестве поступает в отделитель жидкости 9 для поддержания заданного уровня в испарителе 10, путем сообщения этих сосудов через открытые запорные вентили 22 и 23. При этом вентили 14, 15, 16, 18, 20 закрыты. Для определения и поддержания уровня хладагента в испарителе 10, в отделителе жидкости 9 установлено поплавковое устройство 11, которое связано с электромагнитным дроссельным вентилем 8. Для того, чтобы рабочий цикл протекал и движение хладагента осуществлялось за счет естественной циркуляции, необходимо располагать испаритель 10 и отделитель жидкости 9 на одном уровне друг относительно друга, а также необходимо, чтобы конденсатор воздушного охлаждения 2 находился на определенном расстоянии h выше испарителя 10, для создания жидкостного гидравлического столба с разностью давлений превышающих гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов, и вычисляется ниже.

Разность давлений затрачиваемая на преодоление сопротивления трубопроводов, аппаратов и коммуникаций, а также на совершение работы против силы тяжести описана следующими расчетами:

P=P₀-P_к=·g·H_ж-P_ж.ч+·g·H, (Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель, доктор технических наук, профессор Е.С.Курылев. «Снижение энергопотребления холодильными установками с конденсаторами воздушного охлаждения путем использования естественно-циркуляционных систем при низких температурах наружного воздуха». Максименко Василий Александрович. Ленинград-1983, с 47-53, с 52)

где P₀ - давление кипения, Па;

Р _к - давление конденсации, Па;

- плотность жидкого холодильного агента, кг/м³ ;

Н_ж - разность уровней жидкости в опускной трубе и в испарителе, м;

Р_ж.ч - гидравлическое сопротивление жидкостной части контура, Па;

- плотность пара холодильного агента, кг/м³ ;

H - высота опускной линии, заполненной паром, м.

При невозможности обеспечения необходимой разности высот h между испарителем и конденсатором, устанавливается циркуляционный насос 12 для обеспечения необходимой разности давлений Р.

Таким образом при разных значениях температуры наружного воздуха и температуры охлаждающей жидкости, конденсаторы воздушного и жидкостного охлаждения работают в различной последовательности. Это обеспечивает более надежную и экономичную работу установки. К тому же возможность менять соотношение тепловых нагрузок между конденсаторами воздушного и жидкостного охлаждения позволяет повышать холодопроизводительность установки как в зимнее, так и в летнее время года. Предложенная холодильная установка способна удовлетворить предъявленным требованиям, что обеспечивается процессом конденсации холодильных паров, а при создании благоприятных условий (температура окружающей среды ниже температуры охлаждающей жидкости) возможен способ работы холодильной установки без компримирования, что приводит к минимальным энергозатратам.

1. Холодильная установка, содержащая компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, дроссельные вентили, отделитель жидкости с орошаемыми насадками, дроссельный вентиль, испаритель, поплавковое устройство, отличающаяся тем, что в конструкцию дополнительно введен отделитель жидкости с поплавковым устройством, который через трубопроводы с арматурой соединен с испарителем, компрессором, конденсатором воздушного охлаждения, конденсатором жидкостного охлаждения и отделителем жидкости с орошаемыми насадками, причем отделитель жидкости с поплавковым устройством и испаритель должны быть расположены на одном уровне.

2. Холодильная установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена циркуляционным насосом, соединенным с отделителем жидкости с поплавковым устройством, отделителем жидкости с орошаемыми насадками, конденсатором воздушного охлаждения и конденсатором жидкостного охлаждения.