Парокомпрессионная холодильная установка с тепломассопередающим устройством
Предлагаемое техническое решение относится к области энергосберегающих технологий в системах тепло- и хладоснабжения. Энергосбережение в этих системах является одной из самых важных задач, и создание систем тепло- и хладоснабжения без использования электромеханических побудителей движения, в которых циркуляция теплоносителя осуществляется за счет теплоты источника с повышенным температурным потенциалом по отношению к температуре рабочего контура, является одним из возможных путей решения этих задач. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в снижении потребления дорогостоящей электрической энергии, увеличении срока эксплуатации насосного оборудования, снижение нагрузки на конденсатор холодильной машины, а, следовательно, уменьшении материалоемкости, достижении устойчивой работы системы. Поставленная задача решается тем, что парокомпрессионная холодильная установка, содержащая последовательно соединенные паровой компрессор, конденсатор, ресивер высокого давления, первый терморегулирующий вентиль, ресивер низкого давления, насос с электроприводом, испаритель, согласно полезной модели снабжена в качестве основного рабочего насоса тепломассопередающим устройством, установленным параллельно насосу с электроприводом по тракту перекачиваемой рабочей жидкости, причем нагревательная рубашка испарителя тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с компрессором, а затем трубопроводом со второй ступенью конденсатора холодильной машины, а охлаждающая рубашка конденсатора тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с ресивером высокого давления с прохождением через второй терморегулирующий вентиль, трубопроводом с ресивером низкого давления. 1 илл.
Предлагаемое техническое решение относится к области энергосберегающих технологий в системах тепло- и хладоснабжения, в частности, в парокомпрессионных аммиачных холодильных машинах с перекачивающими насосами. Энергосбережение в этих системах является одной из самых важных задач, и создание систем тепло- и хладоснабжения без использования электромеханических побудителей движения, в которых циркуляция теплоносителя осуществляется за счет теплоты источника с повышенным температурным потенциалом (сжатый пар после компрессора) по отношению к температуре испарителя, является одним из возможных путей решения этих задач. Поэтому актуально использование двухфазного пульсационного насоса теплового действия, использующего возобновляемую или вторичную энергию источника тепла для перекачки жидкости за счет периодического изменения давления пара.
В холодильной технике наибольшее распространение в области умеренного холода получили парокомпрессионные холодильные машины. У них по сравнению с машинами других типов более высокий (при прочих равных условиях) холодильный коэффициент и наименьший расход энергии при эксплуатации. Парокомпрессионные аммиачные холодильные установки находят широкое применение в пищевой промышленности, птицеводстве и рыбообрабатывающей промышленности в технологических процессах и процессах обработки продукции животноводства и ее хранения. Наиболее слабым звеном таких установок являются перекачивающие насосы, которые не производятся в России.
Известно устройство [1] - парокомпрессионная аммиачная холодильная установка, содержащая паровой компрессор, конденсатор, ресивер высокого давления, терморегулирующий вентиль; ресивер низкого давления, насос с электроприводом, испаритель.
Данная установка обладают следующими недостатками: в холодильных машинах используются перекачивающие насосы, которые имеют ряд недостатков. Во-первых, для своей работы они используют внешнюю энергию - электрическую. Во-вторых, их конструкция предусматривает использование цветных металлов (устройства ротор-статор), по отношению к которым холодильные агенты, такие как аммиак, довольно агрессивны. Дорогостоящее насосное оборудование подвергается коррозирующему воздействию и может выйти из строя.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в снижении потребления дорогостоящей электрической энергии, увеличении срока эксплуатации насосного оборудования, снижение нагрузки на конденсатор холодильной машины, а, следовательно, уменьшении материалоемкости, достижении устойчивой работы системы.
Технический результат заключается в снижении потребления электрической энергии путем использования тепломассопередающего устройства, являющегося насососм теплового действия, для перекачивания хладагента в парокомпрессионной холодильной установке, а электрический насос становится резервным.
Поставленная задача решается тем, известная парокомпрессионная холодильная установка содержащая последовательно соединенные паровой компрессор, конденсатор, ресивер высокого давления, первый терморегулирующий вентиль, ресивер низкого давления, насос с электроприводом, испаритель, согласно полезной модели, снабжена тепломассопередающим устройством, установленным параллельно насосу с электроприводом по тракту перекачиваемой рабочей жидкости, причем нагревательная рубашка испарителя тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с выходом от компрессора, а затем трубопроводом с входом второй ступени конденсатора холодильной установки, а охлаждающая рубашка конденсатора тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с выходом ресивера высокого давления с прохождением через терморегулирующий вентиль, а затем трубопроводом с входом ресивера низкого давления.
На чертеже представлена схема парокомпрессионной холодильной установки с использованием тепломассопередающего устройства, являющегося насосом теплового действия.
Парокомпрессионная холодильная установка содержит последовательно соединенные паровой компрессор 1, конденсатор 2, ресивер высокого давления 3, первый терморегулирующий вентиль 4, ресивер низкого давления 5, насос с электроприводом 6, испаритель 7. Установка снабжена тепломассопередающим устройством 8, являющимся насосом теплового действия, установленным параллельно резервному насосу с электроприводом 6 по тракту перекачиваемой рабочей жидкости, причем, нагревательная рубашка испарителя 10 тепломассопередающего устройства 8 соединена трубопроводом с выходом от компрессора 1, а затем трубопроводом с входом второй ступени конденсатора 2 холодильной установки, а охлаждающая рубашка конденсатора 11 тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с выходом ресивера высокого давления 3 с прохождением через второй терморегулирующий вентиль 9, трубопроводом с входом ресивера низкого давления 5.
Установка работает следующим образом. В компрессоре 1 пары рабочего агента сжимаются с давления Р0 до давления Рк. Температура фазового перехода (конденсации) пара при этом соответственно повышается с Т0 до Тн.
Из компрессора 1 часть пара поступает в двухступенчатый охладитель-конденсатор 2, где в результате отвода тепла к теплоприемнику происходят охлаждение рабочего агента и конденсация пара.
Другая часть пара из компрессора 1 поступает в нагревательную рубашку испарителя 10 тепломассопередающего устройства 8 для обеспечения процесса кипения в нем. Отдавая тепло, этот пар частично конденсируется, и получившаяся парожидкостная смесь подается на вторую ступень охладителя-конденсатора 2, разгружая таким образом первую ступень.
Жидкий хладоагент при давлении Рк и температуре Тк большей частью поступает в ресивер высокого давления 3, а далее проходит через первый терморегулирующий вентиль 4, где в результате дросселирования давление рабочего агента падает с Рк до Ро и температура снижается. При этом рабочий агент частично испаряется. После первого терморегулирующего вентиля 4 охлажденный рабочий агент проходит через ресивер низкого давления 5, в котором производится отделение жидкой фазы от паровой.
Для создания необходимого температурного режима работы охлаждающей рубашки 11 конденсатора тепломассопередающего устройства 8 меньшая часть жидкости из ресивера высокого давления 3 через второй терморегулирующий вентиль 9 поступает на охлаждение охлаждающей рубашки 11 конденсатора тепломассопередающего устройства 8 и далее поступает в ресивер низкого давления 5 в жидком или газообразном виде. Второй терморегулирующий вентиль 9 позволяет выровнять температурный уровень парожидкостных смесей, поступающих в ресивер низкого давления 5 от ресивера высокого давления 3 и от охлаждающей рубашки 11 конденсатора тепломассопередающего устройства 8. Жидкий агент из ресивера низкого давления 5 в рабочем режиме нагнетается тепломассопередающим устройством 8 в испаритель 7, где к нему подводится тепло q 0 от объекта охлаждения.
В качестве тепломассопередающего устройства может быть использовано устройство, описанное в патенте РФ RU 110175, [2].
Включение в холодильные контуры тепломассопередающего устройства, являющегося насосом теплового действия, повысит их эффективность и надежность, снизит стоимость установки и эксплуатации холодильных машин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мааке В., Эккерт Г.-Ю., Кошпен Ж.-Л. Учебник по холодильной технике. М.: Типография «Новости», 1998 г., с.216-220
2. Сасин В.Я., Савченкова Н.М., Парехина И.В., Чернышев В.А., патент RU 110175, 2011.
Парокомпрессионная холодильная установка, содержащая последовательно соединенные паровой компрессор, конденсатор, ресивер высокого давления, первый терморегулирующий вентиль, ресивер низкого давления, насос с электроприводом, испаритель, отличающаяся тем, что она снабжена тепломассопередающим устройством, установленным параллельно насосу с электроприводом по тракту перекачиваемой рабочей жидкости, причем нагревательная рубашка испарителя тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом с выходом от компрессора и трубопроводом с входом второй ступени конденсатора холодильной установки, а охлаждающая рубашка конденсатора тепломассопередающего устройства соединена трубопроводом через второй терморегулирующий вентиль с выходом ресивера высокого давления и трубопроводом с входом ресивера низкого давления.
