Холодильная машина для глубоких шахт с воздухоподающим и вентиляционным стволами

 

ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ГЛУБОКИХ ШАХТ С ВОЗДУХОПОДАЮЩИМ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫМ СТВОЛАМИ, включающая компрессор, конденсатор, испаритель, переохладитель жидкости и дроссельньй вентиль, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат за счет использования энергии гравитационного сжатия хладоносителя, она снабжена теплообменником-охладителем паров хладагента, а компрессор выполнен в виде двух трубопроводов, один из которых проложен в воздухоподающем стволе, а второй - в вентиляционном стволе, причем трубопроводы на поверхности соединены с теплообменником-охладителем, а на i глубоком горизонте трубопроводы со (Л единены последовательно через конденсатор , переохладитель жидкости, дроссельный вентиль и испаритель.

С01ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11)

15@ 4 Е 21 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ (2!) 3612618/22-03 (22) 15.04.83 (46) 15.11.85. Бюл. У 42 (72) А.Н.Ягельский (53) 622.413.04(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (56) Щербань А.Н. и др. Кондиционирование рудничного воздуха. М.:

Углетехиэдат, 1956, с. 89.

Щербань А.Н. и др, Системы охлаждения воздуха в глубоких шахтах.

Материалы международного симпозиума.

Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлических рудников.

Киев. Наукова думка, 1977, с. 13, рис. 12. (54)(57) ХОЛОДИЛЪНАЯ МАШИНА ДЛЯ ГЛУБОКИХ ШАХТ С ВОЗДУХОПОДАКЗЦИМ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫМ СТВОЛАМИ, включающая компрессор, конденсатор, испаритель, переохладитель жидкости и дроссельный вентиль, отлич ающа я ся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат эа счет использования энергии гравитационного сжатия хладоносителя, она снабжена теплообменником-охладителем паров хладагента, а компрессор .выполнен в виде двух трубопроводов, один из которых проложен в воздухоподающем стволе, а второй — в вентиляционном стволе, причем трубопроводы на поверхности соединены с теплообменником-охладителем, а на глубоком горизонте трубопроводы соединены последовательно через конденсатор, переохладитель жидкости, дроссельный вентиль и испаритель.

1191600 2 постоянном давлении. Сложный процесс подогрева паров в трубопроводе 16 при их движении вверх с одновременным расширением и охлаждением отражается в .диаграмме T-6 линией III-IV. Линия

Х7-V отображает процесс охлаждения паров при постоянном давлении в охладителе 9 (или 10 ) на поверхности.

Процессу сжатия паров в вертикальном !

О трубопроводе - компрессоре 1 с одновременным. отводом тепла, развивающегося при сжатии, отвечает линия V-VI близкая к горизонтальной, т.е. линия процесса при температуре, близкой к постоянной. В конденсаторе изменение состояния паров происходит ниже пограничной кривой по горизонтальной .линии VI-VII т.е. при постоянной температуре, которая определяется р наличной в шахте водой. Изменение состояния жидкого хладагента по выходе из конденсатора в переохлади" теле жидкости происходит по линии

VII-VIII. Дросселирование происходит д по линии постоянного теплосодержания

VIII-I. На этом холодильный цикл замыкается. Таким образом, цикл предлагаемой холодильной машины в основных чертах совпадает с циклом парокомпрессионной машины, отличаясь от классического лишь в области перегретых паров.

Изобретение относится к технике кондиционирования рудничного воздуха и может быть использовано для снабжения искусственным холодом сис тем охлаждения вентиляционного воздуха глубоких шахт и рудников.

Цель изобретения - снижение энер гетических и капитальных затрат за счет использования гравитационного сжатия хладоносителя.

На фиг . 1 схематически изображена предлагаемая холодильная машина, общий вид; на фиг.2 — диаграмма холодильного цикла машины в координатах TS.

Холодильная машина включает компрессор 1 в виде .трубопровода, проложенного в обособленно проветривае мом отсеке 2 подающего ствола 3, конденсатор 4, расположенный в камере 5 на глубоком горизонте, пройденном на 20 м выше уровня околоствольного двора 6, испаритель 7, дроссельный вентиль 8, теплообменник-охладитель паров хладагента, со стоящий из двух частей: первой 9, с большей поверхностью, предназначенной для работы в летнее время,.и вт рой 10, с меньшей поверхностью, для работы в зимнее время; две пары вен тилей 11 и 12, 13 и 14, служащих дл включения одной из частей теплообменника в работу, когда вторая вы-ключена.. На пути жидкого хладагента от конденсатора и дроссельного вентиля установлен переохладитель 15 жидкости, роль охлаждающей среды в котором выполняют пары хладагента, покидающие испаритель. Замыкает цикл рабочего тела 1,хладагента ) трубопровод 16, проложенный в вентиляцион"

40 ном стволе 17. В конденсатор насосом

18 подается вода из зумпфа ствола, отепленная вода сливается в водо-. сборник шахтного водоотлива. Поверхность испарителя 7 помещена в бак 19, 45 в котором охлаждается хладоноситель, циркулирующий между воздухоохладителями-потребителями холода на. охлаждаемых участках и этим баком под действием напора, развиваемого насосом 20.

Линия I-II на фиг.2 отражает .процесс кипения хладагента в испарителе при постоянной температуре. Линия И

II-III соответствует подогреву паров после испарителя в переохладителе жидкости, где процесс происходит при

Предлагаемая холодильная машина работает следующим образом.

Жидкий хладагент вскипает в испарителе 7 под действием тепла, получаемого.через стенку трубок от отепленного хладоносителя, доставляемого насосом 20 от воэдухоохла- . дителей с добычных участков. Образовавшиеся насыщенные пары под действием давления, развивающегося в испарителе,,поступают сначала в переохладитель 15 жидкости,где на-греваются через стенку теплом сжиженного в конденсаторе хладагента,, а затем — в трубопровод 16 и по нему - в теппообменнык-охладитель 9 (или 10 ). В трубопроводе 16 пары подогреваются. через стенку отработанным вентиляционным воздухом,на-. гретым в очистных забоях добычных участков на глубоком горизонте, и при этом достигают определенной степени перегрева. По мере движения вверх по трубопроводу 16 давление паров понижается, Перед геплообменником-охладителем 9 (или 10 ) давле3 11 ние их равно разности между давлением в испарителе и гидростатическим давлением столба паров в трубопроводе 16. При движении вверх и связанным с этим расширением температура паров несколько понижается, но в общем процесс изменения состояния паров в трубопроводе 16 происходит с понижением давления и повышением температуры. В теплообменнике-охладителе 9 (или 10 ) пары охлаждаются при постоянном давлении.

Охлажденные пары, двигаясь далее, вниз по трубопроводу-компрессору 1,. под силой собственного веса сжимаются, при этом нагреваются и вместе с тем отдают тепло .через стенку све жей вентиляционной струе, движущейся по отсеку 2 подающего ствола. Поверхность теплообмена трубопроводакомпрессора достаточно велика, чтобы полностью отвести теплоту сжатия, и поэтому можно считать, что температура паров при их движении вниз за91600 4 метно,не изменяется. Сжатые в гравитационном компрессоре 1 пары поступают в конденсатор 4 и сжижаются в нем. Теплота конденсации отводится шахтной водой, подаваемой насосом 18 из эумпфа подающего ствола, и, .использованная, сливается в общешахтный водосборник, откуда насосом главного водоотлива откачивается на поверхность.

- В случае, если приток воды в зумпфе ствола недостаточен, применяется конденсатор оросительно-испарительного типа. Жидкий хладагент по выходе иэ конденсатора поступает в переохладитель жидкости, где через стенку охлаждается парами из испарителя. Переохлажденный хладагент поступает в дроссельный вентиль и, выйдя из него в виде смеси жидкости и влажного пара, поступает в испаритель. На этом цикл холодильной машины замыкается.

Ь

Ь 1

1 Ф

Я юролъФ

Фиг Я

Составитель И.Аллагуов .

Редактор С.Лисина Техред М. Надь Корректор М. Самборская

Заказ 7133/30 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4