Способ регулирования теплового режима подземных сооружений

 

Изобретение относится к горному делу н м.б. использовано для кондиционирования воздуха в подземных соору жениях различного назначения. Цель изобретения - повышение эффективности регулирования теплового режима за счет использования для отвода тепла конденсации холодильного агента вещества , изменяющего свое агрегатное состояние. Охлаждают воздух .хладоносителем, циркулирующим между испарителем холодильной машины и воздухоохладителем . Тепло конденсации холодильного агента отводят охлаждающей водой, для чего последнкю пропускают через помещенный в полости слой зластичных газонепроницаемых капсул. Они заполнены веществом с т-рой фазового превращения, равной т-ре охлаждающей воды после -конденсатора , и теплотой фазового перехода, определяемой из соотнощения с учетом удельной теплоемкости, плотности воды и вещества, заполняющего капсулы , а также с учетом т-ры охлаждающей воды после конденсатора и начальной т-ры охлажданидей воды, заполняющей полости. Для восстановления потенциала вещества, заполняющего капсулы, их охлаждают водой. Последнюю предварительно пропускают через горные породы с т-рой, не превосходящей фазового превращения вещества. Использование способа позволяет сократить объем полостей, служащих для хранения охлажданяцей воды, что приводит к снижению затрат. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 41075 A l цр 4 Е 21 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4140008/22-03 (22) 29. 10. 86 (46) 30.11.88. Бюл. 1tt 44 (71) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова (72) С.Г.Гендлер (53) 622.418.(088,8) (5б) Щербань А,Н. и др. Руководство по регулированию теплового режима шахт. М.: Недра, 1977, с. 85.

Гусев,В.С. Методы теплотехнических расчетов по обеспеченяо микроклимата в сооружениях гражданской обороны. М.: Стройиздат, 1975, с. 136. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО

РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к горному делу н м.б. использовано для кондиционирования воздуха в подземных соору. жениях различного назначения. Цель изобретения — повышение эффективности регулирования теплового режима за счет использования для отвода тепла конденсации холодильного агента вещества, изменяющего свое агрегатное состояние. Охлаждают воздух хладоносителем, циркулирующим между испарителем холодильной машины и воздухоохладителем. Тепло конденсации холодильного агента отводят охлаждающей водой, для чего последнкио пропускают через помещенный в полости слой эластичных гаэонепроницаемых капсул.

Они заполнены веществом с т-рой фазового превращения, равной т-ре охлаждающей воды после -конденсато-. ра, и теплотой фазового перехода, определяемой из соотношения с учетом удельной теплоемкости, плотности воды и вещества, заполняющего капсулы, а также с учетом т-ры охлаждающей воды после конденсатора и начальной т-ры охлаждающей воды, заполняющей полости. Для восстановления потенциала вещества, заполняющего капсулы, их охлаждают водой. Последнюю предварительно пропускают через горные породы с т-рой, не превосходящей фазового превращения вещества.

Использование способа позволяет сок- sack ратить объем полостей, служащих для хранения охлаждающей воды, .что при- ф» водит к снижению затрат. 1 з.п. ф-лы, 1

4Р

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кондиционирования воздуха в подземных сооружениях различного назначе5 ния э

Цель изобретения — повышение эффективности регулирования теплового режима.

Повьпнение эффективности регулирова-lg иия теплового режима подземных сооружений достигается темр чта oxJIBRpa10 щую воду пропускают через помещенный в полости слой эластичных газанепроницаемлх капсул, заполненных ве- 15 ществом с температурой фазового превращения, равной температуре охлажда= ющей воды после конденсатора.

Выбор типа вещества, испсльзуемого для заполнения капсул, в каждом 20 конкретном случае зависит от вида холодильного агента, температуры его конденсации, объема полости и требуемого периода непрерывной работы xo" лодильнсй машины, Во всех случаях 25 аккумулирующая способность единицы объема полости, заполненной капсулами с веществом, должно быть вышее, чем единица объема воды. При пористости слоя капсул m теплоемкостях воды и вещества С и С, их плотностях р и р» теплоте фазового перехода б, температуре фазового перехода Т и = tî„è начальной температуре охлаждающей воды t это условие будет выполняться s случае

ШСЖГА+(1 Ш)(Св + )Гв Ь С4Pk

"оя о (1) д0

Решая неравенство (1) относительно величины 5 получим: б С (— - 1)(t - ) (2)

Сspa

На чертеже показана одна из возможных схем реализации способа регулирования теплового режима подземных собружений.

Схема включает в себя подземное сооружение 1, воздухоохладитель 2, насос для циркуляции хладоносителя

3, испаритель холодильной машины 4, компрессор 5, .:конденсатор 6, насос

55 для обеспечения циркуляции охлаждающей конденсатор воды 7, полости 8, эластичные газонепроницаемые капсулы с веществом 9, трубопровод для ахлаждающей воды 10, вентили 11 и 12, каналы 13 горный массив 14, насосы для прокачки воды через каналы в горном массиве 15.

Способ осуществляется следующим образам.

Воздух, движущийся па подземному сооружению 1, охлаждается в ваздухосхладнтеле 2 в результате тенлаобмена с хладаносителем, с помощью насоса 3, циркулирующего между испарителем 4 и всздухасхладителем 2. Теплота„ отобранная от воздуха, в испарителе 4 передается холодильному агенту, пары которого поступают в компрессор 5, а из него в конденсатор

6. Охлаждение rrapoa холодильного агента при открытых вентилях 11 и закрытых 12 первой полости 8 (вентили ll и 12 всех остальных полостей

8 закрыты) осуществляется водой„ циркулирующей с помощью насоса 7 по трубопроводу 10 между первой полостью

8, заполненной эластичными гаэонепраьпщаемымн капсулами с веществом 9, и конденсатором 6. Б результате этсга пары холодильного агента канденсируются в образующийся после дросселиравання кипящей жидкости влажный насыщенный пар поступает в испаритель

4, где охлаждает хладаноситель. Охлаждающая вода, поступающая в конденсатор 6, имеет температуру „.

В процессе теплаабмена с парами холодильного агента ана нагревается и с температурой t „ поступает в полость

8, заполненную капсулами с веществам 9, температура фазового перехода которого также равна Т >,= t „. Результатом теплаобмена охлаждающей во-, ды с веществам, содержащимся в капсулах 9, является переход его в иное агрегатное состояние, сопровождающееся поглощением тепла и снижением температуры водя да начальной температуры . С этой температурой охлаждающая вода вновь поступает в конденсатор 6. Время функционирования единичной полости а объемом V при расходе охлаждающей воды G составляет (. = 1, (:ШШ-- - Се)Сьр6

m(t.,„- t, ) с„р „ (3)

При истечении времени а вентили

11 у первой полости 8 закрываются, 3 144 а вентили 12 открываются, и с помощью насоса 15 организуется циркуляция воды с температурой t „между первой полостью 8 и системой каналов 13, выполненных в горном массиве 14 с температурой t, меньшей чем t,„ .

В процессе движения по канапам 14 вода принимает температуру t и, попадая в полость 8, охлаждает содержащееся в канапах 9 вещество до температуры t,, приводя его в первоначальное агрегатное состояние.

Время восстановления рабочего потенциала вещества, содержащегося в капсулах 9 первой полости 8, примерно соответствует времени с, В период восстановления рабочего потенциала, содержащегося в капсулах

9 первой полости 8 вещество, отвод тепла конденсации осуществляется охлаждающей водой из второй полости 8.

Дпя этого вентили ll открываются, а вентили 15 закрываются . Полости

Ш и IV резервные и вентили 11 и 15 у ннх все зто время закрыты.

Пример. В подземном сооружении установлена холодильная машина холодопроизводительностью 28 кВт, работающая на холодильном агенте

Фреон-12. Температура испарения Фреона-12 278 К, температура конденсации

313 К. Коэффициент отношения тепло» вой мощности отводимой в конденсаторе, к холодопроиэводительиости машины 1,13. Начальная температура охлаждающей воды 298 К, а температура охлаждающей воды после конденсатора

308 К. Пористость слоя эластичных газонепроницаемых капсул, заполняющего полости 0,45. Объем полости

50 м . Теплоемкость и платность охлаждающей воды С», = 4,19 ° 10 Дж/кг, К, l0 кг/м . Необходимо осуществить выбор вещества для заполнения капсул и установить время работы каждой ПОлости р.

Определяют тепловую нагрузку на конденсатор холодильной машины

20 1,13 = 22,6 кВт.

Используя неравенство (2) определяют необходимую величину теплоты фазового перехода вещества. При этом ориентировочно примем С 2,26«.

"l0 Дж/кг. К, p = 0,9 10 кг/м .

4 19 ° 10 10 б 2 26 10 (-,, 26 10 10 — 1)

10 "(308-298) = 19,3 ° 10 Дж/кг. з

Так как б дсыжно быть больше

19,3 кДж/кг, то в качестве вещества для заполнения капсул выбираем эфир

15 с G = 377 кДж/кг.

Вычисляют по формуле (3) время

377 10 (1-0 45 308-298+ 2 26 -10)„

0,45 (308-298)

„2 26 10 0 9 ° 10

4,19 10 10

Таким образом, переключение конденсатора 6 с одной полости на дру" гую необходимо выполнять через кажЗо дые 133 ч

= 5,41 10 м /с.

Вычисляют расход Охлаждающей воды

Як

Сн ж (to„-t ) 22 б 10

4,19 10 10 (308-298) =47810 С 133ч.

0 45 50

5,41 10 44

Применение предлагаемого способа регулирования теплового режима позво-. ляет осуществить эксплуатацию системы кондиционирования воздуха в под35 земных сооружениях без транспортировки теплоты конденсации холодильного агрегата на поверхность, и кроме того, сократить объем полостей, со40

0 держащих в горном массиве, служащих для хранения охлаждающей воды, что . приведет к снижению затрат.

Формула изобретения

1. Способ регулирования теплового режима подземных сооружений, включающий охлаждение воздуха хладоноси" телем, циркулирующим между испарите50 лем холодильной машины и воздухоох" ладителем, и отвод тепла конденсации холодильного .. агента охпаждающей водой, циркулирующей между кондечсатором холодильной машины и размещенными в горном массиве гидроизолированными

55 полостями, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования теппового ре жима за счет использования для отвода

5 l44) nV5 тепла конденсации холодильного агента вещества, изменяющего свое агрегатное состояние, охлаждающую воду пропускают через помещенный в полости слой эластичных гаэонепроницаемых капсул, заполненных веществом с температурой фазового превращения, равной температуре охлаждающей воды после конденсатора, и теплотой фазового перехода, определяемой по соотно шению

6 С (— *- — — l)(t - ) э С,.р, ex o где 6 — теплота фазового перехода, Дж/кг;

tî„- t0- температура охлаждающей воды после конденсатора и начальная температура охлаждающеи воды, заполняющей полости, К;

С„,С и о - соответственно удельные теплоемкости и плотности воды и вещества, заполняющие капсулы, Дж/кг.К

1О и кг/м

2. Способ по и,1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью восста" новления потенциала вещества, заполняющего капсулы, их охлаждают водой, б которую предварительно пропускают через горные породы с температурой, не превосходящей температуру фазового превращения вещества.

Составитель И.Аллагулов

Техред Л.Олийнык

Корректор M.Øàðoøè

Редактор И.Сегляник

Тираж 426

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская .наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 6258/36

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4