СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ В ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ КАМЕРЕ Российский патент 1995 года по МПК F25D3/10 B60P3/20 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в транспортных рефрижераторах и стационарных холодильных камерах, использующих для охлаждения груза жидкий азот.

Известен способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере путем впрыскивания жидкого азота из расходной емкости непосредственно в камеру через отверстия в коллекторном трубопроводе [1]
Недостатком данного способа охлаждения является повышенный расход азота, так как количество получаемого холода определяется здесь только разностью энтальпий жидкого и газообразного азота, связанного с понижением температуры в камере, а также недостаточная и неустойчивая циркуляция газовой смеси в камере, достигаемая лишь за счет естественной конвекции и увеличения объема азота при его испарении, что приводит к неравномерному температурному полю и, следовательно, неравномерному охлаждению груза (с возможным обмерзанием).

Наиболее близким к предлагаемому способу, выбранному в качестве прототипа является способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере, включающий подачу в него газообразного азота с принудительным перемешиванием полученного путем отбора жидкого азота из расходной емкости и испарения в рекуперативном теплообменнике за счет тепла грузового помещения [2] Подача в камеру газообразного азота и его принудительное перемешивание создают более равномерную циркуляцию газовой смеси и выравнивание температурного поля, в результате чего груз охлаждается быстрее и равномернее.

Недостаток данного способа состоит в том, что сохраняется повышенный расход азота, связанный с поднятием давления в расходной емкости с целью вытеснения жидкого азота в теплообменнике и усложняется регулирование (поддержание) давления в емкости, что снижает надежность работы устройства для осуществления способа, а, следовательно, и надежность сохранности груза.

Предлагаемый способ охлаждения скоропортящихся продуктов включает подачу газообразного азота в теплоизолированную камеру, причем газообразный азот отбирают из газовой "подушки" расходной емкости при давлении самоиспарения и перед подачей в грузовой отсек пропускают через два теплообменника, один из которых (первый) размещен в грузовом помещении, другой в жидкостной фазе расходной емкости. При стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру.

Сущность изобретения заключается в следующем. Образующиеся в результате самоиспарения холодные пары из "подушки" расходной емкости направляются в теплообменник камеры, где они нагреваются за счет тепла помещения камеры, охлаждая ее. Нагретый газ поступает в змеевик расходной емкости и, охлаждаясь, нагревает жидкий азот, отчего повышается его самоиспарение, которое вновь используется на охлаждение камеры. При этом происходит саморегулирование давления в емкости и расхода газа, поступающего в теплообменник камеры. Охлажденный в змеевике газ отводится в камеру. При стабилизации температурного поля в помещении камеры часть газообразного азота направляется в камеру после первого теплообменника, снижая тем самым поступление холодных паров после змеевика. Благодаря такому способу охлаждения камеры полностью используются потенциальные возможности жидкого азота и упрощается автоматическое регулирование (поддержание давления) в расходной емкости, то есть снижается расход жидкого азота и повышается устойчивость охлаждения скоропортящихся продуктов.

Существует способ охлаждения скоропортящихся продуктов газообразным азотом с его нагревом в теплообменнике камеры и последующим охлаждением за счет расширения в детандере [2]
Однако такое независимое охлаждение усложняет устройство для осуществления способа, систему регулирования температурного режима в камере, а также эксплуатацию.

На фиг. 1 помещена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2, 3 и 4 даны расчетные зависимости изменения соответственно давления в расходной емкости, расхода азота и температуры во времени.

Устройство содержит расходную емкость 1 для жидкого азота со змеевиком 2, размещенным в жидкостной части емкости, теплоизолированную камеру 3 с теплообменником 4 и датчиком 5 температуры, трубопровод 6, соединяющий газовую подушку емкости 1 с теплообменником 4. Трубопровод 7 соединяет через вентиль 8 теплообменник 4 со змеевиком 2, который на выходной части через вентиль 9 соединен с теплообменником 10, заканчивающимся патрубком 11, размещенным в камере 3 (теплообменника 10 может и не быть). Трубопровод 7 имеет ответвление 12, направленное в камеру 3 и снабженное клапаном 13, работающим от датчика 5 температуры.

П р и м е р. Давление, расход азота, температура в камере и частота срабатывания регулирующего клапана при захолаживании и хранении скоропортящегося продукта (яблок).

Задаются следующими данными. Пусть масса жидкого азота в расходной емкости 900 кг, теплоприток к емкости 60 Вт, температура окружающей среды 40^оС, масса груза 5 т, температура груза начальная 10^оС, конечная 3 ± 1^оС. Срок хранения 4 сут.

При подаче газообразного азота из "подушки" расходной емкости 1 через теплообменник 4 и змеевик 2 и далее через патрубок 11 на выход с камеру давление в расходной емкости увеличивается (фиг. 2, участок аб), соответственно увеличивается расход (фиг. 3, участок аб) и снижается температура в камере (фиг. 4, участок аб). При регистрации датчиком 5 заданной температуры 3^оС (фиг. 4, точка б) открывается клапан 13, давление и расход падают (фиг. 2, точка с) и остаются при этих значениях в течение 1,5 сут. При этом температура в камере растет в пределах допуска (фиг. 4, участок бс).

Затем цикл повторяется, т.е. закрывается клапан 13, увеличивается расход газа через змеевик 2 (фиг. 3, участок де), увеличивается давление (фиг. 2, участок де) и падает температура (фиг. 4, участок сд) и т.д. Максимальное давление 0,114 МПа, максимальный расход 8,5 ˙ 10^-3 кг/с, поддерживаемая температура в камере 3 ± 1^оС, частота срабатывания клапана 3 раза. Общий расход азота за четверо суток 900 кг, тогда как по прототипу из условий использования только его теплоты испарения будет 1100 кг.

Расчет показывает, что при окружающей температуре 12^оС регулирование вообще не требуется, и система охлаждения становится саморегулируемой.

Предложенный способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере отличается экономичностью расхода криоагента, простотой управления и постоянством температурного поля, его устойчивостью.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в транспортных рефрижераторах, использующих для охлаждения груза жидкий азот. Сущность изобретения: способ охлаждения скоропортящихся грузов в теплоизолированной камере предусматривает отбор газообразного азота из газовой подушки расходной емкости, пропускание его через два теплообменника, первый из которых размещен в камере, а второй в жидкостной части расходной емкости, и подачу его в камеру. При стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ В ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ КАМЕРЕ, предусматривающий подачу в нее газообразного азота из расходной емкости, отличающийся тем, что газообразный азот отбирают из газовой расходной емкости и перед подачей в камеру пропускают через два теплообменника, первый из которых размещен в камере, а другой в жидкостной части расходной емкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру.