ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F25B7/00 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к каскадным холодильным установкам, входящим в состав испытательных термокамер.

Известны каскадные холодильные установки, содержащие два каскада: верхний и нижний, соединенные посредством конденсатора-испарителя, а в нижнем каскаде испаритель, установленный в термокамере для производства холода.

Однако эксплуатация этих установок требует высоких энергозатрат, так как получение испытательных режимов в термокамере обеспечивается работой холодильной установки только в двухкаскадном режиме независимо от величины температурного режима испытания в термокамере.

Наиболее близкой к изобретению является каскадная холодильная установка, содержащая два каскада: верхний и нижний с установленным в термокамере для получения холода испарителем нижнего каскада. В этой холодильной установке с целью получения холода в широком диапазоне температур паровая полость конденсатора каскада через соленоидный вентиль соединена с всасывающей стороной компрессора.

Однако в этой холодильной установке любой температурный режим испытаний в термокамере обеспечивается ее работой только в двухкаскадном режиме, что также ведет к высоким энергетическим затратам эксплуатации холодильной установки.

Цель изобретения повышение экономичности холодильной установки за счет использования работы холодильной установки как в однокаскадном, так и в двухкаскадном режиме для обеспечения испытательного режима в термокамере.

Для этого холодильная установка, содержащая верхний и нижний каскады, соединенные посредством конденсатора-испарителя, причем испаритель нижнего каскада для производства холода размещен в термокамере, а в верхнем каскаде на всасывающей линии компрессора установлен регенеративный теплообменник, снабжена автономным двухфазным термосифоном, испаритель которого размещен в термокамере, а конденсатор включен в верхний каскад между конденсатором-испарителем и регенеративным теплообменником.

На чертеже представлена схема каскадной холодильной установки.

Холодильная установка содержит конденсатор-испаритель 1, соединяющий верхний каскад, включающий компрессор 2, конденсатор 3, регенеративный теплообменник 4 и терморегулирующий вентиль 5, с нижним каскадом, содержащим компрессор 6, регенеративный теплообменник 7, терморегулирующий вентиль 8, размещенный в термокамере 9 испаритель 10, а также автономный двухфазный термосифон 11 с испарителем 12, размещенным в термокамере 9, и конденсатором 13, охлаждаемым хладагентом верхнего каскада.

Холодильная установка работает следующим образом.

При пуске холодильной установки хладагент верхнего каскада нагнетается компрессором 2 в конденсатор 3, где пары хладагента охлаждаются до состояния насыщения и конденсируются. Жидкий хладагент подается в ресивер (на чертеже не показан), а затем через вентили и фильтр (на чертеже не показаны) в регенеративный теплообменник 4, где происходит переохлаждение его за счет холодных паров хладагента, которые отсасываются из конденсатора-испарителя 1. Переохлажденный хладагент поступает в терморегулирующий вентиль 5, в котором дросселируется до давления кипения в конденсатор-испарителе 1. В межтрубном пространстве конденсатора-испарителя 1 хладагент кипит, конденсируя пары хладагента нижнего каскада, поступающие по внутренним трубам конденсатора-испарителя 1. Пары хладагента верхнего каскада отсасываются из конденсатора-испарителя 1 через регенеративный теплообменник 4 и конденсатор 13 термосифона 11 компрессором 2. Двухфазный термосифон 11 работает в замкнутом испарительно-конденсаторном цикле. В испарителе 12 жидкий хладагент кипит, отбирая тепло термокамеры 9. При этом в испарителе 12 давление повышается и пар по паровой трубке поднимается в конденсатор 13 термосифона 11, где охлаждается хладагентом верхнего каскада холодильной установки и конденсируется, поэтому давление в конденсаторе 13 падает.

Наличие перепада давления обеспечивает непрерывную самоциркуляцию хладагента в контуре термосифона 11. Жидкий хладагент из конденсатора 13 по жидкостной трубке поступает вновь в испаритель 12. Как только температура в термокамере 9 станет ниже, чем температура в конденсаторе 13 термосифона 11 (это происходит при работе обоих каскадов холодильной установки), в термосифоне 11 прекращается самоциркуляция и при дальнейшем снижении температуры весь хладагент конденсируется в испарителе 12 термосифона 11, т.е. термосифон 11 автоматически исключается из работы. В нижнем каскаде холодильной установки сконденсированный в конденсаторе-испарителе 1 хладагент поступает в регенеративный теплообменник 7, где переохлаждается парами хладагента, выходящими из испарителя 10, и поступает в терморегулирующий вентиль, в котором дросселируется до давления кипения в испарителе 10. В испарителе 10 хладагент нижнего каскада кипит, охлаждая термокамеру 9 до необходимой температуры. Компрессором 6 пары хладагента отсасываются из испарителя 10, перегреваются теплообменником 7 и нагнетаются в конденсатор-испаритель 1.

Для получения испытательных режимов в термокамере в пределах умеренного холода, например до минус 20^оС, используется работа только верхнего каскада холодильной установки. Более глубокий холод в термокамере получается при работе обоих каскадов холодильной установки. Таким образом, возможность эксплуатации предлагаемой холодильной системы в однокаскадном режиме позволяет повысить экономичность эксплуатации холодильной системы.

Использование: холодильная техника, в частности каскадные холодильные установки. Сущность изобретения: холодильная установка, содержащая верхний и нижний каскад, соединенные посредством конденсатора-испарителя 1, снабжена автономным двухфазным термосифоном 11. Испаритель 10 нижнего каскада и испаритель 12 термосифона размещены в термокамере 9, а конденсатор 13 термосифона включен в верхний каскад между конденсатором-теплообменником. 1 ил.

ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая верхний и нижний каскады, соединенные посредством конденсатора-испарителя, причем испаритель нижнего каскада размещен в термокамере, а в верхнем каскаде на всасывающей линии компрессора установлен регенеративный теплообменник, отличающаяся тем, что установка снабжена автономным двухфазным термосифоном, испаритель которого размещен в термокамере, а конденсатор включен в верхний каскад между конденсатором-испарителем и регенеративным теплообменником.