ВИХРЕВОЙ ХОЛОДИЛЬНИК Российский патент 1997 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к кондиционированию воздуха, а именно к устройствам для получения горячего и холодного потоков воздуха и может быть использовано в холодильной технике.

Известна холодильная вихревая установка, которая содержит камеру, теплообменник для охлаждения поступающего осушенного сжатого воздуха, вихревой холодильник, диффузор, струйный эжектор и дополнительно охватывающую камеру полость, сообщающуюся через отверстия с камерой и в нижней своей части с теплообменником.

Установка содержит также второй вихревой холодильник, последовательно действующий после первого для осуществления второй ступени расширения воздуха, а также второй эжектор для увеличения адиабатического перепада давления воздуха [1]
Недостатком этой установки является необходимость использования высоких давлений газа для срабатывания его в ступенчатых схемах, что не всегда возможно по техническим причинам.

Наиболее близким к предлагаемому является двухкамерный холодильник, содержащий включенные в циркуляционный контур компрессор, охладитель, дроссели, установленные перед испарителями холодильной и морозильной камер, эжектор и вихревую трубу, сопловой ввод которой подключен к выходу охладителя, камера энергетического разделения снабжена охлаждающей рубашкой, выход холодного потока подключен посредством одной полости первого дополнительно установленного двухполостного теплообменника к дросселю морозильной камеры, а выход горячего потока вихревой трубы подключен к дросселю холодильной камеры посредством одной полости второго дополнительно установленного двухполостного теплообменника, вторая полость которого включена в циркуляционный контур между выходом холодильной камеры и входом в охлаждающую рубашку, выход которой подключен к рабочему соплу эжектора, камера смешения которого подключена к выходу морозильной камеры, а его выход подключен посредством второй полости первого двухполостного теплообменника к входу компрессора [2]
К недостаткам известного технического решения относятся необходимость выравнивания температур потоков, недостаточная компактность и высокий уровень шума.

Предлагается в вихревом холодильнике, содержащем последовательно установленные компрессор, теплообменник и вихревую трубу с вводом, подключенным к выходу теплообменника, и с выходами горячего и холодного потоков воздуха, эжектор и холодильную и морозильную камеры, предусмотреть фильтр-осушитель, глушитель шума, теплообменник-утилизатор, аккумуляционной плитой с змеевиками, дополнительным выходом горячего потока из вихревой трубы и блоком автоматического регулирования холодильным процессом, при этом фильтр-осушитель включить между компрессором и теплообменником, вход эжектора подключить к выходу горячего потока воздуха вихревой трубы, вход глушителя шума подключить к выходу из эжектора, выход последнего к выходу в теплообменник-утилизатор, вводы блока автоматического регулирования связать с выходами холодного потока из вихревой трубы, а выходы с выходами морозильной и холодильной камер через аккумуляционную плиту, расположенную между камерами.

Предложенный вихревой холодильник позволит расширить область его применения и упростить конструкцию без использования фреона.

На чертеже предложена схема вихревого холодильника.

Холодильник содержит воздушный компрессор 1, фильтр-осушитель воздуха 2, например, цеолитом марки NaA-2МШ, трубчатый теплообменник 3, вихревую трубу 4 с выходами 5, 6, 7 холодного воздуха и 8 горячего воздуха. Выходы холодного воздуха связаны с морозильными камерами 9, 10, 11, через аккумуляционную плиту 12 с змеевиками (на чертеже не показано), расположенную между морозильными камерами 9, 10, 11. Под корпусом, объединяющим морозильные камеры, с боковых, задней, верхней и нижней сторон размещена тепловая изоляция, например, из пенополиуретана. Управление морозильными камерами осуществляется через блок автоматического регулирования 13 с панелью управления (на чертеже не показано). Для отсасывания от морозильных камер отработанного холодного воздуха и горячего потока воздуха из вихревой трубки введен эжектор 14. Для обеспечения комфортных условий в соответствии с требованиями санитарных норм по шуму в бытовых помещениях за эжектором установлен глушитель шума 15. С целью утилизации остаточного тепла горячего воздуха для приготовления горячей воды для бытовых нужд смонтирован теплообменник-утилизатор 16.

Для работы холодильника в режиме "Оттаивание" предусмотрен выход горячего воздуха 17 с дросселем 18. Дроссель 19 служит для перекрытия выхода 8 при работе холодильника в режиме "Оттаивание".

Установка работает следующим образом.

Воздушный компрессор 1 забирает атмосферный воздух, сжимает его до давления Pc 0,6 0,8 мПа и подает в фильтр-осушитель 2, а затем в трубчатый теплообменник 3, где охлаждается до Tc 293 К, отработанным в холодильных камерах 9, 10, 11 холодным воздухом. Пройдя фильтр-осушитель 2 и теплообменник 3 и приобретя необходимую скорость, влажность и температуру воздух поступает в вихревую трубу 4 и закручивается. Охладившиеся при этом околоосевые слои вихря выводятся (Tx 235 К-240 К и давление Px 0,1 мПа) через выходы 5, 6, 7 к холодильным камерам 9, 10, 11, достигая с помощью блока автоматического регулирования 13 следующие температуры в них, например: t9 -24^oC, t10 -15^oC, t11 5^oC, и циркулируют по змеевикам аккумуляционной плиты 12. Затем, с помощью эжектора 14 отработанный холодный воздух возвращается в теплообменник 3, охлаждает подающийся из компрессора 1 атмосферный воздух до To 293 К и подсасывается в камеру смешения эжектора 14, куда поступают нагревшиеся в вихревой трубе 4 периферийные слои вихря через выход 8 и дроссель 19. В эжекторе происходит смешение потоков с одновременным выравниванием давления и температуры, и через глушитель шума 15 смесь поступает в теплообменник-утилизатор 16, где происходит утилизация остаточного тепла. Возможны два варианта использования этого остаточного тепла:
1) подогрев воды для бытовых нужд;
2) Подогрев воздуха для воздушного отопления помещений в зимнее время.

Работа блока автоматического регулирования 13 осуществляется по величине давления холодного воздуха, выходящего из вихревой трубы 4. При этом достигается требуемая степень расширения 0,1, что обеспечивает наиболее экономичный режим работы вихревой трубы при давлении 0,6 0,8мПа.

Оттаивание холодильника производится двумя способами:
1) ручное оттаивание путем отключения компрессора;
2) подача горячего воздуха в каждую камеру холодильного шкафа из вихревой трубы 4 через выход 17, при этом дроссель 18 открывается, а дроссель 19 перекрывается.

Сбор талой воды осуществляется в поддоны или соответствующие емкости (на чертеже не показано).

Источники информации
1. Авт. свид. СССР N 117187, МКИ F 25 B 9/08, 1958
2. Авт. свид. СССР N 1652772, МКИ F 25 B 9/02, опубл. 1991 прототип.

Использование: в кондиционировании воздуха, а именно в устройствах для получения горячего и холодного потока воздуха и в холодильной технике. Сущность изобретения: вихревой холодильник содержит компрессор, вихревую трубу с выходами холодного и горячего потока воздуха, вводом, подключенным к выходу теплообменника, эжектор холодильную и морозильную камеры, дополнительно введены фильтр осушки, ввод которого подключен к выходу компрессора, а выход к вводу теплообменника перед вихревой трубой, блок автоматического регулирования холодильным процессом, вводы которого связаны с выходами холодного потока из вихревой трубы, а выходы с вводами морозильной и холодильных камер, и глушитель шума, связанный своим вводом с эжектором, ввод которого связан с выходом горячего потока воздуха вихревой трубы, а выход с теплообменником. Кроме того, вихревая труба дополнительно содержит выход для горячего потока при работе холодильника в режиме "Оттаивания", а морозильная и холодильные камеры - аккумуляционную плиту. 1 ил.

Вихревой холодильник, содержащий последовательно установленные компрессор, теплообменник и вихревую трубу с вводом, подключенным к выходу теплообменника, и с выходами горячего и холодного потоков воздуха, эжектор и холодильную и морозильную камеры, отличающийся тем, что холодильник снабжен фильтром-осушителем, глушителем шума, теплообменником-утилизатором, аккумуляционной плитой с змеевиками, дополнительным выходом горячего потока из вихревой трубы и блоком автоматического регулирования холодильным процессом, при этом фильтр-осушитель включен между компрессором и теплообменником, вход эжектора подключен к выходу горячего потока воздуха вихревой трубы, вход глушителя шума подключен к выходу из эжектора, выход последнего к выходу в теплообменник-утилизатор, вводы блока автоматического регулирования связаны с выходами холодного потока из вихревой трубы, а выходы с выходами морозильной и холодильных камер через аккумуляционную плиту, расположенную между камерами.