СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СИСТЕМЫ ХЛАДОТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНОЙ Российский патент 1997 года по МПК F25B25/02 

Изобретение может быть применено в холодильной технике, в системах хладотеплоснабжения предприятий, пищевой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Повышение холодопроизводительности системы хладотеплоснабжения с парокомпрессионной холодильной машиной (ПКХМ) актуально, например, на промышленных предприятиях, где выпуск продукции зависит от поддержания неизменной холодопроизводительности ПКХМ в течение года, т.е. тогда, когда в летний период требуется увеличение холодопроизводительности по сравнению с зимним.

Само по себе изменение холодопроизводительности ПКХМ при смене периодов года обусловлено устойчивым изменением температуры среды (например, атмосферного воздуха), охлаждающий конденсатор ПКХМ, что приводит, при прочих равных условиях, к изменению давления конденсации, а следовательно, и коэффициента подачи компрессора, и к изменению температуры жидкого рабочего вещества ПКХМ (например, аммиака) перед дросселированием, а значит, и удальной холодопроизводительности ПКХМ, вследствие изменения дроссельных потерь.

Известен способ повышения холодопроизводительности ПКХМ, в частности, при смене периодов года (см. книгу Мальгина Е.В. и др. Холодильные машины и установки. М. Пищепромиздат, 1980, с. 259-260). Этот способ заключается в увеличении количества параллельно работающих компрессоров при смене зимнего периода года летним, т.е. способ заключается в осуществлении циркуляции дополнительного количества рабочего вещества ПКХМ. Описанный способ обуславливает увеличение экологического загрязнения окружающей среды токсичным рабочим веществом (например, аммиаком), вследствие неабсолютной герметичности ПКХМ.

Известен и другой способ повышения холодопроизводительности (см. патент США НР 4471630, кл. 62/175, 1984, фиг. 1), заключающийся тоже в увеличении количества циркулирующего рабочего вещества, но это увеличение осуществляют путем включения в работу дополнительной холодильной машины с тепловым приводом (абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины), в контуре которой циркулирует нетоксичное рабочее вещество, и посредством этой машины предварительно охлаждают промежуточный хладоноситель ПКХМ. Описанный способ обуславливает меньшее, чем вышеприведенный, экологическое загрязнение окружающей среды, однако все же имеет недостаток, заключающийся в невысокой экономичности, обусловленной снижением в летний период коэффициента подачи компрессора и удельной холодопроизводительности ПКХМ, вследствие повышения давления конденсации и температуры жидкого рабочего вещества перед дросселированием, соответственно.

Наиболее близким к настоящему изобретению аналогом является последний из вышеописанных способов, который и следует выбрать в качестве прототипа, поскольку он характеризуется наиболее близкой к заявляемому изобретению совокупностью признаков среди известных способов, т.е. содержит такие сходные признаки, как увеличение количества циркулирующего рабочего вещества в системе путем включения дополнительной холодильной машины с нетоксичным рабочим веществом при смене зимнего периода года летним.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении экономичности системы хладотеплоснабжения и уменьшении ее экологически вредного воздействия на окружающую среду.

Эта задача решается тем, что предлагается способ повышения холодопроизводительности системы хладотеплоснабжения с парокомпрессионной холодильной машиной (ПКХМ), заключающийся в увеличении количества циркулирующего рабочего вещества в системе путем включения в работу дополнительной холодильной машины с тепловым приводом, в контуре которой циркулирует нетоксичное рабочее вещество, в котором, согласно изобретению, посредством испарения рабочего вещества в контуре холодильной машины с тепловым приводом, осуществляют параллельно предварительное охлаждение промежуточного хладоносителя ПКХМ и переохлаждение рабочего вещества в контуре ПКХМ после его конденсации перед дросселированием. Кроме того, данным изобретением предусматривается параллельно с переохлаждением или последовательно переохлаждению рабочего вещества в контуре ПКХМ после его конденсации перед дросселированием охлаждение рабочего вещества в контуре ПКХМ при его конденсации также посредством испарения рабочего вещества в контуре холодильной машины с тепловым приводом.

Кроме того, данным изобретением предлагается для привода дополнительной холодильной машины с тепловым приводом в летний период использовать тепловую энергию, которая потреблялась в зимний период для другой цели, например, на отопление, либо использовать для привода дополнительной холодильной машины с тепловым приводом вторичные энергетические ресурсы бросовое низкопотенциальное тепло.

На чертеже изображена схема ПКХМ в системе хладотеплоснабжения, реализующая заявляемое изобретение.

При этом позициями на схеме обозначены следующие элементы: 1 аммиачный холодильный компрессор ПКХМ; 2 конденсатор ПКХМ; 3 ресивер жидкого аммиака под давлением; 4 переохладитель жидкого аммиака; 5, 6 дроссельные вентили; 7 высокотемпературный испаритель ПКХМ; 8 дополнительный переохладитель аммиака; 9 низкотемпературный испаритель ПКХМ; 10 потребитель высокотемпературного холода; 11 испаритель АБХМ; 12 емкость с промежуточным хладоносителем; 13 циркуляционный насос хладоносителя; 14 - запорные вентили; 15 АБХМ; 16 генератор АБХМ; 17 потребитель теплоты в зимний период года; 18 запорно-регулирующие вентили; 19 теплоноситель системы хладотеплоснабжения.

Для наглядности схема изображена без излишней, в данном случае, детализации отдельных ее элементов, в частности АБХМ, источника тепла в контуре теплоносителя.

Функционирование системы хладотеплоснабжения вполне очевидно на приведенной схеме. Следует лишь указать, в каких элементах этой схемы реализуются вышеперечисленные новые, по отношению к прототипу, признаки заявляемого изобретения:
1. Посредством испарителя (поз. 11) АБХМ и переохладителя (поз. 4) ПКХМ, а также насоса (поз. 13) и соответствующим образом переключенных вентилей (поз. 14) осуществляется операция переохлаждения рабочего вещества в контуре ПКХМ после его конденсации перед дросселированием путем испарения рабочего вещества в контуре АБХМ.

2. Посредством испарителя (поз. 11) АБХМ и конденсатора (поз. 2) ПКХМ, а также насоса (поз. 13) и соответствующим образом переключения вентилей (поз. 14) осуществляется охлаждение рабочего вещества в контуре ПКХМ при его конденсации путем испарения рабочего вещества в контуре АБХМ.

Посредством соответствующего переключения вентилей (поз. 14) осуществляется либо только первая из перечисленных новых, по отношению к прототипу, операций заявляемого способа, либо только вторая, либо обе одновременно, причем в последнем случае операции могут осуществляться либо параллельно, либо последовательно. При этом тепловая энергия для привода АБХМ поступает в генератор (поз. 16) АБХМ посредством теплоносителя (поз. 19) от источника теплоты системы хладотеплоснабжения (на схеме не показан) путем соответствующего переключения вентилей (поз. 18) со ставшего ненужного в летний сезон отопления (поз. 17) на параллельный обогрев генератора АБХМ.

Как известно, минимальный потенциал тепловой энергии для привода АБХМ составляет около 70^oC в машинах с одноступенчатой генерацией раствора, что делает возможным использование для этой цели и вторичных энергетических ресурсов, наличие которых характерно для большинства предприятий пищевой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности, являющихся одновременно и хладоемкими производствами (см. книгу: Холодильные машины / Под ред. И.А. Сакуна. Л. Машиностроение, 1985, с. 490, 491).

Сказанное доказывает возможность осуществления изобретения в системах хладотеплопроизводства указанных предприятий, причем не только для повышения (стабилизации) холодопроизводительности при смене времени года (с зимы на лето), но и просто для увеличения холодопроизводительности системы хладотеплоснабжения с достижением указанных выше технических результатов.

Что же касается аппаратурного оформления элементов, реализующих упомянутые новые, по отношению к прототипу, операции охлаждения заявляемого способа, то оно не представляет затруднений, т.к. является либо типовым, либо может быть рассчитано и спроектировано по известным методикам.

Следует также отметить, что описанное выше многообразие сочетаний новых, по отношению к прототипу, признаков заявляемого изобретения (только первая, только вторая, и первая, и вторая операции охлаждения) предусмотрено с целью обеспечения возможности лучшей адаптации заявляемого способа к конкретным условиям эксплуатации и параметрам системы хладотеплоснабжения.

Использование: в холодильной технике, в системах хладотеплоснабжения предприятий пищевой, химической, нефтехимической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: способ повышения холодопроизводительности системы хладотеплоснабжения с парокомпрессионной холодильной машиной, заключающийся в увеличении количества циркулирующего рабочего вещества в системе путем включения в работу дополнительной холодильной машины с тепловым приводом, в контуре которой циркулирует нетоксичное рабочее вещество, например, путем включения в работу абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины, при этом посредством испарения рабочего вещества в контуре холодильной машины с тепловым приводом переохлаждают рабочее вещество в контуре парокомпрессионной машины после его конденсации перед дросселированием и охлаждают это вещество при его конденсации. Причем параллельно указанным переохлаждению и охлаждению рабочего вещества в контуре парокомпрессионной машины осуществляют предварительное охлаждение промежуточного хладоносителя тоже путем испарения рабочего вещества в контуре холодильной машины с тепловым приводом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ повышения холодопроизводительности системы хладотеплоснабжения с парокомпрессионной холодильной машиной, заключающийся в увеличении количества циркулирующего рабочего вещества в системе путем включения в работу дополнительной холодильной машины с тепловым приводом, в контуре которой циркулирует нетоксичное рабочее вещество, отличающийся тем, что посредством испарения рабочего вещества в контуре холодильной машины с тепловым приводом осуществляют параллельно предварительное охлаждение промежуточного хладоносителя парокомпрессионной холодильной машины и переохлаждение рабочего вещества в контуре парокомпрессионной холодильной машины после его конденсации перед дросселированием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параллельно переохлаждению рабочего вещества в контуре парокомпрессионной холодильной машины после его конденсации перед дросселированием осуществляют охлаждение рабочего вещества в контуре парокомпрессионной холодильной машины при его конденсации. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательно переохлаждению рабочего вещества в контуре парокомпрессионной холодильной машины после его конденсации перед дросселированием осуществляют охлаждение рабочего вещества в контуре парокомпрессионной холодильной машины при его конденсации. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в летний период года для привода дополнительной холодильной машины используют тепловую энергию, которая потреблялась в зимний период для другой цели, например на отопление, и которая поэтому оказывается свободной в летний период вся или частично, когда отопление не требуется или по крайней мере требуется не в том количестве, что и в зимний период. 5. Способ по одному из пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве тепловой энергии для привода дополнительной холодильной машины используют вторичные энергетические ресурсы бросовое низкопотенциальное тепло.