СПОСОБ РАБОТЫ ВОЗДУШНОЙ ТУРБОХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1998 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха и в холодильных системах, предназначенных для охлаждения и замораживания различных продуктов.

Известен способ работы воздушной турбохолодильной машины, состоящей из двух регенераторов, холодильной камеры, турбодетандера и компрессора, в которой прямой поток атмосферного воздуха проходит через первый регенератор, охлаждается с вымораживанием влаги на насадке регенератора, затем поступает в холодильную камеру, где подогревается, отнимая теплоту от объекта охлаждения, и идет на турбодетандер, в котором расширяется до давления ниже атмосферного и поступает во второй регенератор, охлаждая его насадку при одновременной сублимации влаги, выпавшей из прямого потока, выносит ее из регенератора, поступает на всасывание в компрессор, где сжимается до атмосферного давления и выбрасывается в атмосферу (1). Регенераторы в данной установке работают попеременно по двухпериодной схеме.

Однако в связи с тем, что прямой и обратный потоки, проходящие через регенератор, равны, а отношение давлений прямого потока к обратному около двух, то обратный поток, проходящий через насадку регенератора, не обеспечивает полный вынос отложений H₂O, выпавших на насадке, что приводит к накоплению с течением времени отложений H₂O на насадке регенератора, увеличению его сопротивления, необходимости остановки и ее отогрева.

Этого недостатка лишен способ работы турбохолодильной установки, являющийся наиболее близким техническим решением к заявляемому, предложенный в (2). Установка, работающая по этому способу, содержит турбокомпрессор, три переключающихся регенератора, работающих по трехпериодной схеме, имеющих встроенные змеевики, холодильную камеру, турбодетандер и дроссель.

Атмосферный воздух поступает в первый регенератор, где охлаждается и из него на насадке вымораживаются примеси H₂O, по выходу из регенератора основная часть прямого потока поступает в холодильную камеру, где отводит теплоту от объекта охлаждения, а меньшая часть отводится на змеевики, расположенные в насадке регенераторов, где ее подогревают до температуры, близкой к температуре окружающей среды, а затем подогретый в змеевиках поток воздуха поступает в несколько сечений второго регенератора, расположенных в зоне вымораживания H₂O, перебрасывая часть отложений H₂O с нижележащих в вышележащие сечения регенератора. В этот момент через третий регенератор проходит обратный поток, который охлаждает насадку регенератора и выносит примеси H₂O, находящиеся на насадке. Подача в зону вымораживания H₂O регенератора подогретого петлевого потока перед периодом холодного дутья позволяет перебросить часть H₂O в более теплую зону регенератора и обеспечить благоприятные условия для выноса обратным потоком снега и льда с насадки регенератора, обеспечивая его самоочистку от влаги.

Недостатком данного способа работы турбохолодильной установки является наличие змеевиков, встроенных в насадку регенераторов, и необходимость обеспечения ряда вводов петлевого потока по высоте нижней зоны регенераторов, что делает конструкцию регенераторов достаточно сложной и не дает возможности использовать для этой цели регенераторы, обычно применяемые в воздушных турбохолодильных установках, у которых насадка выполнена из галет, навитых из гофрированной алюминиевой ленты и уложенных по высоте в обечайке регенератора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - обеспечение способа работы воздушной турбохолодильной установки, при котором длительная и непрерывная работа установки достигается при использовании регенераторов более простой конструкции, что упрощает конструкцию всей установки и повышает надежность ее работы.

Указанная цель достигается тем, что в способе работы воздушной турбохолодильной установки с переключающимися регенераторами, включающем охлаждение прямого потока воздуха с вымораживанием влаги в первом регенераторе, последующее его разделение на две части, одну из которых нагревают в холодильной камере, затем расширяют в турбодетандере и в виде обратного потока подают в третий регенератор для охлаждения его насадки и выноса влаги, согласно изобретению, с целью повышения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции регенераторов, вторую часть прямого потока после первого регенератора направляют в четвертый регенератор для доохлаждения насадки после прохождения через него обратного потока, затем этот поток отводят с теплого конца четвертого регенератора, дросселируют и подают во второй регенератор, пропуская его через насадку с холодного конца до теплого.

На чертеже представлена принципиальная схема установки. Турбохолодильная установка содержит связанные между собой турбокомпрессор 1, четыре переключающихся регенератора 2-5, работающих по четырехпериодной схеме, холодильную камеру 6, турбодетандер 7, вентили 8, 9 и дроссельный вентиль 10.

Способ осуществляется следующим образом. Атмосферный воздух поступает в регенератор 2. В первый период в регенераторе 2 воздух охлаждается, отдавая теплоту насадке. Одновременно с охлаждением воздух очищается от водяных паров, которые вначале выпадают на насадке регенератора в виде конденсата, а затем в виде снега и льда. Охлажденный и очищенный от влаги воздух после регенератора 2 делят на два потока. Основная часть поступает в холодильную камеру 6, где производят отвод теплоты от объекта охлаждения. Меньшую долю воздуха отводят на регенератор 5, проходя который с холодного конца регенератора до теплого, этот поток подогревается и дополнительно доохлаждает насадку регенератора 5, через который в предыдущий период работы проходил обратный поток. По выходу этого потока из регенератора 5 он дросселируется, проходя через дроссель 10 до давления обратного потока, и поступает в регенератор 3 с холодного конца этого аппарата.

В связи с тем, что температура этого потока значительно выше температуры насадки регенератора в его нижней части, то происходит сублимация льда с поверхности насадки. Но, так как величина этого потока мала, то он сравнительно быстро охлаждается и становится насыщенными водяными парами, а при дальнейшем охлаждении из него на насадку начинает выпадать влага. Таким образом в этот период работы регенератора происходит перебрасывание влаги с нижележащих в вышележащие сечения регенератора. В процессе охлаждения этого потока его температура практически сравнивается с температурой насадки, а затем при дальнейшем движении он начинает отнимать теплоту от насадки и, повышая свою температуру, становится ненасыщенными водяными парами. Лед, а затем а капельная влага, уносятся с насадки этим потоком, но ввиду его небольшой величины очистка им насадки от влаги незначительна.

В этот же период в регенератор 4 с холодного конца поступает основной поток воздуха, который после прохождения через холодильную камеру 6 расширился в турбодетандере 7. Этот поток вакуумного воздуха отсасывается из регенератора турбокомпрессором 1, отводит теплоту от насадки, подогреваясь на выходе из аппарата до температуры, близкой к температуре воздуха, входящего в регенератор 2. Одновременно этот поток выносит из регенератора 4 оставленную на его насадке прямым потоком влагу. В зоне вымораживания влаги после переноса льда с холодного конца в глубину аппарата потоком воздуха, прошедшего через регенератор 4 в предыдущий период дутья, обратный поток в этот период работы встречает лед на насадке, где его температура выше и где максимально допустимый перепад температур между прямым и обратным потоками выше, чем действительный перепад между ними. Это обеспечивает благоприятные условия для сублимации и выноса обратным потоком льда с насадки регенераторов, при которых обеспечивается полная самоочистка регенератора от влаги.

Регулирование потока, посылаемого в холодильную камеру 6, осуществляется с помощью вентилей 8 и 9.

Источники информации
1. Н. Н. Кошкин, И.А.Сакун, Е.М.Бамбушек и др. Холодильные машины. -Л.: Машиностроение, 1985, с. 366.

2. А.с. СССР N1513346, F 25 B 11/00,1989.

В воздушной турбохолодильной установке часть прямого потока воздуха после прохождения через регенератор (2) направляют в регенератор (5) для доохлаждения насадки после прохождения через него обратного потока. После отбора этого потока с теплового конца регенератора (5) его дросселируют и направляют в регенератор (3), пропуская через насадку этого генератора с холодного конца до теплого. Изобретение повышает надежность работы турбохолодильной установки. 1 ил.

Способ работы воздушной турбохолодильной установки с переключающимися регенераторами, включающий охлаждение прямого потока воздуха с вымораживанием влаги в первом регенераторе, последующее его разделение на две части, одну из которых нагревают в холодильной камере, затем расширяют в турбодетандере и в виде обратного потока подают в третий регенератор для охлаждения его насадки и выноса влаги, отличающийся тем, что вторую часть прямого потока после первого регенератора направляют в четвертый регенератор для доохлаждения насадки после прохождения через него обратного потока, затем этот поток отводят с теплого конца четвертого регенератора, дросселируют и подают во второй регенератор, пропуская его через насадку с холодного конца до теплого.