ВОЗДУШНАЯ ТУРБОХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к воздушным турбохолодильным установкам, предназначенным для одновременного получения холода и тепла.

Известна воздушная турбохолодильная установка, содержащая компрессор, диффузор с улиткой, теплообменник, выполненный в виде отдельного модуля, закрепленного на раме машины. Воздух из компрессора по диффузору поступает в выходную улитку и по внешнему воздухопроводу поступает в теплообменник. Из теплообменника по внешнему воздухопроводу поступает во входную улитку турбодетандера, где расширяясь по выходному диффузору турбодетандера направляется к потребителю.

Недостатком известных устройств является то, что при наличии специальных входных и выходных устройств, внешних воздухопроводов увеличиваются потери давления воздуха, а также увеличиваются габаритные размеры и массы установки [1].

Известна также установка кондиционирования воздуха, являющаяся наиболее близкой к предлагаемой, которая содержит компрессор с приводом, теплообменник с патрубками подвода и отвода воздуха (охлаждающей среды), детандер, обечайку, присоединенную к патрубку отвода среды из теплообменника, вентиляторное лопаточное колесо и направляющий аппарат, причем компрессор размещен внутри обечайки.

Недостатком этой установки является отсутствие возможности:
- регулирования температуры воздуха на выходе из турбогенератора путем отключения из работы отдельных секций теплообменника;
- оперативного и периодического осмотра состояния теплообменника в процессе эксплуатации и замены их в случае необходимости, что существенно снижает ее потребительские и технические возможности.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования температуры воздуха за турбодетандером, а также повышения технологичности изготовления и эксплуатационного обслуживания.

Это достигается тем, что в воздушной турбохолодильной установке, содержащей последовательно расположенные по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами, а также внутренний и наружный корпуса, теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах, соединенных с корпусами телескопически, каналы прохода воздуха для охлаждения выполнены с переменным сечением по длине теплообменника.

На фиг. 1 изображена схема установки с осевым входом воздуха в теплообменник.

На фиг. 2 изображена схема установки с радиальным входом воздуха в теплообменник.

На фиг. 3 изображена схема сечения теплообменника с осевым входом воздуха.

На фиг. 4 изображена схема сечения теплообменника с радиальным входом воздуха, выполненного из отдельных секций.

Воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор 1, спрямляющий аппарат 2, соединенный с компрессором 1, наружный корпус 3 и внутренний корпус 4 диффузора 5, соединенных со спрямляющим аппаратом 2, теплообменник 6 телескопически соединен передним фланцем 7 с внутренним корпусом 4 дуффузора 5, задним фланцем 8 теплообменник 6 телескопически соединен с наружным корпусом 9 и с наружным корпусом 10 входного устройства 11 турбодетандера 12, выходной диффузор 13.

Теплообменник 6 с осевым входом воздуха выполнен из двух полуколец 14, стянутых фланцами 15.

Теплообменник 6 с радиальным входом воздуха может быть выполнен из отдельных секций 16, например, прямоугольной формы, с уплотнителями 17 пространства между секциями 16.

Секции 16 теплообменника 6 расположены на определенном диаметре и крепятся на переднем фланце 7 и заднем фланце 8.

Воздушная турбохолодильная установка работает следующим образом. Воздух сжимается в компрессоре 1 и нагреваясь через спрямляющий аппарат 2 по диффузору 5 направляется в теплообменник 6, охлаждается, например, водой до определенной температуры и поступает в турбодетандер 12, где расширяясь охлаждается до требуемой температуры и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

Из фиг. 1 и фиг. 3 видно, что воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осевой диффузор 5, а затем в осевом направлении поступает в теплообменник 6, выполненный из двух полуколец 14, стягивающихся фланцами 15, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройства 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

При таком исполнении более трудно изготовить гнутые по окружности теплообменные профили (трубы с оребрением) теплообменника 6.

Чтобы повысить технологичность изготовления теплообменника 6 (см. фиг. 2, 4), его можно изготавливать из отдельных секций 14 прямоугольной формы, расположенных на определенном диаметре и закрепленных на фланцах 7 и 8.

Воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осерадиальный диффузор 5, из которого попадает в воздушное пространство, образованное теплообменником 6 и наружным кожухом 9. Здесь сжатый воздух в радиальном направлении распределяется по отдельным секциям 16 теплообменника 6, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройство 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

Для более равномерного распределения воздуха по длине теплообменника он может быть выполнен с переменным сечением для прохода воздуха по длине теплообменника - чем дальше от входа, тем больше проходное сечение для воздуха, т. е. чем дальше от входа, тем меньше сопротивление для прохода воздуха.

Такое выполнение установки позволяет повысить удобство обслуживания, а также повысить технологичность изготовления. Кроме того, имеется возможность регулирования температуры воздуха за счет возможности отключения отдельных секций.

В воздушной турбохолодильной установке последовательно расположены по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами. Теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах. Фланцы соединены с корпусами телескопически. Каналы прохода воздуха для охлаждения могут быть выполнены с переменным сечением по длине теплообменника. Использование изобретения позволит регулировать температуру воздуха за турбодетандером, а также повысить технологичность изготовления и эксплуатационного обслуживания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Воздушная турбохолодильная установка, содержащая последовательно расположенные по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами, а также внутренний и наружный корпусы, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах, соединенных с корпусами телескопически. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каналы прохода воздуха для охлаждения выполнены с переменным сечением по длине теплообменника.