СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХЛАДАГЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК F25B43/00 F25B45/00 

Изобретение относится в первую очередь к системам регенерации хладагентов и, в частности, к системам, в которых отсутствует необходимость использования охлаждающей воды или внешних электрических нагревателей.

Системы, применяемые для регенерации хладагентов, обычно содержат средства водяного или воздушного охлаждения, которые используются в технологическом процессе. Из-за малых размеров и производительности систем регенерации, используемых в современной промышленности, производственным энергоносителям (воздух, вода, тепло от внешних электрических нагревателей и т. д. ) не уделяют особого внимания. Однако использование таких энергоносителей накладывает определенные ограничения на размеры системы с практической точки зрения. Скорость регенерации хладагентов также является очень важным фактором для этих систем.

В частности, в современных системах дистилляции и регенерации хладагентов загрязненный хладагент подают в камеру дистилляции, где электрические нагреватели, управляемые терморегулятором, подключенным к внешнему источнику, расположены ниже уровня жидкости, который образуется потоком загрязненного хладагента. Камера естественно содержит и дренажную систему для отвода загрязнений. Указанные нагреватели вызывают кипячение загрязненного хладагента и образование его пара над уровнем жидкости в камере. Горячий пар поступает в компрессор и затем в холодильник с водяным охлаждением и выходит оттуда в виде дистиллированного хладагента. Функционирование холодильника с водяным охлаждением и его управление осуществляют путем регулирования расхода охлаждающей воды на входе и на выходе. Поэтому современные системы для образования пара загрязненного хладагента в больших количествах потребляют охлаждающую воду (или воздух), а также электрическую энергию от внешнего источника. При этом, чем больше размеры системы, тем большее количество таких энергоносителей (вода, воздух и/или электричество) будет требоваться, что практически ограничивает размеры системы, которую можно в действительности реально создать.

Например, из патента США 3478529, 1969, известен способ регенерации хладагента, включающий подачу жидкого загрязненного хладагента в камеру дистилляции, кипячение его в камере с образованием над ним пара хладагента, сжатие пара в компрессоре с образованием горячего газа, подачу последнего в спиральный змеевик, погруженный в загрязненный хладагент, и последующий отвод газа в холодильник.

Недостатком известного способа является отсутствие регулирования температуры дистилляции с использованием потока горячего газа и, следовательно, недостаточная экономичность. Устранение этого недостатка является задачей настоящего изобретения.

Указанная задача решается тем, что в способе регенерации хладагента, включающем подачу жидкого загрязненного хладагента в камеру дистилляции, кипячение его в камере с образованием над ним пара хладагента, сжатие пара в компрессоре с образованием горячего газа, подачу последнего в спиральный змеевик, погруженный в загрязненный хладагент, и последующий отвод газа в холодильник, измеряют температуру в камере, в результате измерения управляют клапаном, направляющим поток указанного горячего газа в змеевик или в отводной трубопровод в обход камеры.

Дополнительно можно селективно отводить жидкий хладагент.

Холодильником можно управлять с помощью дополнительного терморегулятора с использованием результата измерения температуры на выходе из указанного холодильника.

Кроме того, из патента США 3478529, 1969, известно устройство для регенерации хладагента, содержащее камеру дистилляции с частями для жидкости и газа, средства подачи жидкости в часть камеры для жидкости, средства отвода пара, находящегося в части камеры для пара, компрессор для сжатия пара, спиральный змеевик, расположенный внутри камеры для нагрева загрязненного жидкого хладагента с образованием пара, и холодильник для приема горячего газа и вывода дистиллированного хладагента. Устройство обладает тем же недостатком, что и способ, который оно реализует. Задачей изобретения является устранение этого недостатка.

Указанная задача решается тем, что устройство для регенерации хладагента, содержащее камеру дистилляции с частями для жидкости и газа, средства подачи жидкости в часть камеры для жидкости, средства отвода пара, находящегося в части камеры для пара, компрессор для сжатия пара, спиральный змеевик, расположенный внутри камеры для нагрева загрязненного жидкого хладагента с образованием пара, и холодильник для приема горячего газа и вывода дистиллированного хладагента, дополнительно снабжено средствами измерения температуры жидкого загрязненного хладагента в камере, терморегулятором, управляемым средствами для измерения температуры, клапаном, управляемым терморегулятором, отводным трубопроводом, отходящим от указанного клапана, при этом холодильник выполнен с возможностью приема потока горячего газа как из спирального змеевика, так и из отводного трубопровода.

Указанная камера может содержать средства отвода жидкости.

Система регенерации хладагента включает камеру дистилляции, в которую поступает загрязненный хладагент. Процесс дистилляции заключается в пропускании пара, находящегося в камере над уровнем жидкости, через компрессор, содержащий масляный сепаратор, а затем обратно через змеевик, расположенный в камере дистилляции. Клапан, регулирующий температуру, селективно разделяет поток из компрессора между змеевиком в камере дистилляции и отводным трубопроводом в зависимости от температуры в камере дистилляции. Температуру пара в отводном трубопроводе регулируют таким образом, чтобы предотвратить перенос влаги с дистиллированным паром хладагента и точно установить высоту уровня жидкости в камере дистилляции. Высота уровня жидкого хладагента является функцией температуры и давления, критичной для регулирования и предотвращения перетекания жидкости из компрессора.

Жидкость из змеевика и отводной поток подают во вспомогательный холодильник для отвода тепла, выделяемого компрессором. В холодильнике образуется дистиллированный хладагент, который выводят через нагнетательный клапан. Таким образом, газ, который выходит из компрессора и потом проходит по змеевику, расположенному в камере дистилляции, отдает свое тепло, обеспечивая процесс дистилляции. Загрязненный хладагент нагревается змеевиком и образует над жидкостью в камере дистилляции пар, непрерывно поступающий в компрессор, из которого в свою очередь непрерывно отводится через змеевик горячий газ.

Другие задачи, отличительные признаки и достоинства настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания предпочтительного и вместе с тем не более чем иллюстративного варианта конструкции со ссылками на прилагаемый рисунок, который представляет собой схематическое изображение системы, включающей устройство для реализации способа согласно настоящему изобретению.

Как можно видеть из рисунка, способ и устройство согласно настоящему изобретению позволяют осуществить кипение загрязненного хладагента в дистилляционной камере без применения внешних электрических нагревателей. Более того, указанные устройство и способ предусматривают конденсацию сжатого пара хладагента без применения охлаждающей воды и регулирование температуры путем дросселирования пара хладагента.

Дистилляция начинается с подачи загрязненного хладагента в направлении, указанном стрелкой 10, через входной трубопровод 12 и нагнетательный клапан 14. Далее загрязненный жидкий хладагент 20 поступает в камеру дистилляции 16, где устанавливается его уровень 18. Для отвода жидких загрязнений камера снабжена дренажной трубкой 21. Спиральный змеевик 22 погружен ниже уровня 18 жидкого загрязненного хладагента. В центре змеевика 22 или около него расположена термопара 24, предназначенная для измерения температуры дистилляции с целью ее регулирования терморегулятором 26. В свою очередь терморегулятор управляет положением трехходового клапана 28 таким образом, чтобы установить постоянное значение температуры дистилляции, равное приблизительно 30 ^oF. Клапан 28, регулирующий температуру, таким образом управляет потоком в отводном трубопроводе 30, что пар, накапливающийся в полости 32 камеры 16 дистилляции над уровнем 18 жидкости подается по трубопроводу 34 в компрессор 36. В результате из компрессора 36 через его выходной трубопровод поступает горячий газ, проходящий через трехходовой клапан 28, управляемый терморегулятором 26. В тех случаях, когда термопара 24, например, фиксирует температуру в камере дистилляции выше 30 ^o F, поток горячих газов из компрессора 36 будет пропускаться через отводной трубопровод 30. И наоборот, в тех случаях, когда термопара фиксирует температуру ниже 30^o F, поток горячих газов будет направляться, как указывает стрелка 40, в спиральный змеевик 32.

Из рисунка и данного описания можно также видеть, например, что если термопара 24 фиксирует некоторые значения температуры вблизи 30 ^oF, то горячий газ из компрессора будет частично поступать в отводной трубопровод, а частично в спиральный змеевик для поддержания температуры 30^oF.

В любом случае суммарный поток, состоящий из потоков через отводной трубопровод 30 и спиральный змеевик 22, протекающих соответственно в направлениях, указанных стрелками 42 и 44, будет проходить через вспомогательный холодильник 46 и регулирующий давление клапан 48, образуя на выходе дистиллированный хладагент, поступающий в направлении стрелки 50. В другом конструктивном исполнении дополнительный терморегулятор управляет холодильником 46, регулируя температуру на выходе из холодильника.

Из сказанного следует, что в особенности для чрезвычайно больших систем регенерации, обеспечение которых охлаждающей водой или воздухом является неэкономичным и неэффективным, регулирование температуры дистилляции согласно настоящему изобретению позволяет использовать пар, образующийся в камере дистилляции, для нагревания загрязненной жидкости с помощью спирального змеевика 22 с образованием большего количества пара, а также с последующим выходом горячего газа из компрессора для продолжения процесса согласно настоящему изобретению. Применения внешних электрических нагревателей не требуется. При этом для достаточной конденсации пара хладагента в камере дистилляции, согласно настоящему изобретению, требуется только небольшой дополнительный холодильник 46 с воздушным охлаждением для рассеяния тепла, вырабатываемого компрессором 36, который содержит масляный сепаратор. В соответствии с этим для конденсации хладагента холодильники с воздушным или водяным охлаждением не требуются.

При использовании устройства и способа согласно настоящему изобретению можно регенерировать приблизительно от восемнадцати до ста тысяч фунтов хладагента за восьмичасовой рабочий день, в отличие от известного способа с производительностью около тысячи пятисот фунтов за восьмичасовой рабочий день.

Указанное устройство позволяет реализовать способ регенерации хладагента в соответствии с рисунком и описанием, однако, описание не следует понимать как ограничение изобретения, область которого соответствует приведенной формуле изобретения.

В устройстве для регенерации хладагента трубопровод отвода горячих газов соединен с регулятором температуры дистилляции жидкости, поддерживающим очень низкую величину температуры для предотвращения переноса влаги и установки уровня жидкости. Камера дистилляции содержит теплообменную систему и систему вывода дистиллированного хладагента, а также входной трубопровод для подачи загрязненного хладагента. Пар, образующийся над жидкостью в камере, отводится компрессором, из которого через спиральный змеевик, погруженный в жидкость в камере дистилляции, выводят горячие газы. Компрессор может периодически подавать газы по трубопроводу в обход спирального змеевика в соответствии с управляющими сигналами терморегулятора. В любом случае при прохождении потока либо через отводной трубопровод, либо через змеевик небольшой холодильник с воздушным охлаждением рассеивает тепло, вырабатываемое компрессором. Данная система не требует холодильников с воздушным или водяным охлаждением, обычно применяемых для конденсации хладагента, и/или внешних электрических нагревателей. 2 c. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ регенерации хладагента, включающий подачу жидкого загрязненного хладагента в камеру дистилляции, кипячение его в камере с образованием над ним пара хладагента, сжатие пара в компрессоре с образованием горячего газа, подачу последнего в спиральный змеевик, погруженный в загрязненный хладагент, и последующий отвод газа в холодильник, отличающийся тем, что измеряют температуру в камере, в результате измерения управляют клапаном, направляющим поток указанного горячего газа в змеевик или в отводной трубопровод в обход камеры. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно селективно отводят жидкий хладагент. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодильником управляют с помощью дополнительного терморегулятора с использованием результата измерения температуры на выходе из указанного холодильника. 4. Устройство для регенерации хладагента, содержащее камеру дистилляции с частями для жидкости и газа, средства подачи жидкости в часть камеры для жидкости, средства отвода пара, находящегося в части камеры для пара, компрессор для сжатия пара, спиральный змеевик, расположенный внутри камеры для нагрева загрязненного жидкого хладагента с образованием пара, и холодильник для приема горячего газа и вывода дистиллированного хладагента, отличающееся тем, что оно снабжено средствами измерения температуры жидкого загрязненного хладагента в камере, терморегулятором, управляемым средствами для измерения температуры, клапаном, управляемым терморегулятором, отводным трубопроводом, отходящим от указанного клапана, при этом холодильник выполнен с возможностью приема потока горячего газа как из спирального змеевика, так и из отводного трубопровода. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанная камера содержит средства отвода жидкости.