СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОВОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ И ПАРОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК F25B1/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способу работы паровой холодильной машины и конструкции паровой холодильной машины, оснащенной компрессором, и может найти применение во всех отраслях промышленности, где используется искусственный холод.

Ближайшим аналогом изобретения в части способа является способ работы паровой холодильной машины, включающий протекающие последовательно процессы кипения жидкого хладагента при низкой температуре, подогрев паров хладагента после испарителя перед всасыванием в компрессор, сжатие паров в компрессоре, отвод теплоты сжатия пара и теплоты конденсации в конденсаторе и дросселирование жидкого хладагента в испаритель (см. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины, Москва, Пищевая промышленность, 1977, с.21-23).

Известен холодильный компрессор (см. а.с. СССР N1204892, F 25 B 31/02, 1984), выполненный в виде герметичного контура и размещенного в нем цилиндра с охлаждающей рубашкой, имеющего выходной патрубок и глушители, установленные на всасывающей и нагнетательной магистралях компрессора, и патрубок подвода охлаждающей среды, в котором каждый глушитель снабжен охлаждающим кожухом, соединенным с охлаждающей рубашкой цилиндра посредством капиллярной трубки, а патрубок подвода охлаждающей среды подсоединен к охлаждающим кожухам.

К недостаткам известного устройства следует отнести необходимость оснащения и соединение охлаждающего кожуха каждого глушителя с охлаждающей рубашкой цилиндра посредством капиллярной трубки, при том что патрубок подвода охлаждающей среды подсоединен к охлаждающим кожухам. Поскольку параметры пара, поступающего через патрубки и глушители всасывающей и нагнетательной магистралей компрессора, принципиально различны, параметры охлаждающей среды в соответствующих охлаждающих рубашках также различны, что исключает равномерность и одинаковость работы капиллярных трубок от охлаждающих кожухов глушителя к охлаждающей рубашке цилиндра. Тем самым не обеспечивается стабильность и стационарность режима охлаждения цилиндра компрессора.

Ближайшим аналогом изобретения в части устройства является паровая холодильная машина, содержащая установленные в замкнутом контуре циркуляции хладагента испаритель, компрессор, расположенный в герметичном кожухе, конденсатор и дроссель-вентиль (см. а. с. СССР N 1252613, кл. F 25 B 1/00, 1985).

К недостаткам известной паровой машины следует отнести недостаточное охлаждение картера компрессора из-за ограниченного объема образующего конденсата водяных паров, поскольку количество образующегося конденсата не способно отвести то количество теплоты, которое выделяется при работе компрессора.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение энергетической эффективности паровых холодильных машин, оснащенных герметичными компрессорами, путем использования паров хладагента низкого давления в интервале температур от температуры кипения до температуры окружающей среды для внесения охлаждения и снижения энергетических потерь в компрессоре вследствие отвода к жидкому хладагенту, подаваемому из конденсатора в герметичный кожух, теплоты от компрессора.

Поставленная задача решается согласно заявляемому способу работы паровой холодильной машины, включающему последовательно протекающие процессы кипения жидкого хладагента при низкой температуре, подогрев паров хладагента после испарителя перед всасыванием в компрессор, сжатие перегретых паров в компрессоре, отвод теплоты сжатия пара и теплоты конденсации в конденсаторе и дросселирование жидкого хладагента в испаритель, достигается тем, что компрессор погружают в жидкий хладагент, подаваемый из конденсатора, сжатие паров хладагента в компрессоре начинают с температуры, равной температуре окружающей среды, и образовавшиеся снаружи компрессора пары хладагента отводят в конденсатор.

Поставленная задача согласно заявляемой паровой холодильной машине, содержащей установленные в замкнутом контуре циркуляции хладагента испаритель, компрессор, расположенный в герметичном кожухе, конденсатор и дроссель-вентиль и осуществляющей заявляемый способ работы, достигается тем, что она снабжена теплообменником-охладителем, установленным между испарителем и кожухом, при этом герметичный кожух компрессора и конденсатор дополнительно соединены жидкостным и паровым трубопроводами и герметичный кожух оснащен дистанционными указателями уровня, связанными с соленоидным вентилем, установленным на жидкостном трубопроводе между конденсатором и герметичным кожухом компрессора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема заявляемой холодильной машины, на фиг. 2 - изображение согласно заявляемому способу работы паровой холодильной машины цикла холодильной машины на T-S диаграмме для хладагента.

Холодильная машина (по фиг. 1), в которой осуществляется заявляемый способ, содержит установленные в замкнутом контуре циркуляции хладагента испаритель 1, теплообменник-охладитель 2, герметичный кожух 3, электродвигатель 4, компрессор 5, конденсатор 6, дроссель-вентиль 7, и дополнительно установлен жидкостной трубопровод 8, на котором установлен соленоидный вентиль 9, соединяющий конденсатор 6 с герметичным кожухом 3, и подсоединенный к герметичному кожуху 3 паровой трубопровод 10, связанный с конденсатором 6, и на герметичном кожухе 3 установлены дистанционные указатели уровня 11 и 12, связанными с соленоидным вентилем 9.

Холодильная машина согласно фиг. 1 и 2 осуществляет заявляемый способ следующим образом.

Жидкий хладагент охлаждает внешнее тело в испарителе 1 в процессе кипения при низкой температуре Т_о (процесс 6-1¹), после чего пары хладагента состояния 1¹ в теплообменнике-охладителе 2 охлаждают внешнее тело от температуры, большей или равной окружающей среды Т_о.с, до температуры, близкой к Т_о. Таким образом, пары подогреваются до состояния точки 1, характеризуемой температурой, равной (или близкой) температуре Т_о.с.

Компрессор 4 сжимает пары (процесс 1-3), теплота сжатия отводится через корпус компрессора 5 жидким хладагентом, который находится в герметичном кожухе 3 компрессора 5.

Из кожуха 3 сжатый пар состояния точки 3 поступает в конденсатор 6, где пар конденсируется (процесс 3-4-5), после чего жидкий хладагент через дроссель-вентиль 7 (процесс 5-6) возвращается в испаритель 1.

Из конденсатора 6 жидкий хладагент через соленоидный вентиль 9 по трубопроводу 8 поступает в герметичный кожух 3 для охлаждения компрессора 5 во время работы холодильной машины, а образовавшиеся пары поступают по трубопроводу 10 в конденсатор 6.

При остановке холодильной машины дистанционный указатель уровня 11, установленный на кожухе 3, подает импульс на закрытие соленоидного вентиля 9, для исключения залива герметичного кожуха 3 жидким хладагентом. После пуска в работу холодильной машины и выпаривания из кожуха 3 некоторой массы жидкого хладагента дистанционный указатель уровня 12 подает импульс на открытие соленоидного вентиля 9, что обеспечивает подачу жидкого хладагента из конденсатора 6 в герметичный кожух 3.

Размещение компрессора в герметичном кожухе, заполненном жидким хладагентом, позволяет наряду с охлаждением внешнего тела в теплообменнике 2 осуществлять при необходимости внутреннее (регенеративное) охлаждение хладагента (процесс 5-7), что позволит существенно сократить дроссельные потери в дроссель-вентиле 7, снизить массовый расход хладагента в контуре циркуляции паровой холодильной машины и, соответственно, массогабаритные показатели компрессора и герметичного кожуха, показатели компрессора и герметичного кожуха паровой холодильной машины.

Таким образом, использование заявляемого способа работы паровой холодильной машины в заявляемой паровой холодильной машине позволяет поддерживать постоянный температурный уровень герметичного холодильного компрессора, в результате чего обеспечивается:
- снижение затрат мощности на привод компрессора из-за повышения энергетических характеристик (коэффициента подачи) и снижения электрических потерь на валу герметичного холодильного компрессора;
- увеличение надежности электроизоляции электродвигателя и замедление разрушения неметаллических материалов компрессора;
- поддержание постоянной потребляемой мощности компрессора независимо от изменения температуры перегрева паров на всасывание в компрессор;
- повышение общей энергетической эффективности паровой холодильной машины (холодильного коэффициента) из-за увеличения общей холодопроизводительности путем использования дополнительного охлаждения внешнего тела от температуры Т_о.с до температуры Т_о при снижении затрат мощности на привод компрессора.

В способе работы паровой холодильной машины компрессор погружают в жидкий хладагент, подаваемый из конденсатора. Сжатие паров хладагента в компрессоре начинают с температуры, равной температуре окружающей среды. Образовавшиеся снаружи компрессора пары хладагента отводят в конденсатор. Паровая холодильная машина содержит установленные в замкнутом контуре испаритель, теплообменник-охладитель, компрессор, расположенный в герметичном кожухе, конденсатор и дроссель-вентиль. Герметичный кожух компрессора и конденсатор дополнительно соединены жидкостным и паровым трубопроводами. Герметичный кожух снабжен дистанционными указателями уровня, связанными с соленоидным вентилем, установленным на жидкостном трубопроводе между конденсатором и герметичным кожухом. Использование изобретения позволит повысить энергетическую эффективность паровых холодильных машин. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы паровой холодильной машины, включающий протекающие последовательно процессы кипения жидкого хладагента при низкой температуре, подогрев паров хладагента после испарителя перед всасыванием в компрессор, сжатие паров в компрессоре, отвод теплоты сжатия пара и теплоты конденсации в конденсаторе и дросселирование жидкого хладагента в испаритель, отличающийся тем, что компрессор погружают в жидкий хладагент, подаваемый из конденсатора, сжатие паров хладагента в компрессоре начинают с температуры, равной температуре окружающей среды, и образовавшиеся снаружи компрессора пары хладагента отводят в конденсатор. 2. Паровая холодильная машина, содержащая установленные в замкнутом контуре циркуляции хладагента испаритель, компрессор, расположенный в герметичном кожухе, конденсатор и дроссель-вентиль, отличающаяся тем, что снабжена теплообменником-охладителем, установленным между испарителем и кожухом, при этом герметичный кожух компрессора и конденсатор дополнительно соединены жидкостным и паровым трубопроводами и герметичный кожух оснащен дистанционными указателями уровня, связанными с соленоидным вентилем, установленным на жидкостном трубопроводе между конденсатором и герметичным кожухом компрессора.