ПАРОЭЖЕКТОРНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК F25B1/06 F25B1/08 

Изобретение относится к области холодильной техники с использованием пароэжекторных холодильных машин и предназначено для холодоснабжения и кондиционирования воздуха автономных объектов.

Известен способ регенеративного подогрева питательной воды в струйном подогревателе, включающий в себя подачу пара в турбогенератор, отбор пара из турбогенератора, отвод в конденсатор, подачу конденсата из конденсатора и пара, отобранного из турбогенератора, в струйный аппарат с конденсацией пара в струйном аппарате и нагревом за счет этого конденсата с последующей подачей подогретого конденсата в диаэратор и далее в котел-парогенератор (Патент РФ N 2115831, Бюл. N 20 от 20.07.98 г.).

Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологиях с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов ("Энергетика Петербурга" /газета/, N 5 (11) от 25.05.99 г. ). Однако ранее пароводяной насос-подогреватель в холодильных машинах не применялся.

Известна схема пароэжекторной холодильной машины, включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник (испаритель), конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, питательный насос перед парогенератором и дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) в холодильнике (Чечеткин А.В., Занемонец Н. А. Теплотехника /Учеб. для хим.-техн. вузов/. - М.: Высшая школа, 1986, стр. 105). Однако на привод питательного насоса требуется подвод электроэнергии, то есть наличие энергосети или автономного источника электроэнергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении холодильного коэффициента пароэжекторной холодильной машины за счет уменьшения энергозатрат на собственные нужды и снижении массогабаритных характеристик машины.

Для достижения этого технического результата пароэжекторная холодильная машина, включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник, дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике, снабжена после парогенератора пароперегревателем, через который проходят продукты сгорания топлива, пароводяным насосом-подогревателем, установленным после эжектора, питательным баком, связанным с входом и выходом пароводяного насоса-подогревателя, причем между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, при этом линия конденсата, идущая из пароводяного насоса-подогревателя в холодильник, дополнительно к дроссельному клапану снабжена регулирующим клапаном и теплообменником-охладителем, через который проходит система охлаждения, а через нижнюю часть холодильника проходит замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом и потребителем холода.

Введение в состав пароэжекторной холодильной машины пароперегревателя, пароводяного насоса-подогревателя, с входом и выходом которого связан питательный бак, теплообменника-охладителя в линии, идущей от пароводяного насоса-подогревателя к холодильнику, через нижнюю часть которого проходит замкнутый контур холодной воды с потребителем холода, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования пара для замены питательного насоса и предварительного подогрева конденсата перед парогенератором.

На чертеже изображена пароэжекторная холодильная машина по схеме Кириллова.

Холодильная машина включает в себя парогенератор 1, в топке которого сжигается топливо, пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, эжектор 3, пароводяной насос-подогреватель 4, питательный бак 5, связанный с входом и выходом пароводяного насоса-подогревателя 4, при этом выходная линия 6 имеет регулирующий клапан 7. Вход эжектора 3, кроме пароперегревателя 2, связан с верхней частью холодильника 8, с которой также связан пароводяной насос-подогреватель 4 с помощью линии 9, содержащей регулирующий клапан 10, теплообменник-охладитель 11 с системой охлаждения 12 и дроссельный вентиль 13. Через нижнюю часть холодильника 8 проходит замкнутый контур холодной воды 14 с насосом 15 и потребителем холода 16. Между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 4 установлены обратные клапаны соответственно 17, 18.

Пароэжекторная холодильная машина работает следующим образом.

Тепло, возникшее при сгорании топлива в топке парогенератора 1, передается воде, в результате чего она испаряется с образованием пара. Пар из парогенератора 1 поступает в пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, где пар перегревается с повышением давления. Затем перегретый пар поступает в эжектор 3, что вызывает отсос холодного пара из холодильника 8. Из эжектора 3 смесь горячего и холодного пара поступает в пароводяной насос-подогреватель 4, куда одновременно поступает вода из питательного бака 5. В пароводяном насосе-подогревателе 4 за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением конденсата с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача конденсата в парогенератор 1 по линии 6 с регулирующим клапаном 7 в питательный бак 5 и в верхнюю часть холодильника 8. В результате образовавшегося из-за отсоса холодного пара в эжектор 3 вакуума в верхней части холодильника 8 часть конденсата после пароводяного насоса-подогревателя 4 по линии 9 через регулирующий клапан 10, теплообменник-охладитель 11, где конденсат охлаждается за счет теплообмена с системой охлаждения 12, и дроссельный вентиль 13 попадает в верхнюю часть холодильника 8, где частично испаряется в вакууме, а остальная часть конденсата охлаждается. Эта часть конденсата циркулирует по замкнутому контуру холодной воды 14 с помощью насоса 15, проходя через потребитель холода 16. Для регулирования направления движения пара между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 6 устанавливаются обратные клапаны 17 и 18.

Источники информации
1. Патент РФ N 2115831, Бюл. N 20 от 20.07.98 г.

2. "Энергетика Петербурга" /газета/, N 5 (11) от 25.05.99 г.

3. Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника: Учеб. для хим. -техн. вузов. - М.: Высшая школа, 1986, стр. 105 - прототип.

Тепло, возникшее при сгорании топлива в топке парогенератора, передается воде, которая испаряется с образованием пара. Пар из парогенератора через пароперегреватель поступает в эжектор, отсасывая холодные пары из холодильника. Затем смесь горячих и холодных паров поступает в пароводяной насос-подогреватель. Одновременно с паром в пароводяной насос-подогреватель поступает вода из питательного бака. В пароводяном насосе-подогревателе происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением подогретого конденсата с высокой температурой и давлением. Конденсат подается в парогенератор, в питательный бак и верхнюю часть холодильника. Конденсат в холодильнике частично испаряется. Остальная часть конденсата охлаждается. Эта часть конденсата циркулирует по замкнутому контуру холодной воды, проходя через потребитель холода. Для регулирования направления движения пара между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем устанавливаются обратные клапаны. Использование изобретения позволит повысить холодильный коэффициент машины за счет снижения энергозатрат и сократить ее массогабаритные характеристики. 1 ил.

Пароэжекторная холодильная машина, включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник, дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике, отличающаяся тем, что снабжена после парогенератора пароперегревателем, через который проходят продукты сгорания топлива, пароводяным насосом-подогревателем, установленным после эжектора, питательным баком, связанным с входом и выходом пароводяного насоса-подогревателя, причем между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, при этом линия конденсата, идущая из пароводяного насоса-подогревателя в холодильник, дополнительно к дроссельному клапану снабжена регулирующим клапаном и теплообменником-охладителем, через который проходит система охлаждения, а через нижнюю часть холодильника проходит замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом и потребителем холода.