ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F25B11/00 F25B9/04 

Изобретение относится к области холодильной техники, именно к холодильным установкам, работающим на газообразном хладагенте.

В процессе работы холодильной камеры на наружных поверхностях охлаждающих батарей происходит нарастание инея и льда, которые ухудшают теплообмен. В современных холодильных установках удаление льда и инея производится следующим образом. В часть батарей прекращается подача хладагента с низкой температурой и подается сжатый в компрессорах хладагент с высокой температурой и при этом происходит оттаивание инея и льда на поверхностях холодильных батарей [Кулаковский А.И. Ремонт и эксплуатация холодильных установок, М., Высшая школа, 1992, с. 216-217].

Аналогом данной холодильной установки является воздушная турбохолодильная установка [авторское свидетельство СССР 1495601, кл. F 25 В 11/00, 1989] , содержащая циркуляционный контур, турбокомпрессор, турбину, трехполостной теплообменник, сепаратор, линию слива конденсата, дроссель, воздухозаборник с фильтром, сепаратор, увлажнитель и водяную емкость.

К недостаткам данной установки можно отнести потребление энергии на сжатие хладагента и применение систем увлажнения воздуха, что усложняет конструкцию и ее эксплуатацию.

Следующим аналогом данной холодильной установки также является воздушная турбохолодильная установка [авторское свидетельство СССР 1262218, кл. F 25 В 11/00, 1986] . Установка содержит циркуляционный контур, турбокомпрессор, турбину, трехполостной теплообменник, сепаратор, линию слива конденсата, вихревую трубу, фильтр, регулирующие вентили и дроссель.

К недостаткам данной установки можно отнести потребление энергии для повышения давления хладагента.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является воздушная холодильная машина [авторское свидетельство СССР 1043435, кл. F 25 В 11/00, 1983], содержащая компрессор, охладитель, отделитель влаги, регенератор высокого давления, детандер, электродвигатель, холодильную камеру, регенератор низкого давления, контур циркуляции раствора соли, позиционный регулятор, исполнительный механизм, теплообменник, датчик концентрации раствора, насос и регулирующий вентиль.

К недостаткам данной установки можно отнести затраты энергии на привод компрессора и насоса, а также применение системы контроля концентрации соли в растворе, циркулирующем в регенераторе.

Задача изобретения - увеличение энергосбережения на предприятиях энергетической отрасли народного хозяйства за счет выработки электроэнергии и холода при редуцировании газа на газораспределительных пунктах и станциях.

Поставленная задача решена тем, что холодильная установка, содержащая холодильную камеру, детандер, в отличие от прототипа, содержит вихревую трубу, присоединенную к линии подачи газа перед детандером и связанную линией горячего потока с холодильной камерой, а линией холодного потока - с выходом из холодильной камеры, редукционное устройство и аварийный клапан, подключенные к линии подачи газа параллельно холодильной камере, детандеру и вихревой трубе, а также электрогенератор, установленный на одном валу с детандером.

Существо холодильной установки пояснено чертежом, где изображена принципиальная технологическая схема.

Холодильная установка содержит детандер 1, расположенный на одном валу с электрогенератором 2 и связанный линией подачи газа с холодильной камерой 3, вихревую трубу 4, подключенную к линии подачи газа перед детандером 1 и к холодильной камере 3, редукционное устройство (дроссель) 5, аварийный клапан 6, подключенные к линии подачи газа параллельно холодильной камере 3, детандеру 1 и вихревой трубе 4.

Холодильная установка работает следующим образом.

Природный газ, подаваемый в котельную с начальным давлением 0,6...1,3 МПа, поступает в детандер 1, где происходит его расширение до уровня давления 0,105. ..0,17 МПа с понижением температуры [Роддатис К.Ф. Котельные установки, М., Энергия, 1977, с. 155]. При этом внутренняя энергия газа преобразуется в механическую работу на валу турбины детандера, которая в свою очередь преобразуется в электрическую энергию в генераторе 2. Далее газ поступает в охлаждающие батареи холодильной камеры 3, где производится охлаждение продуктов, и направляется в газовые горелки котлов. При проведении ремонтных или профилактических работ холодильной камеры или детандера газ может быть расширен в редукционном устройстве (дросселе) 5. На случай аварийных ситуаций предусмотрен аварийный клапан 6, через который природный газ может быть выброшен в атмосферу.

В предлагаемом изобретении для повышения температуры хладагента, используемого для оттаивания инея и льда на наружных поверхностях охлаждающих батарей, предложено использовать вихревую трубу 4. Для этого при проведении оттаивания часть используемого в котельной газа подается в детандер 1, а другая часть подается в вихревую трубу 4, в которой поток разделяется на холодную и горячую части. Температура горячей части достаточно высока и составляет 50...75^oС [Мартынов А.В., Бродянский В.А. Что такое вихревая труба? М. , Энергия, 1976, с. 3]. Эта часть потока после прохождения внутри охлаждающих батарей холодильной камеры смешивается с основным потоком газа и подается в горелки топок. Уровень температуры холодной части потока газа из вихревой трубы составляет примерно 0^oС. Поэтому в данной схеме эту часть потока смешивают с потоком газа, покидающим холодильную камеру.

Предлагаемое изобретение дает возможность наиболее полно использовать энергию давления газа магистральных трубопроводов, которая в настоящее время рассеивается на газораспределительных станциях и пунктах при редуцировании давления газа с величины магистрального уровня до уровня, необходимого потребителю. Оно базируется на существующей газораспределительной системе котельных цехов ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ и крупных котельных.

Республика Башкортостан (РБ) располагает более 130 газораспределительными пунктами, обеспечивающими подачу газа многочисленным потребителям, расходующим ежесуточно 55 млн. нм³ газа.

Расчеты показывают, что при редуцировании давления в детандерах двумя ступенями с 60...55 атм до 12...6 атм и с 2...6 атм до 3...1 атм, можно получить 1,2 МВт на каждый млн. нм³/сутки расхода газа без затрат топлива и экологически чистым способом. Кроме того, при расширении газа в детандерах вырабатывается холод, который используется в холодильных установках.

Изобретение относится к области холодильной техники. В холодильной установке, работающей на газообразном хладагенте, последовательно установлены детандер и холодильная камера. Параллельно детандеру и холодильной камере, а также друг другу установлены вихревая труба, связанная линией горячего потока с холодильной камерой, а линией холодного потока - с выходом из холодильной камеры, редукционное устройство и аварийный клапан. Использование изобретения позволит увеличить энергосбережение на предприятиях энергетической отрасли народного хозяйства за счет выработки электроэнергии и холода при редуцировании газа на газораспределительных пунктах и станциях. 1 ил.

Холодильная установка, содержащая холодильную камеру, детандер, отличающаяся тем, что содержит вихревую трубу, присоединенную к линии подачи газа перед детандером и связанную линией горячего потока с холодильной камерой, а линией холодного потока - с выходом из холодильной камеры, редукционное устройство и аварийный клапан, подключенные к линии подачи газа параллельно холодильной камере, детандеру и вихревой трубе, а также электрогенератор, установленный на одном валу с детандером.