ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК F25B43/04 F25B1/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к компрессионным хладоновым холодильным машинам.

Известна холодильная машина, содержащая последовательно соединенные друг с другом компрессор, конденсатор, испаритель, при этом между конденсатором и испарителем размещен эжектор, в который из конденсатора поступает жидкий хладагент, на выходе хладагента из эжектора установлен сепаратор, в котором происходит разделение хладагента на жидкую и газообразную фракции. Газообразный хладагент выводится из сепаратора и подается на всасывание в компрессор, жидкий хладагент из сепаратора поступает в испаритель. Часть жидкого хладагента отводится из сепаратора через патрубок и попадает на устройство для понижения давления. Внутри сепаратора размещен теплообменник, соединенный с устройством для понижения давления, с помощью которого между хладагентом, выходящим из устройства для понижения давления, и находящимся внутри сепаратора жидким хладагентом осуществляется процесс теплообмена (акцептованная заявка Японии 61-52902, кл. F 25 В 1/00, опубл. 15.11.86).

Однако данная холодильная машина не предусматривает системы воздухоотделения, кроме того, подача хладагента из сепаратора в испаритель возможна только под действием гидростатического столба жидкости.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по технической сущности и количеству сходных существенных признаков является холодильная установка, содержащая циркуляционный контур, в котором установлены компрессор, конденсатор, теплообменник-выпариватель, регенеративный теплообменник, первый регулирующий вентиль, гидроциклон цилиндрического типа, второй регулирующий вентиль, установленный между теплообменником-выпаривателем и гидроциклоном цилиндрического типа, и испаритель (патент РФ 2115069, кл. F 25 В 1/00, опубл. 10.07.98).

Недостатком известной холодильной установки является необходимость значительных энергетических затрат на выработку холода, поскольку требует создания повышенного давления и высокой температуры конденсации из-за большого количества воздуха, присутствующего в конденсаторе. В случае выпуска скопившегося воздуха непосредственно из конденсатора вместе с воздухом в атмосферу выпускается 25-50% фреонов, которые загрязняют окружающую среду и разрушают озоновый слой.

Задача, решаемая изобретением, - понижение давления и температуры конденсации, повышение надежности работы и экологической безопасности холодильной установки за счет удаления воздуха из конденсатора.

Поставленная задача решается тем, что в известной холодильной установке, содержащей циркуляционный контур, в котором установлены компрессор, конденсатор, теплообменник-выпариватель, регенеративный теплообменник, первый регулирующий вентиль, гидроциклон цилиндрического типа и испаритель, а также второй регулирующий вентиль, размещенный на линии между теплообменником-выпаривателем и гидроциклоном, согласно изобретению установка дополнительно снабжена системой воздухоотделения, включающей эжектор, установленный между теплообменником-выпаривателем и регенеративным теплообменником и сообщенный с конденсатором, а также соединенные последовательно дополнительный регенеративный теплообменник и воздухоотделитель, установленные на обводной линии между регенеративным теплообменником и регулирующим вентилем, при этом воздухоотделитель выполнен в виде цилиндрического корпуса, снабженного входным и сливным тангенциальными патрубками и разделенного перегородкой, имеющей калибровочное отверстие, на две накопительные камеры, причем верхняя накопительная камера снабжена выходным патрубком с игольчатым клапаном, соединенным с поплавком.

Во избежание перекрывания калибровочного отверстия поплавком верхняя накопительная камера снабжена сеткой.

Снабжение холодильной установки системой воздухоотделения позволяет периодически, по мере необходимости, удалять воздух из циркуляционного контура холодильной машины, что способствует снижению энергозатрат, понижению давления и температуры конденсации хладагента, а также обеспечивает выпуск в атмосферу воздуха, имеющего более высокую степень очистки от фреонов.

Включение в контур холодильной установки эжектора позволяет к жидкому хладагенту, выходящему из конденсатора, добавить парообразный хладагент и воздух, скапливающийся в верхней части конденсатора, а глубокое переохлаждение этой смеси в первом и дополнительном регенеративных теплообменниках позволяет уменьшить количество парообразного хладагента и избежать выброса в атмосферу паров хладагента, разрушающих озоновый слой, повышая тем самым экологическую безопасность работы холодильной установки.

Дополнительный регенеративный теплообменник, входящий в систему воздухоотделения, способствует более глубокому переохлаждению смеси жидкого хладагента, парообразного хладагента и воздуха, при этом парообразный хладагент за счет барботажа через охлажденную жидкость конденсируется и после теплообменника идет жидкий хладагент, содержащий пузырьки воздуха.

Включение в холодильную установку воздухоотделителя позволяет отделить жидкую фракцию хладагента от воздуха и удалить из системы воздух, практически полностью освобожденный от примесей хладагента.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой холодильной установки, на фиг.2 - общая схема воздухоотделителя.

Холодильная установка содержит компрессор 1 для сжатия паров хладагента, конденсатор 2, регенеративный теплообменник 3, первый регулирующий вентиль 4, теплообменник-выпариватель 5, гидроциклон цилиндрического типа 6, второй регулирующий вентиль 7, установленный между теплообменником-выпаривателем 5 и гидроциклоном 6, испаритель 8 и систему воздухоотделения, включающую эжектор 9, установленный между теплообменником-выпаривателем 5 и регенеративным теплообменником 3 и сообщенный с конденсатором 2, а также соединенные последовательно дополнительный регенеративный теплообменник 10 и воздухоотделитель 11, установленные на обводной линии между регенеративным теплообменником 3 и первым регулирующим вентилем 4. Для периодического функционирования система воздухоотделения подсоединена к основному контуру холодильной машины через вентили 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Воздухоотделитель 11 выполнен в виде цилиндрического корпуса 19, снабженного входным 20 и сливным 21 тангенциальными патрубками и разделенного перегородкой 22, имеющей калибровочное отверстие 23, на две накопительные камеры 24, 25, при этом верхняя 25 накопительная камера снабжена выходным патрубком 26 с клапаном 27, соединенным с поплавком 28. Верхняя 25 накопительная камера снабжена также сеткой 29, предотвращающей перекрывание калибровочного отверстия 23 поплавком 28. Накопительный патрубок 30 ограничивает объем накопительной камеры 24.

Холодильная установка работает следующим образом.

Пары хладагента из испарителя 8 отсасываются компрессором 1, сжимаются и нагнетаются в конденсатор 2, где за счет теплообмена с охлаждающей средой пары конденсируются, при этом воздух, попавший в холодильную машину, не конденсируется, а собирается в верхней части конденсатора 2. Жидкий хладагент выходит из конденсатора 2, проходит через теплообменник-выпариватель 5, где охлаждается, затем проходит через эжектор 9, который при закрытом вентиле 12 не участвует в работе. После этого жидкий хладагент проходит через первый регенеративный теплообменник 3, при этом жидкий хладагент переохлаждается более глубоко, и при открытом вентиле 13 и закрытых вентилях 14 и 15 поступает к первому регулирующему вентилю 4, где дросселируется, при этом его давление понижается. После понижения давления жидкий хладагент попадает в гидроциклон 6 цилиндрического типа. В гидроциклоне 6 цилиндрического типа под действием центробежных сил происходит отделение парообразного хладагента и масла от жидкого хладагента. Парообразный хладагент и масло проходят через второй регулирующий вентиль 7 в теплообменник-выпариватель 5, где происходит выжимание остатков жидкого хладагента из масла и затем пары хладагента поступают на всасывание компрессора 1.

Очищенный жидкий хладагент после гидроциклона 6 цилиндрического типа поступает в испаритель 8, где за счет подвода тепла от окружающей среды кипит и пары хладагента при открытом вентиле 16 и закрытых вентилях 17 и 18 поступают через регенеративный теплообменник 3 на всасывание компрессора 1.

При накоплении значительного количества воздуха в конденсаторе 2, что приводит к повышению давления и температуры конденсации, производится переключение вентилей в схеме холодильной машины для обеспечения выпуска воздуха. Открывается вентиль 12, что позволяет подать в эжектор 9 смесь воздуха (з) и парообразного хладагента (18п) для создания смеси, состоящей из жидкого хладагента (18ж), парообразного хладагента (18п) и воздуха (з). Данная смесь проходит через регенеративный теплообменник 3. Закрываем вентиль 13 и открываем вентили 14 и 15, при этом смесь (18ж+18п+з) поступает в дополнительный регенеративный теплообменник 10, где глубоко переохлаждается, при этом существенно уменьшается количество парообразного хладагента, входящего в смесь, за счет его конденсации в жидкий хладагент. Полученная смесь жидкого хладагента и воздуха (18ж +з) поступает в воздухоотделитель 11 через входной 20 тангенциальный патрубок, расположенный в цилиндрическом корпусе 19 воздухоотделителя 11, и получает центробежную раскрутку. За счет действия центробежных сил жидкий хладагент как более тяжелая составляющая отбрасывается к периферии и по спирали движется к нижней части цилиндрического корпуса 19 и выходит через сливной 21 тангенциальный патрубок. Воздух, отделившейся за счет действия центробежных сил, собирается в накопительной камере 24, ограниченной накопительным патрубком 30, из которого воздух через калибровочное отверстие 23 барботирует через переохлажденный жидкий хладагент и проходит через сетку 29 в верхнюю накопительную камеру 25 воздухоотделителя 11. Поплавок 28 при значительном накоплении воздуха опускается вниз только до сетки 29, ограничивающей движение поплавка 28, это позволяет исключить перекрытие калибровочного отверстия 23. При опускании поплавка открывается игольчатый клапан 27 и воздух, освобожденный от жидкого холодильного агента, удаляется в атмосферу через выходной патрубок 26, при этом поплавок 28 с игольчатым клапаном 27 поднимается и перекрывает выход воздуха из накопительной камеры 25 в выходной патрубок 26. При накоплении воздуха в накопительной камере 24 давление повышается, что приводит к частичному удалению жидкого хладагента из накопительной камеры 25 через калибровочное отверстие 23 в нижнюю часть воздухоотделителя 11. Очищенный от воздуха жидкий хладагент через сливной 21 тангенциальный патрубок и через открытый вентиль 15, первый регулирующий вентиль 4, гидроциклон 6 цилиндрического типа подается в испаритель 8, где он кипит и пары при закрытии вентиля 16 и открытых вентилях 17 и 18 отсасываются компрессором 2 через второй регенеративный теплообменник 10 и регенеративный теплообменник 3.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известными техническими решениями позволяет повысить надежность работы и экологической безопасности холодильной установки.

Изобретение относится к компрессионным хладоновым холодильным машинам. Холодильная установка включает циркуляционный контур, в котором установлены компрессор, конденсатор, теплообменник-выпариватель, регенеративный теплообменник, первый регулирующий вентиль, гидроциклон цилиндрического типа и испаритель, а также второй регулирующий вентиль, размещенный на линии между теплообменником-выпаривателем и гидроциклоном. Установка снабжена системой воздухоотделения, включающей эжектор, установленный между теплообменником-выпаривателем и регенеративным теплообменником и сообщенный с конденсатором, а также соединенные последовательно дополнительный регенеративный теплообменник и воздухоотделитель, установленные на обводной линии между регенеративным теплообменником и регулирующим вентилем. При этом воздухоотделитель выполнен в виде цилиндрического корпуса, снабженного входным и сливным тангенциальными патрубками и разделенного перегородкой, имеющей калибровочное отверстие, на две накопительные камеры. Верхняя накопительная камера снабжена выходным патрубком с клапаном, соединенным с поплавком. Верхняя накопительная камера может быть снабжена сеткой. Использование изобретения позволит повысить надежность работы и экологическую безопасность установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Холодильная установка, содержащая циркуляционный контур, в котором установлены компрессор, конденсатор, теплообменник-выпариватель, регенеративный теплообменник, первый регулирующий вентиль, гидроциклон цилиндрического типа и испаритель, а также второй регулирующий вентиль, размещенный на линии между теплообменником-выпаривателем и гидроциклоном, отличающаяся тем, что установка снабжена системой воздухоотделения, включающей эжектор, установленный между теплообменником-выпаривателем и регенеративным теплообменником и сообщенный с конденсатором, а также соединенные последовательно дополнительный регенеративный теплообменник и воздухоотделитель, установленные на обводной линии между регенеративным теплообменником и регулирующим вентилем, при этом воздухоотделитель выполнен в виде цилиндрического корпуса, снабженного входным и сливным тангенциальными патрубками и разделенного перегородкой, имеющей калибровочное отверстие, на две накопительные камеры, причем верхняя накопительная камера снабжена выходным патрубком с клапаном, соединенным с поплавком. 2. Холодильная установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя накопительная камера снабжена сеткой.