СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 2004 года по МПК F25B11/00 F25D31/00 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к охладителям воды, и может быть использовано в холодильных установках, применяемых, например, для длительного хранения продуктов питания.

Из описания изобретения к авт. свид. СССР № 718675, кл. F 25 J 15/00, опубл. 1980 г. [1], известен охладитель воды, включающий скруббер, в котором вода охлаждается потоком азота. Недостатком изобретения [1] является то, что оно может применяться только в составе установок для разделения воздуха. Количество отбросного азота в таких установках ограничено. Азот, применяемый в таком техническом решении, имеет температуру 7-10°С и, следовательно, вода может охлаждаться только до температуры 10-12°С.

В описании изобретения к пат. РФ № 2117888, кл. F 25 J 5/00, опубл. 20.08.98 г. [2] (прототип), раскрыта система охлаждения воды, включающая охладитель воды и потребитель охлажденной воды, охладитель воды выполнен в виде скруббера с насадкой и брызгальным устройством, снабженного турбокомпрессором и турбодетандером, валы которых жестко связаны, и присоединенным к донной части скруббера насосом для перекачивания охлажденной воды потребителю, при этом всасывающий патрубок турбокомпрессора связан трубопроводом с верхней частью скруббера, а его выходной патрубок сообщается с атмосферой, выходной патрубок турбодетандера связан трубопроводом с нижней частью скруббера, а его всасывающий патрубок связан с атмосферой трубопроводом, на котором помещен рекуперативный теплообменник.

К недостаткам системы охлаждения воды, раскрытой в опубликованном описании патента [2], следует отнести то обстоятельство, что не всегда можно согласовать между собой рабочие параметры турбодетандера и турбокомпрессора. В результате не всегда удается обеспечить требуемую степень разрежения в рабочем пространстве скруббера, что затрудняет стабилизацию температуры воды, направляемой потребителю.

Технический эффект, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в экономии энергии при расширении технологических возможностей системы за счет стабилизации температуры воды, направляемой потребителю.

Указанный технический эффект достигается в известной системе охлаждения воды, включающей охладитель воды и потребитель охлажденной воды, охладитель воды выполнен в виде скруббера с насадкой и брызгальным устройством, снабженного турбокомпрессором и турбодетандером, валы которых жестко связаны, и присоединенным к донной части скруббера насосом для перекачивания охлажденной воды потребителю, при этом всасывающий патрубок турбокомпрессора связан трубопроводом с верхней частью скруббера, а его выходной патрубок сообщается с атмосферой, выходной патрубок турбодетандера связан трубопроводом с нижней частью скруббера, а его всасывающий патрубок связан с атмосферой трубопроводом, на котором помещен рекуперативный теплообменник, отличительной особенностью является то, что потребитель охлажденной воды дополнительно связан с брызгальным устройством охладителя воды трубопроводом для возврата использованной воды, который подключен к рекуперативному теплообменнику, при этом на трубопроводе, связывающем всасывающий патрубок турбокомпрессора с верхней частью скруббера, дополнительно помещен вакуумный насос с автоматическим регулятором скорости вращения привода, а в трубопроводе для подачи от охладителя к потребителю охлажденной воды установлен датчик температуры, связанный с автоматическим регулятором скорости вращения привода вакуумного насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Для снабжения охлажденной водой потребителя 1 служит охладитель, выполненный в виде скруббера 2 с насадкой 3 и брызгальным устройством 4. Скруббер 2 снабжен турбокомпрессором 5 и турбодетандером 6, валы которых жестко связаны между собой. К донной части скруббера 2 присоединен насос 7, служащий для перекачивания охлажденной воды потребителю 1. Как показано на чертеже, всасывающий патрубок турбокомпрессора 5 связан трубопроводом 8 с верхней частью скруббера 2, а выходной патрубок турбокомпрессора 5 сообщается с атмосферой. Выходной патрубок турбодетандера 6 связан трубопроводом 9 с нижней частью скруббера 2, а всасывающий патрубок турбодетандера 6 связан с атмосферой трубопроводом 10, который проходит через рекуперативный теплообменник 11. Брызгальное устройство 4 связано с потребителем 1 трубопроводом 12, служащим для подачи от потребителя использованной воды. На трубопроводе 12 помещен рекуперативный теплообменник 11. На трубопроводе 8, связывающем верхнюю часть скруббера 2 с всасывающим патрубком турбокомпрессора 5, помещен вакуумный насос 13, снабженный автоматическим регулятором 14 скорости вращения его привода. В трубопроводе 15, связывающем охладитель воды с потребителем 1, установлен датчик 16 температуры воды, с которым связан автоматический регулятор 14 скорости вращения привода вакуумного насоса 13.

Предлагаемая система охлаждения воды работает следующим образом.

В насадке 3 под действием разрежения, поддерживаемого в верхней части скруббера 2 совместной работой турбокомпрессора 5 и вакуумного насоса 13, воздух постоянно перемещается снизу вверх. Навстречу потоку воздуха по насадке непрерывно стекают вниз капли воды, поступающей в скруббер 2 из брызгального устройства 4. В процессе перемещения по насадке вода охлаждается от температуры 9-11°С до температуры, близкой к 0°С, и скапливается в донной части скруббера, откуда по трубопроводу 15 перекачивается насосом 7 потребителю 1. При использовании у потребителя 1 вода нагревается приблизительно на 4-6°С и, проходя через рекуперативный теплообменник 11, нагревается еще на 3-5°С. После этого вода поступает по трубопроводу 12 в брызгальное устройство 4. Таким образом, в процессе работы системы вода, циркулируя по кольцевому пути, образованному трубопроводами 12 и 15 с размещенными на них перечисленными выше узлами, циклически подвергается нагреву и охлаждению.

Воздух поступает в систему из атмосферы по трубопроводу 10. В рекуперативном теплообменнике 11 под действием циркулирующей в нём воды воздух охлаждается до 9-11°С и поступает к всасывающему патрубку турбодетандера 6. В турбодетандере 6 воздух, расширяясь, отдает часть своей энергии рабочему колесу турбодетандера и поступает в нижнюю часть скруббера 2. В процессе перемещения вверх, сквозь насадку 3 скруббера 2, воздух охлаждает стекающую вниз воду. При этом на интенсивность процесса охлаждения воды влияет не только теплосодержание воздуха, но и пониженное (по сравнению с атмосферным) давление, непрерывно поддерживаемое в рабочем объёме скруббера 2. Из верхней части скруббера 2 по трубопроводу 8 воздух отсасывается вакуумным насосом 13 и помещенным последовательно с ним на трубопроводе 8 турбокомпрессором 5. Из выходного патрубка турбокомпрессора 5 воздух выбрасывается в атмосферу.

Вследствие суточных и сезонных колебаний температуры атмосферного воздуха, а также изменяющейся технологической ситуации у потребителя температура воды, поступающей в скруббер, может колебаться. Эти колебания могут отразиться на стабильности температуры воды, направляемой по трубопроводу 15 потребителю. Для того чтобы компенсировать указанные выше колебания и обеспечить стабильность температуры воды, поставляемой потребителю, используют автоматический регулятор 14 скорости вращения привода вакуумного насоса 13. В случаях отклонения за допустимые пределы температуры воды в трубопроводе 15 автоматический регулятор 14 скорости вращения привода вакуумного насоса 13, получая от датчика 16 информацию об этих отклонениях, выдает соответствующие команды на корректировку числа оборотов приводного двигателя вакуумного насоса. Соответственно изменению числа оборотов привода изменяется степень разрежения воздуха в рабочем объеме скруббера, что, влияя на интенсивность испарения воды в насадке, компенсирует наметившийся дисбаланс, удерживая температуру вытекающей из скруббера воды в заданных допустимых пределах. Предварительное охлаждение воздуха перед поступлением его в турбодетандер в совокупности с описанной выше стабилизацией температуры поступающей к потребителю охлажденной воды приводит к существенной экономии энергии.

Расчеты показывают, что реализация изобретения может обеспечить не менее 10% экономии энергии, затрачиваемой на охлаждение воды.

Система охлаждения воды включает охладитель воды и потребитель охлажденной воды. Охладитель воды выполнен в виде скруббера с насадкой и брызгальным устройством, снабженного турбокомпрессором и турбодетандером, валы которых жестко связаны, и присоединенным к донной части скруббера насосом для перекачивания охлажденной воды потребителю. Всасывающий патрубок турбокомпрессора связан трубопроводом с верхней частью скруббера, а его выходной патрубок сообщается с атмосферой. Выходной патрубок турбодетандера связан трубопроводом с нижней частью скруббера, а его всасывающий патрубок связан с атмосферой трубопроводом, на котором помещен рекуперативный теплообменник. Потребитель охлажденной воды дополнительно связан с брызгальным устройством охладителя воды трубопроводом для возврата использованной воды, который подключен к рекуперативному теплообменнику. На трубопроводе, связывающем всасывающий патрубок турбокомпрессора с верхней частью скруббера, дополнительно помещен вакуумный насос с автоматическим регулятором скорости вращения привода. В трубопроводе для подачи от охладителя к потребителю охлажденной воды установлен датчик температуры, связанный с автоматическим регулятором скорости вращения привода вакуумного насоса. Использование изобретения позволит экономить энергию и расширить технологические возможности системы. 1 ил.

Система охлаждения воды, включающая охладитель воды и потребитель охлажденной воды, охладитель воды выполнен в виде скруббера с насадкой и брызгальным устройством, снабженного турбокомпрессором и турбодетандером, валы которых жестко связаны, и присоединенным к донной части скруббера насосом для перекачивания охлажденной воды потребителю, при этом всасывающий патрубок турбокомпрессора связан трубопроводом с верхней частью скруббера, а его выходной патрубок сообщается с атмосферой, выходной патрубок турбодетандера связан трубопроводом с нижней частью скруббера, а его всасывающий патрубок связан с атмосферой трубопроводом, на котором помещен рекуперативный теплообменник, отличающаяся тем, что потребитель охлажденной воды дополнительно связан с брызгальным устройством охладителя воды трубопроводом для возврата использованной воды, который подключен к рекуперативному теплообменнику, при этом на трубопроводе, связывающем всасывающий патрубок турбокомпрессора с верхней частью скруббера, дополнительно помещен вакуумный насос с автоматическим регулятором скорости вращения привода, а в трубопроводе для подачи от охладителя к потребителю охлажденной воды установлен датчик температуры, связанный с автоматическим регулятором скорости вращения привода вакуумного насоса.