ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ДОЗИРОВАННОЙ ЗАПРАВКОЙ ХЛАДАГЕНТА Российский патент 2007 года по МПК F25B43/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано как в хладоновых, так и в аммиачных холодильных установках с насосно-циркуляционными системами охлаждения.

Известна холодильная установка с насосно-циркуляционными системами охлаждения, в которой применены компрессоры, отделители жидкости, циркуляционные ресиверы, линейный и дренажный ресиверы, а также промежуточные сосуды (Покровский Н.К. Холодильные машины и установки. М.: Пищевая промышленность, 1969, с.177, рис.126).

Недостатком этой холодильной установки является наличие большого количества емкостной аппаратуры, арматуры и трубопроводов, что приводит к значительному увеличению аммиакоемкости системы, площади компрессорного цеха, удорожанию установки и к повышенной опасности при ее эксплуатации.

Наиболее близким аналогом является холодильная установка с насосно-циркуляционной системой охлаждения, содержащая бустер-компрессор, компрессор высокой ступени, конденсаторы, два ресивера и приборы охлаждения (Покровский Н.К. Холодильные машины и установки. М.: Пищепромиздат, 1960, 350).

Техническим результатом изобретения является значительное сокращение энергозатрат, аммиакоемкости системы, стоимости холодильной установки и повышения ее безопасности.

Технический результат достигается тем, что холодильная установка снабжена запорными вентилями, дополнительным бустер-компрессором, дополнительными компрессорами высокой ступени, трехсекционным ресивером, две секции которого выполнены с обеспечением функции промежуточных сосудов, а третья секция и первый и второй ресиверы выполнены с возможностью выполнения функций отделителя жидкости, циркуляционного, линейного и дренажного ресивера, первый ресивер снабжен разделительной колонкой, бустер-компрессор выполнен с возможностью всасывания паров хладагента из первого ресивера и нагнетания во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которого охлажденные пары всасывают компрессором высокой ступени и нагнетают в конденсатор, далее жидкий хладагент подают во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которой охлажденную жидкость через запорный вентиль подают в разделительную колонку и далее в первый ресивер.

Технический результат достигается еще и тем, что холодильная установка снабжена резервным бустер-компрессором и резервным компрессором высокой ступени, которые могут работать на каждую из систем охлаждения путем переключения запорных вентилей на всасывающих трубопроводах от ресиверов и нагнетательных трубопроводах компрессоров высокой ступени с подачей паров на конденсаторы каждой системы охлаждения.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемая холодильная установка с дозированной заправкой хладагента отличается применением ресиверов, совмещающих функции отделителей жидкости, циркуляционных ресиверов промежуточных сосудов, линейных и дренажного ресиверов.

На чертеже изображена схема холодильной установки с дозированными заправками хладагента в каждую систему охлаждения.

Холодильная установка содержит циркуляционные ресиверы 1, 7 на t₀=-40°С и на t₀=-30°С со стояками-маслоотделителями 16 и разделительными колонками 2, бустер-компрессоры 4, 8, резервный бустер-компрессор 6, трехсекционный ресивер 5, разделенный перегородками 20 на три герметичные секции 24, 25, 26, две из которых 24, 25 с перфорированными парораспределителями 19, выполняющие функции промсосудов, а третья секция 26 является ресивером на t₀=-10°С одноступенчатой системы охлаждения с компрессором 12 и резервным компрессором 9, компрессоры 10, 11 для забора паров аммиака из секций 24, 25 трехсекционного ресивера 5, конденсаторы 13, 17, 18, поплавковые вентили 3, запорные вентили 14, 15, паровые и жидкостные трубопроводы 21, 22, 23, 27.

Холодильная установка с насосно-циркуляционными системами охлаждения работает следующим образом.

Через запорный вентиль 15 в ресивер 1 на t₀=-40°С заправляется определенное количество хладагента, рассчитанного по емкости системы и с учетом сброса парожидкостной смеси при оттайках приборов охлаждения, из расчета максимального заполнения ресивера 1 в размере не более 70%, необходимого для выполнения им функций отделителя жидкости, циркуляционного, линейного и дренажного ресиверов.

Бустер-компрессор 4 всасывает пары хладагента из ресивера 1 и нагнетает их в перфорированный парораспределитель 19 под слой жидкого аммиака в секцию 25 трехсекционного ресивера 5, выполняющую функцию промежуточного сосуда и из которой охлажденные пары всасываются компрессором высокой ступени 11 и нагнетаются в конденсатор 17, где происходит конденсация паров в жидкость. Далее жидкий хладагент из конденсатора 17, проходя через поплавковый вентиль 3, поступает в нагнетательный патрубок горячих паров секции 25 ресивера 5 для охлаждения горячих паров и охлаждения жидкого хладагента, а из нее охлажденная жидкость, проходя через запорный вентиль 14, поступает в разделительную колонку 2, маслоотделитель 16, где происходит очистка жидкого аммиака от масла, и далее очищенный аммиак поступает в ресивер 1. Аммиачный насос (условно не показан) забирает жидкий хладагент из ресивера 1 и по трубопроводу 22 подает его на распределительное устройство системы охлаждения, а из него - в воздухоохладители холодильных камер. Парожидкостная смесь аммиака из приборов охлаждения через распределительное устройство по трубопроводу 21 поступает в разделительную колонку 2, где пары аммиака из нее поступают в универсальный ресивер 1 через верхний патрубок, а жидкость - в стояк-маслоотделитель 16, где происходит отделение жидкого аммиака от масла перед поступлением на аммиачные насосы.

Система охлаждения на t₀=-30°С работает аналогично системе охлаждения на t₀=-40°С. Пары аммиака из ресивера 7 всасываются бустер-компрессором 8 и нагнетаются в перфорированный парораспределитель 19 под слой жидкого аммиака секции 24 трехсекционного ресивера 5, выполняющей функцию промежуточного сосуда, из которой охлажденные пары всасываются компрессором высокой ступени 10 и нагнетаются в конденсатор 13, где происходит конденсация паров в жидкость. Далее жидкий хладагент из конденсатора 13, проходя через поплавковый вентиль 3, поступает в нагнетательный патрубок горячих паров секции 24 ресивера 5 для охлаждения горячих паров и охлаждения жидкого хладагента, а из нее охлажденная жидкость поступает в разделительную колонку 2 ресивера 7 (как и у ресивера 1, условно не показанную), затем в маслоотделитель 16, где происходит очистка жидкого аммиака от масла, и далее очищенный аммиак поступает в ресивер 7. Аммиачный насос (условно не показан) забирает жидкий хладагент из ресивера 7 и по трубопроводу 22 подает его на распределительное устройство системы охлаждения, а из него - в воздухоохладители холодильных камер. Парожидкостная смесь аммиака из приборов охлаждения через распределительное устройство по трубопроводу 21 поступает в разделительную колонку 2, где пары аммиака из нее поступают в ресивер 7 через верхний патрубок, а жидкость - в стояк-маслоотделитель 16, где происходит отделение жидкого аммиака от масла перед поступлением на аммиачные насосы.

Система охлаждения на t₀=-10°С, ресивером которой является секция 26 трехсекционного ресивера 5, работает следующим образом. Компрессор высокой ступени 12 забирает пары аммиака из секции 26 и нагнетает их в конденсатор 18, где происходит конденсация паров в жидкость. Собираясь в поплавковом вентиле 3, жидкий аммиак периодически подается в разделительную колонку 2 секции 26 (аналогично, как на ресивере 1, условно не показанную), из которой жидкость через нижний патрубок колонки 2 поступает в маслоотделитель 16 и секцию 26. Аммиачный насос (условно не показан) забирает жидкий хладагент из секции 26 и по трубопроводу 22 подает его на распределительное устройство системы охлаждения, а из него - в воздухоохладители холодильных камер. Парожидкостная смесь аммиака из приборов охлаждения через распределительное устройство по трубопроводу 21 поступает в разделительную колонку 2, где пары аммиака из нее поступают в секцию 26 через верхний патрубок, а жидкость - в стояк-маслоотделитель 16, где происходит отделение жидкого аммиака от масла перед поступлением на аммиачный насос.

Ресивер 7, секция 26 трехсекционного ресивера 5 так же, как и ресивер 1, выполняют функции отделителя жидкости, циркуляционного, линейного и дренажного ресиверов.

В схеме холодильной установки предусмотрены резервный бустер, компрессор 6 и резервный компрессор высокой ступени 9, которые, по необходимости, могут переключаться для работы на систему охлаждения с t₀=-40°С или с t₀=-30°С путем переключения запорных вентилей 15 на паровых трубопроводах низкой и высокой стороны холодильной установки. Так, например, при работе резервного компрессора 6 на систему охлаждения с t₀=-40°С его всасывающий трубопровод подключается путем открывания запорного вентиля 15 к всасывающему трубопроводу ресивера 1, а нагнетание - к трубопроводу секции 25 трехсекционного ресивера 5.

Резервный компрессор высокой ступени 9 подключается к всасывающему трубопроводу секции 25 ресивера 5 и нагнетательному трубопроводу на конденсатор 17 путем открывания запорных вентилей 15.

Аналогично рассмотренному варианту резервный компрессор 6 может работать и на систему с t₀=-30°С, а резервный компрессор 9 на 24 и 26 секции ресивера 5, выполняющие функции промсосудов, и на секцию 26, являющуюся ресивером системы охлаждения с t₀=-10°С.

При снятии «снеговой шубы» с поверхности приборов охлаждения с t₀=-40°С парожидкостная смесь по дренажному трубопроводу 23 из приборов охлаждения поступает в поплавковый вентиль 3, который периодически по мере его заполнения перепускает жидкость в разделительную колонку 2, через нее в маслоотделитель 16 и ресивер 1, выполняющий функцию дренажного ресивера.

Оттайка «снеговой шубы» с поверхности приборов охлаждения с t₀=-30°С и с t₀=-10°С осуществляется аналогично рассмотренному варианту.

Ресивер 7 и секция 26 трехсекционного ресивера 5, являющаяся ресивером с t₀=-10°С, выполняют также функции дренажных ресиверов, как и ресивер 1.

Ресиверы 1, 7, секция 26 трехсекционного ресивера 5, являющаяся ресивером с t₀=-10°С, выполняют функции отделителя жидкости за счет расчетных паровых зон, имеющихся в них в размере 30% и обеспечивающих скорости паровых потоков не более 0,3 м/с.

Ресиверы 1, 7, секция 26 трехсекционного ресивера 5, являющаяся циркуляционным ресивером с t₀=-10°С, выполняют функцию ресивера, совмещая в себе отделитель жидкости, имея гарантированный 30% объем паровой зоны и циркуляционную жидкостную полость, которая при его работе не превышает 70% заполнения жидкостью и не уменьшается ниже 15% заполнения, что необходимо для нормальной работы аммиачных насосов (условно не показанных).

Ресиверы 1, 7, секция 26 трехсекционного ресивера 5, являющаяся ресивером с t₀=-10°С, выполняют функцию линейного ресивера за счет того, что их ресиверная жидкостная полость рассчитана на непрерывный прием жидкого аммиака из конденсаторов 17, 13, поступающего вначале на охлаждение в секции 25, 24 компаундного ресивера 5, а затем охлажденная жидкость через постоянно открытые вентили 14 разделительных колонок 2 идет в ресиверы 1, 7, а на разделительную колонку и в секцию 26 жидкость поступает сразу из конденсатора 18.

Ресиверы 1, 7, секция 26 трехсекционного ресивера 5, являющаяся циркуляционным ресивером с t₀=-10°С, выполняют функцию дренажного ресивера за счет того, что при оттайке приборов охлаждения парожидкостная смесь от них поступает по трубопроводам 23 в поплавковые регуляторы 3, которые периодически по мере их заполнения перепускают жидкость в разделительные колонки 2 и ресиверы 1, 7, секцию 26, имеющие для приема жидкости гарантированные расчетные объемы (на ресивере 7 и секции 26 разделительные колонки 2 условно не показаны).

Процесс производства и потребления холода может осуществляться в автоматическом режиме.

Данное техническое решение позволит значительно сократить аммиакоемкость системы, применение емкостной аппаратуры, арматуры, трубопроводов и повысить безопасность холодильной установки.

Экономический эффект от использования предлагаемой холодильной установки с дозированной заправкой хладагента образуется за счет значительного снижения аммиакоемкости системы охлаждения, энергозатрат, стоимости установки и повышения ее безопасности.

Холодильная установка с насосно-циркуляционными системами охлаждения содержит бустер-компрессоры, компрессоры высокой ступени, конденсаторы, первый и второй ресиверы, приборы охлаждения, запорные вентили, трехсекционный ресивер, две секции которого выполнены с обеспечением функции промежуточных сосудов, а третья секция и первый и второй ресиверы выполнены с возможностью выполнения функций отделителя жидкости, циркуляционного, линейного и дренажного ресивера. Первый ресивер снабжен разделительной колонкой. Бустер-компрессор выполнен с возможностью всасывания паров хладагента из первого ресивера и нагнетания во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которого охлажденные пары всасывают компрессором высокой ступени и нагнетают в конденсатор. Далее жидкий хладагент подают во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которой охлажденную жидкость через запорный вентиль подают в разделительную колонку и далее в первый ресивер. Использование изобретения позволит снизить аммиакоемкость системы охлаждения, энергозатраты и стоимость установки за счет уменьшения строительной площадки компрессорного цеха, уменьшения количества емкостного оборудования, аппаратуры и трубопроводов, а также повысить ее безопасность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Холодильная установка с насосно-циркуляционными системами охлаждения, содержащая бустер-компрессор, компрессор высокой ступени, конденсаторы, первый и второй ресиверы и приборы охлаждения, отличающаяся тем, что она снабжена запорными вентилями, дополнительным бустер-компрессором, дополнительными компрессорами высокой ступени, трехсекционным ресивером, две секции которого выполнены с обеспечением функции промежуточных сосудов, а третья секция и первый и второй ресиверы выполнены с возможностью выполнения функций отделителя жидкости, циркуляционного, линейного и дренажного ресивера, первый ресивер снабжен разделительной колонкой, бустер-компрессор выполнен с возможностью всасывания паров хладагента из первого ресивера и нагнетания во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которого охлажденные пары всасывают компрессором высокой ступени и нагнетают в конденсатор, далее жидкий хладагент подают во вторую секцию трехсекционного ресивера, из которой охлажденную жидкость через запорный вентиль подают в разделительную колонку и далее в первый ресивер.2. Холодильная установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена резервным бустер-компрессором и резервным компрессором высокой ступени, которые могут работать на каждую из систем охлаждения путем переключения запорных вентилей на всасывающих трубопроводах от ресиверов и нагнетательных трубопроводах компрессоров высокой ступени с подачей паров на конденсаторы каждой системы охлаждения.