ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ИСПАРИТЕЛЕМ Российский патент 2010 года по МПК F25B5/02 F25B39/02 F25D25/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к холодильному аппарату, в частности к морозильному шкафу, и к испарителю для него.

Уровень техники

Известные испарители для морозильного шкафа представляют собой теплообменники, состоящие из ряда пластин, горизонтально расположенных во внутренней полости морозильного шкафа и делящих последний на ряд секций. Отдельные теплообменные элементы испарителя соединены друг с другом последовательно, так что поток хладагента протекает по ним поочередно. На своем пути через теплообменник хладагент нагревается. Как правило, хладагент направляется через теплообменные элементы поочередно сверху вниз, так что самый верхний элемент оказывается самым холодным, а самый нижний элемент самым теплым. Конвекция воздуха во внутренней полости способствует выравниванию температуры, но эффективность этого выравнивания зависит от проницаемости внутренней полости для воздушного потока. Так, секция, до краев наполненная продуктами, может заблокировать воздухообмен между секциями, расположенными выше и ниже нее. Сильное обледенение самих теплообменных элементов также может препятствовать воздухообмену, в особенности, если испаритель имеет проволочно-трубную конструкцию, которая, вообще говоря, предпочтительна при таком применении благодаря своей воздухопроницаемости. Поэтому, чтобы обеспечить достаточное охлаждение нижней секции, часто приходится предусматривать теплообменный элемент также на дне самой нижней секции. Однако такой дополнительный теплообменный элемент удорожает стоимость изготовления холодильного аппарата.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить испаритель для холодильного аппарата и холодильный аппарат, оснащенный таким испарителем, которые позволят, независимо от интенсивности воздухообмена между отдельными секциями холодильного аппарата, уменьшить градиент температур во внутренней полости холодильного аппарата.

Эта задача решена холодильным аппаратом по пункту 1 формулы изобретения.

Предложен холодильный аппарат с внутренней полостью, заключенной в теплоизоляционный кожух, и испарителем с рядом пластинчатых теплообменных элементов, причем пластинчатые теплообменные элементы делят внутреннюю полость на секции, а питающая и всасывающая линии содержат стояки, расположенные перпендикулярно к пластинчатым теплообменным элементам. Согласно изобретению, каждый пластинчатый теплообменный элемент соединен со стороны входа с общей питающей линией, а со стороны выхода с общей всасывающей линией, так что хладагент протекает через пластинчатые теплообменные элементы параллельно, причем стояк питающей линии продолжен вниз за точку присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента, а стояк всасывающей линии продолжен за точку присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента или за точку присоединения отводящей линии, расположенной в нижней части стояка.

Поскольку каждый пластинчатый теплообменный элемент предлагаемого в изобретении испарителя на стороне входа присоединен к общей линии питания (питающей линии), а на стороне выхода к общей линии всасывания (всасывающей линии), и хладагент протекает через теплообменные элементы не последовательно, а параллельно, то теперь может быть обеспечено поступление хладагента во все пластинчатые теплообменные элементы при одинаковой температуре.

Теперь внутри секций и во всех секциях имеет место один и тот же градиент температуры. Если принять, что значения температуры, при которых хладагент входит в пластинчатые теплообменные элементы, а затем выходит из них, соответствуют значениям температуры на впускном присоединении верхнего пластинчатого теплообменного элемента и на выпускном присоединении нижнего пластинчатого теплообменного элемента в обычном теплообменнике с последовательно соединенными элементами, то можно видеть, что в предлагаемом в изобретении теплообменнике градиент температуры внутри одной секции больше, чем при обычной конструкции, но этот больший градиент вызывает более интенсивный тепловой поток внутри холодильной камеры, а, следовательно, в среднем способствует более однородному распределению температуры.

Пластинчатые теплообменные элементы предлагаемого в изобретении испарителя реализуются предпочтительно в виде проволочно-трубной конструкции. Однако, так как в холодильном аппарате, оснащенном предлагаемым в изобретении испарителем, наличие теплового потока для выравнивания температуры между секциями не требуется, то в рамках предлагаемого изобретения могут также применяться теплообменные элементы в виде пластин со сплошными стенками, через которые протекает хладагент.

Согласно первому предпочтительному варианту реализации изобретения, перед питающей линией расположен дросселирующий участок, который обеспечивает одновременное расширение хладагента для всех пластинчатых теплообменных элементов. Поэтому хладагент оказывается в питающей линии в основном в газообразном состоянии, и его давление на входах всех пластинчатых теплообменных элементов одинаково.

Возможен и альтернативный вариант, при котором между питающей линией и каждым пластинчатым теплообменным элементом расположен отдельный дросселирующий участок.

Предпочтительно, чтобы поперечное сечение общей питающей линии, по которой течет хладагент, было меньше, чем сечение теплообменника для хладагента, которое в свою очередь должно быть меньше, чем сечение линии всасывания (всасывающей линии) для хладагента.

Далее предпочтительно, чтобы к стоякам питающей и/или всасывающей линии были сбоку присоединены подводящая и отводящая линии и чтобы стояки были продолжены вниз за точки присоединения подводящей и отводящей линии и пластинчатых теплообменных элементов. Это удлинение стояка играет роль отделителя, или буферного объема, улавливающего жидкий хладагент и обеспечивающего таким образом, чтобы через пластинчатые теплообменные элементы протекал и поступал в присоединенный к всасывающей линии компрессор только газообразный хладагент.

Предпочтительно, чтобы стояки питающей лини и всасывающей линии имели одинаковое сечение в свету.

Дросселирующий участок предпочтительно присоединен к стояку питающей лини вблизи его верхнего конца на уровне верхней точки присоединения пластинчатого теплообменного элемента или немного выше, а отводящая линия с большим сечением в свету присоединена к стояку всасывающей линии в его нижней части на уровне нижней точки пластинчатого теплообменного элемента присоединения или ниже.

Краткий перечень чертежей

Прочие признаки и преимущества изобретения вытекают из нижеследующего описания примеров реализации со ссылками на прилагаемые чертежи. На них представлены:

на фиг.1 - перспективное изображение предлагаемого в изобретении испарителя;

на фиг.2 - схематический разрез холодильного аппарата, в который встроен испаритель по фиг.1.

Осуществление изобретения

Изображенный на фиг.1 испаритель выполнен способом, который сам по себе известен, в виде нескольких пластинчатых теплообменных элементов 1, каждый из которых представляет собой трубчатый змеевик 2. Петли змеевика соединены рядом припаянных проволок 3 для фиксации и усиления жесткости змеевика. На фиг.1 изображены для примера только две таких проволоки на нижнем пластинчатом теплообменном элементе 1.

Начала и концы трубок змеевика 2 образуют точки 4 и 5 присоединения, в которых змеевик 2 присоединен к прямолинейным стоякам 6 и 7, проходящим перпендикулярно к плоскостям пластинчатых теплообменных элементов 1. Внутренний диаметр стояков 6 и 7 одинаков и в несколько раз превосходит внутренний диаметр змеевиков 2.

Дросселирующий участок, например капилляр 8, присоединен к стояку 6 вблизи его верхнего конца на уровне верхней точки 4 присоединения или немного выше. Выпускная линия 9 с большим сечением в свету присоединена к стояку 7 в его нижней части на уровне нижней точки 5 присоединения или ниже. Поскольку капилляр 8 и выпускная линия 9 расположены на противоположных концах стояков 6, 7, перепад давлений между точками 4, 5 присоединения каждого пластинчатого теплообменного элемент 1 одинаков, а, следовательно, расход хладагента во всех пластинчатых теплообменных элементах 1 и их холодопроизводительность также одинаковы.

Оба стояка 6, 7 продолжены вниз за их нижние точки присоединения, т.е. стояк 6 за точку 4 присоединения нижнего пластинчатого теплообменного элемента 1, а стояк 7 за точку 5 присоединения или за патрубок отводящей линии 9. Удлинение 10 стояка 6 служит в качестве отделителя (осадителя), в котором могут скапливаться неиспарившиеся остатки хладагента, выходящего из капилляра 8, чтобы они не проникали в один из змеевиков 2, производя при этом шум, и в качестве буферного объема, в котором может конденсироваться хладагент, если при временной остановке присоединенного компрессора охлаждающий контур, в который встроен испаритель, нагреется и хладагент испарится в другом месте. Для этой же цели и, в случае отсутствия удлинения 10, для улавливания жидкого хладагента, вытекающего из змеевиков 2, служит удлинение 11 стояка 7.

На фиг.2 схематически изображен разрез холодильного аппарата, в который встроен предлагаемый в изобретении испаритель. Корпус 12 и навешенная на него дверь 13 окружают внутреннюю полость 14, разделенную пластинчатыми теплообменными элементами 1 на секции 15. В нише, вырезанной внизу задней стороны корпуса 12, расположен компрессор 16, который с одной стороны стояком 7 соединен с всасывающим трубопроводом, образованным отводящей линией 9, а с другой стороны соединен с конденсатором 17, который здесь известным способом смонтирован на задней стенке корпуса 12. Возможна и другая компоновка компрессора и конденсатора, например в расположенном под корпусом цокольном агрегате.

Капилляр 8 является частью соединительной линии 18, соединяющей в верхней части корпуса 12 конденсатор со стояком 6.

Благодаря параллельному соединению пластинчатых теплообменных элементов 1 все они при протекании хладагента имеют приблизительно одинаковую температуру. Поэтому во внутренней полости 14 практически отсутствует вертикальный градиент температуры, а имеет место только горизонтальный градиент поперек плоскости разреза на фиг.2. Поэтому нижняя секция 15 охлаждается так же эффективно, как и верхняя, и дополнительные змеевики или подобные устройства на дне внутренней полости 14 для охлаждения нижней секции 15 не требуются.

Изобретение относится к холодильному аппарату. Холодильный аппарат с внутренней полостью, заключенной в теплоизоляционный кожух, включает испаритель с рядом пластинчатых теплообменных элементов (1). Пластинчатые теплообменные элементы (1) делят внутреннюю полость на секции. Питающая и всасывающая линии содержат стояки (6, 7), расположенные перпендикулярно к пластинчатым теплообменным элементам. Каждый пластинчатый теплообменный элемент (1) соединен со стороны входа с общей питающей линией, а со стороны выхода с общей всасывающей линией. Хладагент протекает через пластинчатые теплообменные элементы параллельно. Стояк (6) питающей линии продолжен вниз за точку (4) присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента (1). Стояк (7) всасывающей линии продолжен за точку (5) присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента (1) или за точку присоединения отводящей линии (9), расположенной в нижней части стояка (7). Техническим результатом является уменьшение градиента температур во внутренней полости холодильного аппарата. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Холодильный аппарат с внутренней полостью (14), заключенной в теплоизоляционный кожух (12), и испарителем с рядом пластинчатых теплообменных элементов (1), причем пластинчатые теплообменные элементы (1) делят внутреннюю полость (14) на секции (15), а питающая и всасывающая линии содержат стояки (6, 7), расположенные перпендикулярно к пластинчатым теплообменным элементам, отличающийся тем, что каждый пластинчатый теплообменный элемент (1) соединен со стороны входа с общей питающей линией, а со стороны выхода с общей всасывающей линией так, что хладагент протекает через пластинчатые теплообменные элементы параллельно, причем стояк (6) питающей линии продолжен вниз за точку (4) присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента (1), а стояк (7) всасывающей линии продолжен за точку (5) присоединения самого нижнего пластинчатого теплообменного элемента (1), или за точку присоединения отводящей линии (9), расположенной в нижней части стояка (7).

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые теплообменные элементы (1) выполнены в виде проволочно-трубной конструкции.

3. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед питающей линией расположен общий дросселирующий участок.

4. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что между питающей линией и каждым пластинчатым теплообменным элементом расположен дросселирующий участок.

5. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что к стояку (6) питающей линии сбоку присоединена подводящая линия и/или к стояку (7) всасывающей линии сбоку присоединена отводящая линия (9).

6. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что стояки (6, 7) питающей линии и всасывающей линии имеют одинаковое сечение в свету.

7. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дросселирующий участок присоединен к стояку (6) питающей линии вблизи его верхнего конца на уровне верхней точки (4) присоединения пластинчатого теплообменного элемента (1) или немного выше, а отводящая линия (9) с большим сечением в свету присоединена к стояку (7) всасывающей линии в его нижней части на уровне нижней точки (5) присоединения пластинчатого теплообменного элемента (1) или ниже.