ХОЛОДИЛЬНИК И ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ ТАКОГО ХОЛОДИЛЬНИКА Российский патент 2013 года по МПК F25B39/02 

Область техники

Изобретение относится к холодильному аппарату, по меньшей мере, с одним отсеком для хранения и одним холодильным контуром, содержащим испаритель для охлаждения отсека для хранения, а также к испарителю для такого холодильного аппарата.

Уровень техники

Подобные испарители обычно содержат пластину, на которой петлями уложен трубопровод для хладагента, ведущий от места впуска до места выпуска. Петли, как правило, располагаются с равными промежутками, последовательно в направлении монтажа испарителя сверху вниз. То есть, когда в начале фазы охлаждения хладагент поступает в испаритель, жидкий хладагент и, вместе с ним, охлаждающее действие постепенно распространяются сверху вниз по всей поверхности испарителя. До момента, когда вся поверхность испарителя будет равномерно охлаждена, может пройти несколько минут. Этот эффект тем сильнее, чем больше площадь пластины испарителя и/или длина его трубопровода, и чем интенсивнее теплообмен на поверхности испарителя. Вследствие этого в начале каждой рабочей фазы холодильного контура эффективный теплообмен происходит только в одной части поверхности испарителя. В результате увеличивается время работы холодильного контура, необходимое для отвода заданного количества тепла из отсека для хранения, а также энергопотребление холодильного аппарата.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка холодильного аппарата со сниженным энергопотреблением и испарителя, подходящего для такого холодильного аппарата.

Задача решается, с одной стороны, за счет того, что в холодильном аппарате, по меньшей мере, с одним отсеком для хранения и одним холодильным контуром, содержащим испаритель, на испарителе сформировано, по меньшей мере, две ветки трубопровода, охлаждающие отсек для хранения. Эти ветки включены в холодильный контур параллельно и имеют разнесенные центры тяжести. Благодаря параллельному включению в обе ветки трубопровода при включении холодильного контура одновременно начинает поступать жидкий хладагент; так как их центры тяжести удалены друг от друга, охлаждающее действие концентрируется, соответственно, в различных областях испарителя. Таким образом, после начала фазы охлаждения достигается более равномерное распределение холода по испарителю, то есть сокращается временной промежуток между началом фазы охлаждения и равномерным охлаждением всего испарителя.

Этот эффект тем значительнее, чем дальше друг от друга расположены центры тяжести веток трубопровода; поэтому расстояние между центрами тяжести должно, по меньшей мере, превышать отношение поверхности испарителя к длине проложенного по нему трубопровода для хладагента. В особом случае ветки трубопровода могут быть разделены за счет того, что на испарителе может быть протянута граница между областями, охлаждаемыми одной и другой ветками трубопровода, длина которой (границы) не превышает сумму длин кромок испарителя.

Кроме того, целесообразна схема, согласно которой охлаждающее действие сначала развивается в удаленных друг от друга областях испарителя, а затем распространяется оттуда по всей поверхности испарителя. Для этого ветки трубопровода рациональным образом располагаются так, чтобы, по меньшей мере, на одной из веток длина трубопровода между начальной точкой ветки трубопровода (впуском) и точкой этой ветки, максимально удаленной от центра испарителя, была меньше, чем длина трубопровода между точкой, максимально удаленной от центра испарителя, и конечной точкой этой же ветки трубопровода (выпуском).

Для обеспечения равномерного распределения холода по веткам трубопровода целесообразно включение перед этими ветками трубопровода общей дроссельной заслонки. Таким образом, возможное рассеянное гидравлическое сопротивление дроссельной заслонки, обусловленное производственным процессом, не может повлиять на распределение хладагента по веткам трубопровода.

Разветвление, образующее впуск веток трубопровода, предпочтительно располагается на самой пластине испарителя. Таким образом, к пластине испарителя необходимо присоединить только одну подводку, чтобы подать хладагент во все ветки трубопровода.

Соответственно, место слияния, образующее выпуск веток трубопровода и предназначенное для отвода хладагента, целесообразно находится также на пластине испарителя.

В целях равномерного распределения доступной охлаждающей мощности по веткам трубопровода эти ветки предпочтительно имеют одинаковое гидравлическое сопротивление. Нет необходимости в том, чтобы все ветки трубопровода имели одинаковую длину или одинаковое сечение, однако в целях выравнивания гидравлического сопротивления более короткая ветка трубопровода имеет меньшее сечение трубы по сравнению с более длинной веткой. Предпочтительно испаритель в виде пластины установлен в холодильном аппарате вертикально.

Кроме того, задача решается испарителем для холодильного аппарата, на пластине которого расположены ветки трубопровода, включенные параллельно в общий впуск.

Краткое описание чертежей

Прочие признаки и преимущества изобретения вытекают из нижеследующего описания вариантов исполнения с учетом прилагаемых фигур. На фигурах изображено:

Фигура 1: схематичный вид испарителя согласно изобретению для холодильного аппарата с единственным отсеком для хранения.

Фигура 2: второй вариант исполнения испарителя согласно изобретению.

Осуществление изобретения

На фигуре 1 представлен схематичный вид сверху испарителя для холодильного аппарата с единственным отсеком для хранения, например, для холодильника или морозильника. Испаритель известным образом может быть изготовлен специалистом из ровной пластины, на которой в качестве канала 1 для хладагента закреплен трубопровод, или ровной пластины и пластины, в которой выдавлен канал 1 для хладагента. В предлагаемом случае предпочтителен второй вариант, так как облегчается изготовление указанного канала для хладагента, как будет описано в дальнейшем. На впуске, расположенном в левом верхнем углу пластины, всасывающий трубопровод 11, ведущий к компрессору холодильного аппарата, присоединяется к каналу 1 для хладагента. Капилляр 2, проложенный внутри всасывающего трубопровода, плотно вводится в узость канала 1 для хладагента в месте 12 впуска. Испаритель может монтироваться, например, на задней стенке холодильного аппарата, между внутренней полостью и слоем изолирующей пены, ровной пластиной в сторону внутренней полости. Однако изобретение может применяться и на испарителе, расположенном во внутренней полости холодильника и огибающем морозильный отсек.

Ниже по течению от места 12 впуска в канале 1 для хладагента образовано разветвление 3, в котором поток хладагента расходится по двум веткам 4, 5 трубопровода. Ветка 4 трубопровода занимает, в целом, верхнюю половину пластины испарителя и простирается несколькими U-образными петлями до места 6 слияния, где она снова соединяется с веткой 5 трубопровода. Ветка 5 трубопровода простирается от разветвления 3 сначала вдоль кромок пластины испарителя до нижней кромки, где она, образуя петли, также подводится к месту 6 слияния. У обеих веток 4, 5 трубопровода длина трубы между разветвлением 3 и максимально удаленной от центра С пластины точкой 7 или 8 ветки трубопровода значительно меньше расстояния от точки 7 или 8 до места 6 слияния. Благодаря этому, когда в испаритель поступает хладагент, охлаждающее действие быстро развивается в двух удаленных друг от друга местах пластины и распространяется с двух направлений к центру пластины. Таким образом, вся пластина быстро охлаждается.

Расстояние между центрами 9, 10 тяжести веток 4, 5 трубопровода многократно превышает расстояние d между соседними параллельными витками веток 4, 5 трубопровода и, тем самым, значительно превышает отношение площади пластины к общей длине проложенного по ней канала 1 для хладагента.

На фигуре 2 представлен второй вариант исполнения испарителя. В то время как в варианте согласно фигуре 1 можно четко различить верхнюю половину пластины, охлаждаемую в целом веткой 4 трубопровода, и нижнюю половину пластины, охлаждаемую исключительно веткой 5 трубопровода, в варианте исполнения согласно фигуре 2 такое четкое разделение отсутствует. Верхняя половина пластины испарителя здесь также охлаждается в целом только веткой 4 трубопровода, в то время как ветка 5 трубопровода вдоль верхней и правой кромки пластины кратчайшим путем направляется к нижней половине пластины, однако в этой нижней половине ветки 4, 5 трубопровода проходят рядом друг с другом. Принцип действия, тем не менее, аналогичен варианту исполнения согласно фигуре 1. Так как ветка 5 трубопровода достигает нижней половины пластины напрямую, то она с небольшой задержкой после поступления потока хладагента на испаритель начинает охлаждать его нижнюю половину, задолго до того, как жидкий хладагент по ветке 4 трубопровода достигнет нижней половины пластины. Таким образом, и в этом случае охлаждающее действие начинает распространяться с верхней кромки пластины, а вскоре после этого продолжает распространяться снизу по всей поверхности пластины.

Так как ветки 4, 5 трубопровода не на всем протяжении проходят друг рядом с другом, то и в этом варианте центры 9, 10 тяжести веток 4, 5 трубопровода находятся на значительном расстоянии друг от друга.

В то время как в варианте согласно фигуре 1 ветки 4, 5 трубопровода имеют в целом равную длину, в варианте исполнения согласно фигуре 2 ветка 5 трубопровода значительно короче ветки 4. В целях обеспечения равномерного распределения хладагента и, тем самым, холода по двум веткам 4, 5 трубопровода, сечение трубы ветки 5 делается меньше, чем сечение трубы ветки 4. С учетом длины обеих веток 4, 5 сечение может быть выбрано так, чтобы обе ветки 4, 5 имели одинаковое гидравлическое сопротивление. Учитывая тот факт, что петли ветки 5 трубопровода занимают менее половины поверхности пластины, а кроме того, нижняя половина пластины в стационарном режиме работы охлаждается и веткой 4 трубопровода, гидравлическое сопротивление ветки 5 трубопровода может и превышать гидравлическое сопротивление ветки 4 трубопровода.

Холодильный аппарат выполнен, по меньшей мере, с одним отсеком для хранения, охлаждаемым испарителем в виде пластины, и одним холодильным контуром, содержащим испаритель в виде пластины. Канал (1) для хладагента испарителя разделен, по меньшей мере, на две ветки (4, 5) трубопровода, которые охлаждают отсек для хранения, включены в холодильный контур параллельно и имеют удаленные друг от друга центры (9, 10) тяжести. Расстояние между центрами (9, 10) тяжести превышает отношение площади поверхности испарителя к длине проложенного по нему канала (1) для хладагента, использование изобретения позволит снизить энергопотребление холодильника. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Холодильный аппарат, по меньшей мере, с одним отсеком для хранения, охлаждаемым испарителем в виде пластины, и одним холодильным контуром, содержащим испаритель в виде пластины, отличающийся тем, что канал (1) для хладагента испарителя разделен, по меньшей мере, на две ветки (4, 5) трубопровода, которые охлаждают отсек для хранения, включены в холодильный контур параллельно и имеют удаленные друг от друга центры (9, 10) тяжести, причем расстояние между центрами (9, 10) тяжести превышает отношение площади поверхности испарителя к длине проложенного по нему канала (1) для хладагента.

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на одной из веток (4, 5) длина трубопровода между начальной точкой (3) ветки (4, 5) трубопровода (впуском) и точкой (7, 8) этой ветки (4, 5), максимально удаленной от центра (С) испарителя в виде пластины, меньше, чем длина трубопровода между точкой (7, 8), максимально удаленной от центра испарителя, и конечной точкой (6) этой же ветки (4, 5) трубопровода (выпуском).

3. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что перед ветками (4, 5) трубопровода включена общая дроссельная заслонка (2).

4. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что испаритель в виде пластины содержит разветвление (3), образующее начальную точку (впуск) веток (4, 5) трубопровода.

5. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что испаритель в виде пластины содержит место (6) слияния, образующее конечную точку (выпуск) веток (4, 5) трубопровода.

6. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что ветки (4, 5) трубопровода имеют одинаковое гидравлическое сопротивление.

7. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что сечение более короткой ветки (5) трубопровода меньше сечения более длинной (4) ветки трубопровода.

8. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что испаритель в виде пластины установлен в холодильном аппарате вертикально.

9. Испаритель для холодильного аппарата по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на пластине испарителя расположены ветки (4, 5) трубопровода, параллельно включенные в общее место (12) впуска.