АГРЕГАТИРОВАННАЯ АММИАЧНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ИСПАРИТЕЛЬНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ, ЗАРЯЖАЕМАЯ НЕБОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ХЛАДАГЕНТА Российский патент 2021 года по МПК F24F1/46 F25B39/04 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к промышленным холодильным установкам.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] Промышленные холодильные установки предшествующего уровня техники, например, предназначенные для холодильных складов, в особенности аммиачные холодильные установки, поделены на множество отдельных отсеков. Испарительные змеевики часто монтируются на потолке в холодильной камере или сводятся в надстройке на крыше холодильной камеры; змеевики и вентиляторы конденсатора обычно монтируются в отдельном отсеке на крыше здания, содержащем холодильную камеру; а компрессор, приемный резервуар/резервуары, маслоотделительный бак/баки и прочие механические системы обычно сосредотачиваются в отдельном техническом помещении в отдалении от мест общественного пользования. Использование аммиачных холодильных установок промышленного типа, содержащих большое количество аммиака, подлежит строгому регулированию из-за токсичности аммиака для людей, негативного влияния выбросов вследствие человеческой ошибки или нарушения механической целостности и угрозы террористических атак. Установки, содержащие более 10 000 фунтов аммиака, требуют разработки плана управления рисками (RMP) в соответствии с требованиями EPA (Управление по охране окружающей США) и плана по обеспечению безопасности производства в соответствии с требованиями OSHA (Управление США по охране труда и промышленной гигиене); при этом они, скорее всего, будут часто инспектироваться федеральными службами. В Калифорнии предусмотрены дополнительные ограничения/требования в отношении установок, содержащих более 500 фунтов аммиака. О любой протечке в холодильной установке, в результате которой вылилось 100 или более фунтов аммиака, необходимо сообщать в EPA.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0003] Настоящим изобретением предложена агрегатированная рециркуляционная холодильная установка с перекачкой жидкости, заряжаемая хладагентом в объеме 10 фунтов или меньше в расчете на каждую тонну охлаждения. Настоящим изобретением предложена холодильная установка, заряжаемая небольшим количеством хладагента, в которой компрессор и сопутствующие компоненты располагаются в предварительно агрегатированном машинно-компрессорном отделении модульной конструкции, и в которой конденсатор вплотную примыкает к предварительно агрегатированому машинно-компрессорному отделению модульной конструкции. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения вместительные приемные резервуары предшествующего уровня техники, используемые для сепарации парообразного хладагента и жидкого хладагента на выходе испарителей и для хранения запаса жидкого хладагента, могут быть заменены устройством или конструкцией для сепарации жидкости и паров, которое располагается в предварительно агрегатированном машинно-компрессорном отделении модульной конструкции. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения конструкция или устройство для сепарации жидкости и пара может представлять собой однофазный или двухфазный циклонный сепаратор. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения стандартный экономайзер (который собирает жидкость, выходящую из конденсатора) в необязательном варианте также может быть заменен однофазным или двухфазным циклонным сепаратором, который также располагается в предварительно агрегатированном машинно-компрессорном отделении модульной конструкции. Трубки змеевиков испарителей предпочтительно выполнены с внутренними доработками, которые повышают расход жидкого хладагента, проходящего по этим трубкам, улучшают теплообмен и снижают количество хладагента в системе. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения конденсатор может состоять из змеевиковых трубок, предпочтительно выполненных с внутренними доработками, которые повышают расход парообразного хладагента, проходящего по этим трубкам, улучшают теплообмен и снижают количество хладагента в системе. Согласно более предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения доработки трубок испарителей и доработки трубок конденсатора отличаются друг от друга. Содержание родственной предварительной заявки № 62/188,264 под названием «Трубки с внутренними доработками для змеевиковых устройств» полностью включено в настоящий документ. Согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения в системе конденсатора может быть использована технология микроканального теплообменника. Может быть предусмотрена любая система конденсатора, известная из уровня техники и предназначенная для конденсации парообразного хладагента с целью его преобразования в жидкий хладагент.

[0004] Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения установка может представлять собой систему охлаждения с затопленными испарителями или систему непосредственного охлаждения, но наиболее предпочтительной является «заряжаемая сверхмалым количеством хладагента» или «заряжаемая критически малым количеством хладагента» система с показателем избыточной подачи (отношением массового расхода жидкого хладагента на входе в испаритель к массовому расходу пара, который необходим для создания холодильного эффекта) от 1,05:1,0 до 1,8:1,0, а в предпочтительном варианте - 1,2:1. Для сохранения такого низкого показателя избыточной подачи в различных местах установки могут быть предусмотрены емкостные датчики, аналогичные описанным в заявках на патент США № 14/221,694 и № 14/705,781, содержание каждой из которых полностью включено в настоящий документ посредством ссылки, и предназначенные для определения относительного количества жидкости и пара с целью подстройки системы соответствующим образом. Такие датчики предпочтительно располагаются на входе в устройство для сепарации жидкости и пара и/или на выходе испарителя и/или в любом ином месте в трубопроводе хладагента между выходом испарителя и устройством для сепарации жидкости и пара и/или на входе в компрессор или в любом ином месте в трубопроводе хладагента между выходом для пара устройства для сепарации жидкости и пара и компрессором.

[0005] Кроме того, в предпочтительном варианте система конденсатора и машинно-компрессорное отделение смонтированы таким образом, что они вплотную примыкают к испарителям. В случае использования надстроечной схемы расположения испарителей, при которой испарители располагаются в «надстройке» над холодильной камерой, машинно-компрессорное отделение предпочтительно соединено с предварительно собранным «надстроечным» модулем испарителей. В случае монтажа испарителей на потолке ходильной камеры встроенная система конденсатора и машинно-компрессорное отделение модульной конструкции монтируются на полу или плоской крыше непосредственно над блоком испарителей (так называемая «сплит-система»).

[0006] Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения компрессор и сопутствующие компоненты могут располагаться внутри нагнетательной камеры испарительного конденсатора, а змеевик испарительного конденсатора вплотную соединен с компрессором и другими узлами агрегатированного охладителя. В частности, согласно этому варианту осуществления недоиспользуемое пространство в нагнетательной камере стандартного или модифицированного испарительного конденсатора предшествующего уровня техники используется для размещения остальных компонентов агрегатированного охладителя, причем испаритель располагается в холодильной камере или в модуле испарителей, предпочтительно примыкая к встроенному агрегатированному охладителю испарительного конденсатора. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения в установке может использоваться змеевик конденсатора с охлаждением просасываемым спутным воздухом с перекрестным током через наполнитель. Воздух подается на одну длинную сторону агрегата через наполнитель и поверх змеевика. Уравновешивающее устройство агрегатированного охладителя заключено в нагнетательной камере конденсатора, причем под ним располагается поддон. Одно из дополнительных преимуществ этой интегрированной схемы заключается в том, что она обеспечивает возможность общего, а не отдельного доступа к рабочим элементам охладителя.

[0007] Согласно одному из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрена схема с испарительным конденсатором с принудительным движением воздуха, которая обеспечивает возможность замены наполнителя более крупным змеевиком конденсации, проходящим через площадь в плане. В этом варианте осуществления вода и воздух могли бы проходить по противоточной схеме через змеевик испарительного конденсатора. Схема с принудительной тягой обеспечивает возможность поступления наружного воздуха из-под змеевика во все стороны, в том числе через область охладителя при условии, что она не закрыта, хотя компоненты охладителя должны быть изолированы от падающей распыляемой воды.

[0008] Согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрены блоки с принудительной конвекцией воздуха, снабженные или осевыми, или центробежными вентиляторами. В этих вариантах осуществления испарительной конденсации с нагнетательными осевыми или центробежными вентиляторами указанные вентиляторы нагнетали бы воздух в блок с одной длинной стороны конденсатора. Между агрегатированым охладителем и нагнетательной камерой необходима стенка для отклонения потока воздуха с целью направления его вверх по змеевику.

[0009] Комбинация признаков согласно описанию, представленному в настоящем документе, обеспечивает получение холодильной установки со сверхмалым количеством хладагента для зарядки системы в сравнении с предшествующим уровнем техники. В частности, настоящее изобретение выполнено таким образом, что оно требует менее шести фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Согласно одному из предпочтительных вариантов своего осуществления настоящее изобретение может требовать наличия менее четырех фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. А согласно наиболее предпочтительному варианту своего осуществления настоящее изобретение может эффективно функционировать менее чем с двумя фунтами аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Для сравнения системы предшествующего уровня техники, собираемые на месте из комплектующих изделий, требуют наличия 15-25 фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения, а системы предшествующего уровня техники, заряжаемые небольшим количеством хладагента, требуют наличия около 10 фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Таким образом, для 50-тонной холодильной установки системы предшествующего уровня техники, собираемые на месте из комплектующих изделий, требуют наличия 750-1250 фунтов аммиака; системы предшествующего уровня техники, заряжаемые небольшим количеством хладагента, требуют наличия около 500 фунтов аммиака; а настоящее изобретение требует менее 300 фунтов аммиака, в более предпочтительном варианте - менее 200 фунтов аммиака, а в наиболее предпочтительном варианте - менее 100 фунтов аммиака, что является пороговым значением для EPA, если допустить, что весь аммиак может вылиться из системы. В этой связи можно отметить, что при использовании 50-тонной холодильной установки согласно настоящему изобретению весь объем аммиака, содержащийся в системе, мог бы быть выброшен в окружающую среду без существенного ущерба или вреда для людей или окружающей среды.

Краткое описание фигур

[0010] На фиг. 1 представлено схематическое изображение холодильной установки согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0011] На фиг. 2 представлено увеличенное изображение верхней левой части фигуры 1.

[0012] На фиг. 3 представлено увеличенное изображение нижней левой части фигуры 1.

[0013] На фиг. 4 представлено увеличенное изображение нижней правой части фигуры 1.

[0014] На фиг. 5 представлено увеличенное изображение верхней правой части фигуры 1.

[0015] На фиг. 6 представлено трехмерное перспективное изображение комбинированного модуля испарителей и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0016] На фиг. 7 представлено трехмерное перспективное изображение комбинированного модуля испарителей и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 8 представлено трехмерное перспективное изображение внутреннего устройства предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции и конденсаторного агрегата согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 9 представлено трехмерное перспективное изображение внутреннего устройства предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции и конденсаторного агрегата согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0019] На фиг. 10 представлено трехмерное перспективное изображение комбинированного модуля испарителей и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0020] На фиг. 11 представлены трехмерные перспективные изображения трех разных вариантов осуществления комбинированного модуля испарителей и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции, где вариант осуществления, представленный слева, включает в себя систему конденсатора с воздушных охлаждением, которая монтируется на крыше.

[0021] На фиг. 12 представлено трехмерное изображение в разрезе внутреннего устройства предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0022] На фиг. 13 представлено трехмерное изображение в разрезе внутреннего устройства комбинированного модуля испарителей в надстройке и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции.

[0023] На фиг. 14 показан испарительный конденсатор известного уровня техники.

[0024] На фиг. 15 показан агрегатированный аммиачный охладитель с испарительным конденсатором согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0025] На фиг. 1 представлена схема технологического процесса и расположения контрольно-измерительных приборов (КИП) агрегатированной холодильной установки, заряжаемой небольшим количеством хладагента, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Увеличенные изображения четырех секторов, на которые разбита фигура 1, представлены, соответственно, на фиг. 2-5. Установка включает в себя испарители 2a и 2b, содержащие, соответственно, змеевики 4a и 4b испарителей; конденсатор 8; компрессор 10; дросселирующие устройства 1a и 1 lb (которые могут быть представлены в виде запорно-регулировочной арматуры, измерительных диафрагм или иных дросселирующих устройств); насос 16; устройство 12 для сепарации жидкости и пара; и экономайзер 14. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 12 для сепарации жидкости и пара может представлять собой рециркуляционную емкость. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения устройство 12 для сепарации жидкости и пара и экономайзер 14 могут быть выполнены, как оба, так и по одному, в виде однофазных или двухфазных циклонных сепараторов. Указанные элементы могут соединяться с использованием стандартного трубопровода для хладагента, как это показано на фиг. 1-5. В контексте настоящего изобретения термин «соединенный с» или «соединенный через/посредством» означает соединенный напрямую или опосредованно, если не указано иное. Необязательная система 18 оттаивания включает в себя бак 20 для гликоля, насос 22 для перекачки гликоля, змеевики 24 конденсатора гликоля, и змеевики 6a и 6b гликоля, также соединенные друг с другом и иными элементами системы посредством трубопровода для хладагента в соответствии со схемой, показанной на фиг. 1. Согласно другим необязательным альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены системы оттаивания горячим паром или с электрическим нагревом. Может быть также предусмотрен насос подачи/рециркулятор 16 испарителя, обеспечивающий дополнительную энергию, необходимую для принудительной прокачки жидкого хладагента через теплообменник испарителя.

[0026] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 1-5, жидкий хладагент низкого давления (LPL) подается в испаритель насосом 16 через дросселирующие устройства 11. Хладагент воспринимает тепло холодильной камеры и покидает испаритель в виде пара низкого давления (LPV) и жидкости, после чего поступает в устройство 12 для сепарации жидкости и пара (которое в необязательном варианте может представлять собой циклонный сепаратор), где происходит отделение жидкости от пара. Жидкий хладагент (LPL) возвращается в насос 16, а пар (LPV) поступает в компрессор 10, который конденсирует пар и подает пар высокого давления (HPV) в конденсатор 8, который сжимает его до состояния жидкости высокого давления (HPL). Жидкость высокого давления (HPL) подается в экономайзер 14, который повышает КПД (коэффициент полезного действия) системы путем преобразования жидкости высокого давления (HPL) в жидкость среднего давления (IPL), после чего подает ее в устройство 12 для сепарации жидкости и пара, которое запитывает насос 16 жидким хладагентом низкого давления (LPL), завершая тем самым цикл охлаждения. На фиг. 1-5 также показан путь прохождения гликоля (в случае использования необязательной системы оттаивания), равно как и путь прохождения компрессорного масла, но при этом нет необходимости в подробном описании этих путей в настоящем документе, а стоит лишь отметить, что представленная агрегатированная холодильная установка, заряжаемая небольшим количеством хладагента, в необязательном варианте может включать в себя подсистемы полного оттаивания и рециркуляции компрессорного масла в пределах агрегатированной системы. На фиг. 1-5 также показано множество элементов регулировочной, запорной и предохранительной арматуры, а также датчики температуры и давления (именуемые также индикаторами или измерительными приборами), предназначенные для осуществления непрерывного контроля и управления системой. Кроме того, на выходе указанных испарителей 2a и 2b на входе в устройство 12 для сепарации жидкости и пара могут располагаться необязательные датчики 26a и 26b, замеряющие соотношение парообразного/жидкого хладагента, покидающего испарители. Согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения в трубопроводе хладагента между выходом устройства 12 для сепарации жидкости и пара и входом компрессора 10 может располагаться необязательный датчик 26c. Датчики 26a, 26b и 26c могут представлять собой емкостные датчики того типа, который описан в патентах США № 14/221.694 и № 14/705,781, содержание которых полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. На фиг. 6 показан пример комбинированного модуля испарителей и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения испаритель располагается в модуле испарителей, а остальные узлы системы, показанные на фиг. 1-5, располагаются в машинно-компрессорном модуле. Различные варианты осуществления систем конденсатора, которые могут быть использованы согласно настоящему изобретению, включают в себя испарительные конденсаторы с трубками с необязательными внутренними доработками, теплообменники воздушного охлаждения из оребрённых трубок с необязательными внутренними доработками, микроканальные теплообменники воздушного охлаждения и теплообменники с водяным охлаждением. В случае использования систем конденсатора с воздушных охлаждением змеевики и вентиляторы конденсатора могут быть установлены поверх машинно-компрессорного модуля для получения полностью автономной системы, монтируемой на крыше. Системы конденсатора других типов могут располагаться в машинно-компрессорном отделении. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения вся система является полностью автономной, размещаясь в двух модулях, монтируемых на крыше, что значительно облегчает ее доставку на место установки автодорожным транспортом с использованием, например, транспортных средств с безбортовой платформой разрешенной грузоподъемности без машин сопровождения. Надстроечный модуль и машинно-компрессорный модуль могут перевозиться и/или устанавливаться в окончательное положение по отдельности, но при этом согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения надстроечный модуль и машинно-компрессорный модуль монтируются вплотную друг к другу, чтобы максимально уменьшить количество загружаемого хладагента. Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения надстроечный модуль и машинно-компрессорный модуль сведены в единый модуль, хотя пространство испарителей отделено и изолировано от пространства машинно-компрессорного отделения, чтобы обеспечить соответствие требованиям отраслевых норм и правил. На фиг. 7, 10 и 11 представлены другие примеры примыкающих друг к другу надстроечных модулей испарителей и машинно-компрессорного модуля.

[0027] На фиг. 8, 9 и 12 представлены трехмерные изображения в разрезе внутреннего устройства предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции и конденсаторного агрегата согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, где все элементы агрегатированной холодильной установки, заряжаемой небольшим количеством хладагента, содержатся в пределах интегрированного блока, исключая испаритель. Как было отмечено выше, испаритель может располагаться в надстроечном модуле или же он может быть подвешен в холодильной камере, предпочтительно прямо под машинно-компрессорным модулем. Согласно этим вариантам осуществления настоящего изобретения испаритель выполнен с возможностью прямого охлаждения воздуха, который находится в холодильной камере или подается в эту камеру.

[0028] Согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения (например, когда конечные пользователи не хотят, чтобы охлажденный воздух контактировал с частями/трубками, содержащими аммиак) испаритель может быть сконфигурирован в виде теплообменника для охлаждения вторичной нелетучей текучей среды, такой как вода или смесь воды с гликолем, причем эта вторичная нелетучая текучая среда используется для охлаждения воздуха в холодильной камере. В таких случаях испаритель может быть установлен в машинно-компрессорном отделении.

[0029] На фиг. 13 представлено трехмерное изображение в разрезе внутреннего устройства комбинированного модуля испарителей в надстройке и предварительно агрегатированного машинно-компрессорного отделения модульной конструкции.

[0030] Комбинация признаков согласно описанию, представленному в настоящем документе, обеспечивает получение холодильной установки со сверхмалым количеством хладагента для зарядки системы в сравнении с предшествующим уровнем техники. В частности, настоящее изобретение выполнено таким образом, что оно требует менее шести фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Согласно одному из предпочтительных вариантов своего осуществления настоящее изобретение может требовать наличия менее четырех фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. А согласно наиболее предпочтительным вариантам своего осуществления настоящее изобретение может эффективно функционировать менее чем с двумя фунтами аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Для сравнения системы предшествующего уровня техники, собираемые на месте из комплектующих изделий, требуют наличия 15-25 фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения, а системы предшествующего уровня техники, заряжаемые небольшим количеством хладагента, требуют наличия около 10 фунтов аммиака в расчете на каждую тонну охлаждения. Таким образом, для 50-тонной холодильной установки системы предшествующего уровня техники, собираемые на месте из комплектующих изделий, требуют наличия 750-1250 фунтов аммиака; системы предшествующего уровня техники, заряжаемые небольшим количеством хладагента, требуют наличия около 500 фунтов аммиака; а настоящее изобретение требует менее 300 фунтов аммиака, в более предпочтительном варианте - менее 200 фунтов аммиака, а в наиболее предпочтительном варианте - менее 100 фунтов аммиака, что является пороговым значением для EPA, если допустить, что весь аммиак может вылиться из системы. В этой связи можно отметить, что при использовании 50-тонной холодильной установки согласно настоящему изобретению весь объем аммиака, содержащийся в системе, мог бы быть выброшен в окружающую среду без существенного ущерба или вреда для людей или окружающей среды.

[0031] Хотя настоящее изобретение раскрыто, главным образом, на примере холодильных установок, в которых в качестве хладагента используется аммиак, предполагается, что настоящее изобретение может быть равным образом применено к холодильным установкам, где используются иные хладагенты природного происхождения, включая углекислый газ.

[0032] Описание настоящего изобретения носит исключительно иллюстративный характер; и, таким образом, предполагается, что изменения, которые не отступают от концепции агрегатированной холодильной установки (одномодульной или двухмодульной интегрированной и компактной установки), заряжаемой небольшим количеством хладагента (т.е. менее 10 фунтами хладагента в расчете на каждую тонну охлаждения), входят в объем настоящего изобретения. Любые отклонения от конкретных вариантов осуществления заявленного изобретения, которые описаны в настоящем документе, но которые в остальном составляют агрегатированную рециркуляционную холодильную установку с перекачкой жидкости, заряжаемую хладагентом в объеме 10 фунтов или меньше в расчете на каждую тонну охлаждения, не должны рассматриваться как отступление от сущности и объема настоящего изобретения, определяемого последующей формулой.

[0033] На фиг. 14 показан испарительный конденсатор предшествующего уровня техники, выведенный на рынок заявителем и обозначенный как «Испарительный конденсатор ATC-E». Внутри четырехстороннего металлического корпуса 202 блока может быть предусмотрена водораспределительная система 204, которая располагается над змеевиком 206, который - в свою очередь - располагается над нагнетательной камерой 208. Нагнетательная камера в необязательном варианте содержит наполнитель. В нижней части нагнетательной камеры предусмотрен резервуар 210 для воды, где собирается вода, перекачиваемая затем в водораспределительную систему 204. В верхней части блока располагается вытяжной вентилятор 212, который втягивает наружный воздух через боковые отверстия блока на стороне, примыкающей к нагнетательной камере, пропускает его через змеевик и отводит наружу из верхней части блока. В змеевике циркулирует технологическая жидкая среда, которая охлаждается за счет эффекта испарения воды и воздуха, обтекающих змеевик.

[0034] На фиг. 15 проиллюстрирован пример интегрированного агрегатированного аммиачного охладителя с испарительным конденсатором согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором элементы охладителя агрегатированы в нагнетательной камере 118 блока испарительного конденсатора. Примеры блоков испарительного конденсатора, которые могут быть использованы или модифицированы под настоящее изобретение, включают в себя, помимо прочего, модели ATC-E испарительного конденсатора производства компании-заявителя Evapco, Inc. Пар высокого давления поступает в конденсирующий змеевик через вход 110 и покидает этот змеевик через выход 112. Водораспределительная система 114 орошает змеевик 108 водой, которая после этого проходит через наполнитель 116, расположенный в нагнетательной камере 118, и падает на поддон 120 в нижней части блока, откуда она откачивается обратно через водораспределительную систему. В верхней части блока располагается вытяжной вентилятор 122, примыкающий к водораспределительной системе, который втягивает в систему воздух через воздухоприемные отверстия, расположенные над водораспределительной системой, и со стороны блока, примыкающей к наполнителю 116. Воздух, поступающий в змеевик 108, отводится из змеевика сбоку через сепараторы капель 124 и выводится наружу с помощью вентилятора 122 в верхней части блока. Воздух, поступающий в нагнетательную камеру 108 снизу, аналогичным образом отводится из блока через его верхнюю часть с помощью вентилятора 122. Согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения элементы охладителя системы, показанные на фиг. 1-5, размещены в нагнетательной камере испарительного конденсатора. Испаритель может располагаться в холодильной камере или в модуле испарителей, который примыкает к интегрированному агрегатированному охладителю с испарительным конденсатором.

Агрегатированная рециркуляционная аммиачная холодильная установка с перекачкой жидкости снабжена испарительным конденсатором и заряжаемая хладагентом в объеме 10 фунтов или меньше в расчете на каждую тонну охлаждения. Устройство для сепарации жидкости и пара, компрессор, дросселирующее устройство на стороне высокого давления, приемный резервуар и дросселирующее устройство на стороне низкого давления располагаются в нагнетательной камере испарительного конденсатора хладагента. Вместительные приемные резервуары предшествующего уровня техники могут быть заменены однофазным или двухфазным циклонным сепаратором, который также располагается в нагнетательной камере испарительного конденсатора. Техническим результатом является обеспечение дополнительного охлаждения и возможность общего, а не отдельного доступа к рабочим элементам охладителя. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Холодильная установка, содержащая:

змеевик испарителя хладагента;

устройство для сепарации жидкости и пара, соединенное с выходом указанного змеевика испарителя посредством трубопровода хладагента и выполненное с возможностью отделения парообразного хладагента низкого давления от жидкого хладагента низкого давления;

компрессор хладагента, соединенный с выходом указанного устройства для сепарации жидкости и пара посредством трубопровода хладагента и выполненный с возможностью сжатия парообразного хладагента, поступающего из указанного устройства для сепарации жидкости и пара;

испарительный конденсатор хладагента, соединенный с выходом указанного компрессора хладагента посредством трубопровода хладагента и выполненный с возможностью конденсации пара, полученного в указанном компрессоре, в жидкий хладагент;

дросселирующее устройство на стороне высокого давления, соединенное с выходом указанного испарительного конденсатора хладагента посредством трубопровода хладагента и выполненное с возможностью снижения давления жидкого хладагента, полученного из указанного испарительного конденсатора хладагента;

приемный резервуар, соединенный с выходом указанного дросселирующего устройства на стороне высокого давления посредством трубопровода хладагента для приема жидкого хладагента из указанного дросселирующего устройства на стороне высокого давления;

дросселирующее устройство на стороне низкого давления, соединенное с выходом указанного приемного резервуара посредством трубопровода хладагента и выполненное с возможностью снижения давления жидкого хладагента, полученного из указанного приемного резервуара; и

трубопровод хладагента, соединяющий выход указанного дросселирующего устройства на стороне низкого давления с входом указанного устройства для сепарации жидкости и пара, выполненный с возможностью доставки жидкого хладагента в указанное устройство сепарации;

при этом указанное устройство для сепарации жидкости и пара содержит выход для жидкости, соединенный посредством трубопровода хладагента с входом указанного испарителя; и

при этом указанное устройство для сепарации жидкости и пара, указанный компрессор, указанное дросселирующее устройство на стороне высокого давления, указанный приемный резервуар и указанное дросселирующее устройство на стороне низкого давления располагаются в нагнетательной камере указанного испарительного конденсатора хладагента; и при этом указанным хладагентом служит аммиак.

2. Холодильная установка по п. 1, которая требует наличия менее шести фунтов хладагента в расчете на каждую тонну охлаждения.

3. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный испарительный конденсатор содержит водораспределительную систему, расположенную над змеевиком конденсатора, а указанная нагнетательная камера располагается под указанным змеевиком конденсатора, примыкая к нему.

4. Холодильная установка по п. 1, в которой указанная конструкция для сепарации жидкости и пара содержит циклонный сепаратор.

5. Холодильная установка по п. 1, в которой указанная конструкция для сепарации жидкости и пара содержит рециркуляционную емкость.

6. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный приемный резервуар содержит циклонный сепаратор.

7. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный приемный резервуар содержит экономайзер.

8. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный змеевик испарителя характеризуется наличием внутренних доработок, которые повышают расход циркулирующей в нем жидкости/пара, улучшают теплообмен и снижают количество хладагента.

9. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный конденсатор содержит змеевики с внутренними доработками.

10. Холодильная установка по п. 1, в которой указанный конденсатор содержит микроканальный теплообменник.

11. Холодильная установка по п. 1, дополнительно содержащая датчик отношения массы жидкости к массе пара, расположенный внутри трубопровода хладагента, соединяющего указанный змеевик испарителя с указанным устройством для сепарации жидкости и пара.

12. Холодильная установка по п. 1, дополнительно содержащая датчик отношения массы жидкости к массе пара, расположенный внутри трубопровода хладагента, соединяющего указанное устройство для сепарации жидкости и пара с указанным компрессором.

13. Холодильная установка по п. 1, дополнительно содержащая маслоотделительный бак, выполненный с возможностью отделения компрессорного масла от парообразного хладагента, полученного из указанного компрессора.

14. Холодильная установка по п. 1, которая требует наличия менее четырех фунтов хладагента в расчете на каждую тонну охлаждения.

15. Холодильная установка по п. 1, которая требует наличия менее двух фунтов хладагента в расчете на каждую тонну охлаждения.

16. Способ уменьшения количества хладагента в расчете на каждую тонну охлаждения в холодильной установке, снабженной испарителем, устройством для сепарации жидкости и пара, компрессором, испарительным конденсатором и приемным резервуаром; причем указанный способ включает в себя агрегатирование указанного компрессора, указанного устройства для сепарации жидкости и пара и указанного приемного резервуара в нагнетательной камере испарительного конденсатора, соединяющей указанный испаритель с указанным испарительным конденсатором посредством трубопровода хладагента; и заправку указанной холодильной установки хладагентом в виде аммиака.

17. Способ по п. 16, в котором указанный испаритель устанавливается в сборном испарительном отсеке модульной конструкции.

18. Способ по п. 17, в котором указанный сборной испарительный отсек модульной конструкции примыкает к указанному испарительному конденсатору.

19. Способ по п. 16, в котором указанный испаритель устанавливается в холодильной камере прямо под указанным испарительным конденсатором.