Холодильная установка Советский патент 1983 года по МПК F25B9/02 

(54) ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к холодильной технике, а именно, к холодильным установкам, источником холода в которых является вихревая труба.

Известны холодильные установки, в которых используются охлаждаемые (неадиабатные) вихревые трубы, которые по сравнению с неохлаждаемыми вихревыми трубами имеют большую термодинамическую эффективность 1.

Однако недостатком таких холодильных установок является то, что для охлаждения вихревой трубы нужна охлаждающая жидкость (обычно вода)г что ограничивает возможности применения таких холодильных установок на передвижных средствах и в других случаях, когда подвод к установке охлаждающей жидкости затруднен.

Известны также холодильные установки, содержащие неадиабатную вихревую трубу с закрытым горячим концом, вк.пюченную в циркуляционный контур компрессионной холодильной машины 2 .

Данная установка характеризуется конструктивной сложностью и неэкономичностью, так как горячий поток охлаждается воздухом, а /л 1.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является холодильная установка, содержащая вихревую трубу с сопловым вводом, выводами холодного и горячего потоков, охлаждающую рубашку на горячем конце, заполненную низкокипящим хладагентом и включенную в замкнутый циркуляционный контур, участок которого, распо10ложенный за рубашкой, имеет оребрение.

Данная установка может быть применена на передвижных средствах, так

15 как охлаждение горячего конца трубы в ней осуществляется за счет испарения низкокипящего хладагента, конденсирующегося затем в конденсаторе, охлаждаемом наружным воздухом, вновь

20 поступающим на охлаждение вихревой трубы 3.

Однако эта установка имеет относительно невысокий КПД, так как в ней не используется энергия горячего 25 потока вихревой трубы.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности при vtqпользовании в качестве низкокипящего хладагента в охлаждающей рубашке дoa Dvlиaчнoгo раствора, У1 азанная цель достигается тем, что в холодильной установке, содержащей вихревую трубу с сопловым вводом, выходами холодного и горячего ПОТОК.ОВ и охлаждающую рубашку на горячем конце, заполненную низкокипящим хладагентом и включенную в замкнутый циркуляционный контур, участок которого, расположенный за рубачжой, имеет оребрение, в контур дополниТельно включены последовательно расположенные дроссель, испаритель-воздухоохладитель, абсорбер и насос, причем рубашка дополнительно сообщена с абсорбером посредством трубопро вода, снабженного регулировочным вен тилем. При этом испаритель-воздухоохлади тель может быть установлен либо на выходе холодного потока из вихревой трубы, либо перед сопловым вводом вихревой трубы. Насос может быть снабжен привод ной турбиной, установленной на выход .горячего потока вихревой трубы. Кроме того, насос может быть снаб жен приводным электродвигателем и заключен вместе с ним в единый герме тичный корпус, а на выходе горячего потока вихревой трубы установлена турбинка с электрогенератором, имеющим с электродвигателем электрическую связь. На фиг. 1 схематически изображена установка с испарителем-воздухоохладителем на выходе холодного потока вихревой трубы на фиг. 2 - установка с предварительным охлаждением сжа того газа, в которой испаритель-воздухоохладитель установлен перед сопловым вв одом; на фиг. 3 - вариант установки, в котором энергия горячего потока используется для приводной турбины; на фиг. 4 - установка, в которой насос снабжен приводным электродвигателем. Установка содержит вихревую трубу имеющую сопловой ввод 1, патрубок 2 (выход) холодного потока, патрубок 3 (выход) горячего потока, рубашку 4 на. горячем конце 5, заполненную водоаммиачным раствором и включенную в замкнутый циркуляционный контур, ореб ренный участок б которого служит конденсатором паров аммиака. За конденса тором установлены дроссель 7, служащий для снижения давления аммиака, испаритель-воздухоохладитель 8, установленный (фиг. 1) в патрубке 2 холодного потока и служащий для его дополнительного охлаждения, абсорбер 9 имеющий наружное оребрение, в котором пары аммиака поглощаются водой, и насос 10, который служит для подачи водоаммиачного раствора в рубашку 4 вихревой трубы. Рубашка 4 соединена с абсорбером 9 дополнительным трубопроводом 11, имеющим регулировочный вентиль 12 и служащим для подачи слабого раствора из рубашки в абсорбер. Испаритель-воздухоохладитель может быть установлен в воздушной магистрали, подводящей сжатый воздух в вихревую трубу, т.е. перед сопловым вводом 1 (фиг. 2), что в итоге позволяет увеличить холодопроизводительность установки и снизить температуру холодного потока. В целях увеличения КПД холодильной установки для работы насоса 10 ,может быть использована энергия горячего потока вихревой трубы. Для этого к горячему концу 5 трубы через патрубок 3 подключена магистраль 13 (фиг. 3), на конце которой установлена турбина 14, приводимая в движение расширяющимся потоком горячего газа и сообщающая вращение рабочему колесу насоса 10. Для обеспечения герметичности циркуляционного контура установки приводом насоса 10 может служить электродвигатель 15, установленный с рабочим колесом насоса 10 в едином герметичном корпусе (фиг. 4), при этом электродвигатель питается электроэнергией от электрогенератора 16, приводимого во вращение турбинкой 17, установленной на выходе горячего потока вихревой трубы. Установка работает следующим образом. Получение холода и увеличение КПД в установке достигается тем, что под действием тепла горячего конца 5 вихревой трубы из водоаммиачного раствора, находящегося в охлаждакяцей рубашке 4, испаряется аммиак, который поступает в оребренный участок 6, контура, охлаждаемый наружным воздухом, где происходит его конденсация. Далее жидкий аммиак проходит через дроссель 7, при этом давление его резко снижается, и аммиак начинает испаряться в испарителе-воздухоохладителе 8, вследствие чего достигается дополнительное охлаждение холодного .потока вихревой трубы, которым обдувается испаритель-воздухоохладитель. Замкнутость цикла обеспечивается тем, что из испарителя пары аммиака поступают в абсорбер 9, заполненный слабым водоаммиачным раствором и охлаждаемый наружным воздухом, где они поглощаются водой, при этом, концентрация аммиака в воде увеличивается и образуется крепкий водоаммиачный раствор, который насосом 10 подается в охлаждаемую рубаижу 4 вихревой трубы. Одновременно из охлаждающей рубашки 4 по дополнительному трубопроводу абсорбер 9 поступает слабый водоаммиачный раствор. Использование энергии горячего по тока вихревой трубы для дополнительного получения холода позволяет увеличить холодопроизводительность пред лагаемой холодильной установки,а,сле довательно,и ее КПД в 1,41-1,5 раза при использовании изображенной на фиг.1,в 1,74-1,9 раз для установки, изображенной на фиг.2 по сравнению с охлаждаемой вихревой трубой. Формула изобретения 1. Холодильная установка, содержащая вихревую трубу с сопловым вводом, выходами холодного и горячего потоков и охлаждающую рубашку на горячем конце, заполненную низкокипящим хладагентом и включенную в замкнутый циркуляционный Контур, участок которого, расположенный за рубашкой, имеет оребрение, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности при использовании в качестве низкокипящего хладагента в охлаждающей рубашке водоаммиачного раствора, в контур дополнительно включены последовательно расположенные дроссель, испаритель-воздухоохладитель , абсорбер и насос, причем рубашка дополнительно сообщена с абсорбером посредством трубопровода, снабженного регулировочным вентилем. 2.Установка по п. 1, отличающаяс я тем, что испарительвоздухоохладитель установлен на выходе холодного потока из вихревой трубы. 3.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что испарительвоздухоохладитель установлен перед сопловым вводом вихревой трубы. 4.Установка поп. 1,отличающаяс я тем, что насос снабжен приводной турбиной, установленной на выходе горячего потока вихревой трубы. 5.Установка по п. 1,отлич а ющ аяс я тем, что насос снабжен приводным электродвигателем и заключен вместе с ним в единый герметичный корпус, а на выходе горячего потока вихревой трубы установлена турбинка с электрогенератором, имеющим с электродвигателем электрическую связь. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Воронин Г.И. Конструирование машин и агрегатов систем кондиционирования. М., Машиностроение, 1978, с. 171. 2.Патент США W 2920457, кл. 62-2, опублик. 1963. 3.Авторское свидетельство СССР 283246, кл. F 25 В 9/Q2, 1970.

f2 //

UlllllHlinillfl