Способ работы нагревательно-охладительной установки Советский патент 1984 года по МПК F25B29/00 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к технике комбинированного нагрева и охлаждения теплообменных аппаратов. Известен способ работы нагревательноохладительной установки путем многоступенчатого нагрева и охлаждения рабочего вещества, циркулирующего через теплообменник, нагреватель, холодильник и аккумуляторную зону, причем заключительную ступень нагрева ведут в замкнутом контуре при циркуляции рабочего вещества через нагреватель и теплообменник, а заключительную ступень охлаждения в автономном замкнутом контуре - через холодильник и теплообменник 1. Недостатком известного способа является невозможность обеспечения плавного регулирования от стадии нагрева к стадии охлаждения без дополнительного регулирования тепловых потоков в контурах циркуляции. Цель изобретения - обеспечение плавного регулирования перехода от стадии нагрева к стадии охлаждения при использовании рабочего вещества с температурой кипения ниже необходимой максимальной рабочей температуры. Цель достигается тем, что согласно способу работы нагревательно-охладительной установки путем многоступенчатого нагрева и охлаждения рабочего вещества, циркулирующего через теплообменник, нагреватель, холодильник и аккумуляторную зрну, причем заключительную ступень нагрева ведут в замкнутом контуре при циркуляции рабочего вещества через нагреватель и теплообменник, а заключительную ступень охлаждения в автономном замкнутом контуре - через холодильник и теплообменник, на заключительной ступени охлаждения отключают все ступени нагрева и в контур циркуляции рабочего вещества на этой ступени дополнительно включают нагреватель, используемый в качестве аккумуляторной зоны. На чертеже представлена схема установки, реализующей предлагаемый способ. Установка содержит первую ступень нагрева, образуемую последовательно соединенными змеевиком 1 нагревательной печи 2, змеевиком-кипятильником 3 нагревателя 4 и циркуляционным насосом 5. Заключительную ступень нагрева составляют нагреватель 4, линии 6 подачи парообразного рабочего вещества, теплообменник 7 с рубащкой 8, линии 9 возврата конденсата и гидравлический затвор 10. Первую ступень охлаждения образуют ЛИНИЯ 11 первичного хладагента и змеевиковая труба 12 охладителя 13. Замкнутый контур циркуляции второй ступени охлаждения состоит из последовательно включенных гидравлического насоса 14, холодильника 15 и охладителя 13. Заключительную ступень охлаждения составляют запорный вентиль 6, холодильник 15, насос 17, нагнетательная линия 18, теплообменник 7, линия 9, гидравлический затвор 10 и нагреватель 4. Установка работает с.тедующим образо.м. На стадии нагрева закрывают вентиль 16 и ЁВОДЯТ в действие контуры циркуляции обеих ступеней нагрева, для чего включают печь 2 и насос 5. Жидкое рабочее вещество, полностью заполняющее контур первой ступени нагрева, непрерывно перемещается от змеевика 1 в змеевик-кипятильник 3 нагревателя 4, обеспечивая передачу тепла, запасенного в змеевике 1 от сгорания топлива в печи 2, в змеевик-кипятильник 3. В это время в заключительной ступени нагрева нагреватель 4 и гидравлический затвор 10 должны быть заполнены жидким рабочи.м веществом. Змеевик-кипятильник 3 нагревает рабочее вещество в нагревателе 4 до кипения, и образующиеся пары через линии б поступают в рубащку 8 теплообменника 7. Там пары, попадая на оболочку теплообменника 7, имеющую более низкую температуру, концентрируются на ней, отдавая часть тепла внутрь теплообменника 7. Образующийся конденсат самотеком по линии 9 через гидравлический затвор 10 возвращается в нагреватель 4, где вновь подвергается испарению. Затвор 10 предотвращает попадание паров рабочего вещества в линию 9 возврата конденсата. Нагревание теплообменника 7 производится путем естественной рециркуляции р.абочего вещества в заключительной ступени нагрева между нагревателем 4 и теплообменником 7, выполняющим в данно.м случае роль конденсатора, с использованием фазового перехода рабочего вещества из жидкого в парообразное состояние и обратно. Для перевода установки из стадии нагрева к стадии охлаждения отключают печь 2 и насос 5, включают насосы 14 и 17 и одновременно открывают вентиль 16, обеспечивая свободное прохождение рабочего вещества из нагревателя 4 к насосу 17. Первые порции жидкого рабочего вещества при температуре кипения поступают в трубное пространство холодильника It), где частично теряют тепло, а затем насосом 17 по нагнетатльной линии 18 подаются в рубащку 8 теплообменника 7. При этом линия 18 и частично рубащка 8 заполняются жидким рабочим веществом, поступающим из нагревателя 4, который в данном случае выполняет роль аккумуляторной зоны. Уровень заполнения вещества в нагревателе 4 снижается и устанавливается на новой, более низкой отметке. Рабочее вещество, стекающее по оболочке теплообменника 7, имеющей более высокую температуру, нагревается, а затем

через линию 9 с затвором 10, нагреватель 4 и вентиль 16 вновь поступает в трубное пространство холодильника 15, охлаждаясь от теплоносителя, циркулирующего в контуре второй ступени охлаждения. Этот теплоноситель насосом 14 подается в охладитель 13, где понижает свою температуру, отдавая тепло первичному хладагенту, протекающему через змеевиковую трубу 12.

После включения всех ступеней охлаждения и отключения ступеней нагрева температура жидкого рабочего вещества, нагнетаемого в рубашку 8 теплообменника 7, начинает непрерывно снижаться, интенсивность кипения в нагревателе 4 падает и кипение прекращается. Направление теплового потока через оболочку теплообменника 7 меняется на противоположное, вследствие чего происходит отвод тепла из теплообменника 7 через все ступени охлаждения в линию 11 первичного хладагента. Плавность снижения температуры определяется интенсивностью тепловых потоков в контурах циркуляции ступеней охлаждения.

Экономическая эффективность изобретения заключается в снижении тепловых потерь и повышении производительности теплообменника, входящего в состав нагревательно-охладительной установки.

СПОСОБ РАБОТЫ НАГРЕВАТЕЛЬНО-ОХЛАДИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ путем многоступенчатого нагрева и охлаждения рабочего вещества, циркулирующего через теплообменник, нагреватель, холодильник и аккумуляторную зону, причем заключительную ступень нагрева ведут в замкнутом контуре при циркуляции рабочего вещества через нагреватель и теплообменник, а заключительную ступень охлаждения в автономном замкнутом контуре - через холодильник и теплообменник, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавного регулирования перехода от стадии нагрева к стадии охлаждения при использовании рабочего вещества с температурой кипения ниже необходимой максимальной рабочей температуры,на заключительной ступени охлаждения отключают все ступени нагрева и в контур циркуляции рабочего вещества на этой ступени дополнительно включают нагреватель, используемый в качестве аккумуляторной зоны. (Л rff 00 со QQ