Реверсируемая система охлаждения Советский патент 1984 года по МПК F25B29/00 F24F1/02 

Изобретение относится к системам охпажцения, работающим по схеме теп пового насоса, и может быть испоп1ьзс вано, в частности, как в промышленных, так и в бытовык установках концитшонирования воздуха. Известна реверсируемая хопоцильна установка, содержащая два теплообменника, соединенных между собой на одном конце через систему капилляров, а на другом конце через систему трубопроводов, содержащую многокодовые перекпючаюшие вентили и подключенную к компрессору ij . Недостатком этой холодильной установки является сравнительно низкая термодинамическая эффективность, обуоловпенная тем, что соединение трубчаты теплообменных секций в теплообменника не обеспечивает оптимальных парамет ров движения потоков хладагента при работе установки в режимах охлаждения или нагревания. Наиболее близкой к предлагаемой по техническому решению является реверсируемая система охлаждения, содержащая два теплообменника, каждый из кот рых имеет по крайней мере две соединенные между собой промежуточные коллекторы зоны теплопередачи с трубчатыми теплообмеи выми секциями в каждой из них, концевые коллекторы, соединенные с входным и выходным участками зон теплопередачи в каждом теплообменнике, байпасный труб провод с обратным клапаном, соециндющий концевые коллекторы в одном из теплообменников, и компрессор, соедине ный через реверсирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, пр тивоположной компрессору, объединены посредством соединительного трубопрово да, снабженного обратным клапаном и системой капилляров 2 . Недостатком этой системы охлаждени является низкая термодинамическая ..эффективность при чередовании работы теплообменников в режимах конденсации и испарения, так как невозможно обеспе чить оптимальные параметры течения хладагента через теплообменники при реверсировании испарительного и конден ционного режимов работы. Цель изобретения - повышение термо динамической эффективности при чередов нии работы теплообменников в режимах конденсации и испарения. Цепь достигается тем, что в реверсируемой системе охлаждения, содержащей два теплообменника, каждый из которых имеет по крайней мере две соединенные между собой через промежуточные коллекторы зоны теплопередачи с трубчатыми теплообменными секциями в каждой из них, концевые коллекторы, соединенные с входным и выходным участками зон теплопередачи в каждом теплообменнике, байпасный трубопровод с обрат ным клапаном, соединяющий концевые коллекторы в одном из теплообменников, и компрессор, соединенный через ревер сирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, противоположной компрессору, объединены посредством соединительного трубопровода, снабженного обратным клапаном и системой капилляров, второй теплообменник, так же как и nei. вый, имеет аналогичный байпасный трубопровод с обратным клапаном, на соединительном трубопроводе установлен второй обратный клапан, между обратными клапанами соединительного трубопровода установлены два распределителя потока хладагента, один из которых соединен через систему капилляров с трубчатыми теплообменными секциями смежного с ним теплообменника, а другой аналогично соединен через дополнительную систему капилляров со смежным с ним теплообменником. Кроме того, зоны теплопередачи в каж дом теплообменнике могут содержать количество теппообменных секций, уменьшающееся в направлении концевого ко; лектора со стороны соединительного трубопровода. На фиг. 1 показана блок-схема реверсируемой системъ охлаждения с двумя зонами теплопередачи и двумя теплообменными секдяями в каждом теплообменнике; на фаг. 2 - фрагмент одного из теплообменников, содержащего три зоны теплопередачи и смесь теплообменнйх секций в аксонометрии, обчшй вид; на фиг. 3 - виц А на фиг.2{ на фиг. 4 - вид Б на фиг.2; на фиг. 5 - блок-схема теплообменника на фиг. 2; на фиг. 6 схема узла ввода капилляра в теплообменник. Реверсируемая система охлаждения содержит теплообменники 1 и 2, в простейшем варианте имеющие соответственно соединенные между собой через промежуточные коннекторы 3 и 4 зоны AI, В VI С, D теппоперецачи с трубчатыми теплообменными секияямп (не показаны) в кажцой из них, концевые коннекторы 5,6 и 7,8, соединенные с вхоциь1м и выходным участками зон тепноперецачи в кажцом тепнообменнике, байпасные трубопроводы 9 и Юс обратными кнапанами 11 и 12, соецинягк щие концевые коннекторы 5,6 и 7,8 соответственно, и компрессор 13, со& диненный трубопроводами 14 и 15 через чётыреххоцовой реверсируюишй вентиль 16 с концевыми коппекторами 5 и и 7 теплообменников 1 и 2 соответстве но, причем их противоположные концевые коллекторы 6 и 8 объединены поорецством соединительного трубопровода 17, снабженного обратными клапана ми 18 и 19, между этими кнапанами установпены распределители 20 и 21 потока хладагента, соединенные через системы капилляров 22 и 23 с теплообменниками 1 и-2 соответственно. Теплообменник 1 ( для промышленНых целей, фиг.2-5) содержит ряд внутренник радиаторных труб 24, пронизывающих блок теплообменника 1 в пр. мом и офатном направлениях и объединенный с рядом внешних труб 25. Ряды труб 24 к 25 образуют тепгаообменные секции для потока хладаг ента, которые соединены посредством возврат НЫХ патрубков 26. Входной и выходной концы кажцой секции выведены на па- нель 27 блока теплообменника 1. Goooно с концевым коллектором 5 установпей отделенный от него обратным клапаном 11 дополнительный коллектор 28, а вблизи них размещен промежуточный коллектор 3. Концевой коллектор 5 срешгаен питающими патрубками 2 9 с четырьмя теплообменнымк секциями, образующими нижнюю зону теплрпер& дачи.которая через выходные патрубки ЗО соединена с промежуточным коллектором связанным в свою очередь, питающими путрубками 31 с верхними зонами Р и Gr теппоцередачи. Эти зоны через выхоцные патрубки 32 соединены с цопопннтепьныМ коллектором 28, который ЯШающим патрубком 33 подключен к последней зоне G-теплопередачи, соединенной с концевым коллектором 6, который через обратный клапан 18 подклю чен ,к соединительному трубопроводу 17, Шесть капилляров 22, выходящих из распределители 20, глубоко вхсздят в тру 1 58 теппообменпых секций в эонак Е и F теплопередачи, а седьмой капинняр 22 подсоединен к коннектору 6. Дня улучшения тепнопередающих характеристик теплообменника 1 предпочтительно, чтобы зона теплопередачи размещалась в средней его части. Тепнробменник 2 имеет конструкцию, аналогичную теплообменнику 2. Реверсируемая система охлаждения (простейший вариант фиг. 1) работает следующим образом. При работе теплообменника 1 в режиме конденсации (режим охлаждения) сжатый горячий водяной пар входит в концевой конлектор 5 и далее (так как обратный клапан 11 закрыт в этом режиме работы) последовательно проходит зоны А и В теплопередачи, конденсируется при отводе тепла внешним воз духом и попадает в виде жидкости в концевой коннектор 6. Обратные кнапаны 18 и 12 открыты, а обратный клапан 19 закрыт. Из коллектора 6 воца поступает в соединительный трубопровод 17 - и далее через распределитель 21 в систему капилляров 23 и теплообменник 2, при этом поток хладагента разделяется на два: один из них движется через зону с тепловередачи и коллектору 7, а второй через зону тепл опередачи - к коллектору 8, - т.е. по- ток хладагента проходит через теплообменник 2 двумя параллельными путами. При движении в теплообменных секциях теплообменника 2 при пониженном давлении и подводе тепйа от окружак щего воздуха жидкость испаряется, и образовавшийся пар из коллектора 8 через обратный клапан 12 и байпасный трубопровод 1О, а из коллектора 7 непосредственно поступает в трубопровод 15 на всасывающий патрубок ком рессора 13, и цикл замыкается. Перёкшочением вентиля 1Ь система ереводится на другой режим (режим нагревания), когда теплообменник 1 работает в режиме испарения, а теплоо& е&ник 2 - в режиме конденсации, при этом под действием возникающих перепаи дев давления о атные клапаны 18 и 22 втоматически закрываются, а обратные лапаны 11 и 19 открываются. В режиме агревания теплообменники 1 и 2 меяются фунюхиямн, причем поток сдаценсирующегося хладагента про одит зоны С и и теплопередачи теплобменника 2 последовательно, а поток S испаряющегося хлацагента разпепяется в теплообменнике 1 на два параплепь- ных. Работа системы в режиме нагрева ния аналогична её работе в режиме охпажцения. Теппообменник 1 (промышленное испопнение, фиг, -2-6) работает в режиме концансашш спеиуюцщм образом. Поток горячего пара поступает от компрессора 13 по трубопровоцу 14 в концевой коппектор 5 к цапее, так как обратный кпапан 11 зак;ж 1Т, по питак щим патрубкам 29 проходит в четыре теппообменные секшт зоны Ё таппоперецачи, гце часть пара конценсирует ся, затем хпацагент по выхоцным naivрубкам ЗО вкоцит в промежуточный коп пектор 3 и нз через пвтаюоше патрубки 31 поогупает в две теплообме ные секшщ зоны F теплопередачи, откуда через выхоцвые патрубки 32 прохоцит в д я1опвите|п ный коппектор 28 и цвяве через питающий патрубок 33 в теппообмеяную секпию зс«ы F тешгопереоачи, откуца сконяенсировавшяйся хпацагевт поступает в концевой Kojtпектсф 6 и яэ него через обратный кпапан Id в соепвнвтепьный трубопровоц 17, Таким , поток хпап

агента поспецоватепьно прохоцит зоны € , Р в GT теппопереоачв, чиспо теппообменных секций в которых умень-

системы охлаждения, термодинамическая эффективность реверсируемой системы охлаждения повышается. 8 шается в напровпении авижения потока хлацагента. При работе теплообменника 1 в р&жиме испарения жицкий хлааагент из соецинитепьного трубопровоца 17 (кпапан 18 псц действием перепада давпения закрывается, а кпапан 11 открывается) поступает в распределитель 20 и из него по четырем капиллярам 22 через патрубки 30 проходит в зону теплопередачи, по двум капиллярам 22 через патрубки 31 в зону F теплопередачи и по одному капилляру 22 в коллектор 6 и из него входит в зону (Зр теппопередачи. Из зон , F и (теплопередачи хладагент в виде пара через патрубки 29,32 и 33 соответственно попадает в коллекторы 5 и 28, причем из поопеднего через клапан 11 пар также попадает в коллектор 5, откуда весь поток пара подается по трубопроводу 14 на всасывающий патрубок компрессора 13. В данном режиме поток хладагента параллельно проходит черед все зоны теплопередачи. Таким образом, благодаря тому, что конструкция теплообменников 1 и 2 и система их соединений между собой обеспечивают работу теплообменников в оптимальном режиме при реверсировании

f4

30

30

22

22

/4

ВидА

27

20

фаз. 5

Вид 6

f7

.го

-18

фиеЛ

1. РЕВЕРСИРУЕМАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая цва теппоо еннвка, кажцый из которых им&ет по крайней мере цве соецвненные межпу собой через промежуточные коппекторы зоны теплопередачи с трубчатымн теппообменными секциями в кажцой ИЗ ИНК, концевые коллекторы, соединенные с входным и выходным участками зон теплопередачи в каждом теплообменннике, байпасный трубопровод с обратным клапаном, соедин1{юший концевые коплек торы в одном из теплообменников, и компрессор, соединенный через реверсирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, противоположной компрессору, объединены посредством соединительного трубопровода, снабженного обратным клапаном и системой ка«ч пилляров, отличающаяся тем, что, с целью повышенияя термодинамической эффективности при чередовании работы теплообменников в режимах конденсации и испарения, второй теплообменник, так же как и первый имеет аналогичный байпасный трубопровод, с обратным клапаном, на соединительном трубопроводе установлен второй обратный клапан, между обратными клапанами соединительного трубопровода устаСО новлены два распределителя потока хладагента, один из которых соединен через систему капилляров с трубчатыми те№лоо енными секциями смежного с ним теплообменника, а другой аналогично соединен через дополнительную систему капилляров со смежным с ним теплообменником. 00 2. Система по п. 1, о т л и ч а юо ел т а я с я тем, что зоны; трплолередачи в .1гаждом теплообменнике coaefvжат количество теплообменных секций, 00 уменьшающееся в направлении концевого коллектсфа со стороны соединительного трубопровода.

30.31

/

22

/