Способ получения холода Советский патент 1984 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике и может быть использовано при разработке холода в системах кондиционирования, установках умеренного и глубокого охлаждения. Широко распространенный способ получения холода посредством расширения рабочего тела в детандерах с отдачей внешней работы термодинамически эффективен, но его реализация связана с созданием сложных машин, что в ряде случаев не обеспечивает выполнения высоких требований в отношении надежности, характерных для современных холодильных и криогенных устройств. В последнее время разработан ряд способов получения холода путем циклического расширения газа от начального давления Рн до конечного РК в системах с рабочим объемом постоянной величины, например, в пульсационных трубах. Такш,е системы надежны, но их термодинамическая эффективность недостаточно высока. Известен способ получения холода в системе с объемом постоянной величины, имеющем примыкающую к источнику рабочего тела «холодную зону, которая плавно переходит в «горячую зону, расположенную на противоположной стороне объема 1. Способ осуществляют циклически путем заполнения «холодной зоны рабочим телом со сжатием остаточного газа и одновременным отводом теплоты сжатия от последнего в «горячей зоне, расширения и выхлопа рабочего тела и выталкивания его остаточным газом. Способ малоэффективен вследствие неполного отвода теплоты сжатия, что приводит к повышению температуры рабочего тела и к снижению адиабатического КПД. Известен также способ получения холода в системе с постоянным объемом путем сжатия газа в рабочей камере при перепуске в нее газа из ресивера, рекуперативного отвода тепла при обратном перепуске газа в процессе заполнения рабочей камеры сжатым газом, расширения газа и выталкивания его из рабочей камеры 2. По эффективности этот способ получения холода превосходит описанный ранее, однако значение адиабатического КПД составля ет около 40°/о и заметно снижается с ростом отношения Рн/Рк. Такой относительно низкий КПД объясняется значительной величиной потерь от неполноты расширения рабочего тела в процессе выхлопа, причем величина этих потерь возрастает с ростом отношения начального давления к конечному. Температура рабочего тела при конечном давлении в этом случае выше, чем при адиабатическом проЦессе расширения. Кроме того, имеют место необратимые потери в процессе выпуска при натекании рабочего тела с начальным давлением в объем постоянной величины, давле ние остаточного газа в котором близко к конечному. Вследствие этого температура порции рабочего тела в начале расширения выше температуры рабочего тела в линии подвода. Поэтому осуществить расщирение рабочего тела с высоким адиабатическим КПД при реализации известных способов невозможно. Область значений Рн/Рк, в которой способ может быть реализован, ограничена. Максимальное значение отношения Рн/Рк - около 3-4. Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности способа получения холода при использовании второго ресивера, подключенного к рабочей камере параллельно первому. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения холода в системе с постоянным объемом путем сжатия газа в рабочей камере при перепуске в нее газа из ресивера, рекуперативного отвода тепла при обратном перепуске газа в процессе заполнения рабочей камеры сжатым газом, расширения газа и выталкивания его из рабочей камеры, расширение газа осуществляют при перепуске остаточного газа во второй ресивер и при отключенном первом ресивере, а выталкивание газа из рабочей камеры производят остаточным газом из второго ресивера. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации данного способа; на фиг. 2 - условная индикаторная диаграмма рабочего процесса в координатах давления Р - объем V. Устройство содержит рабочую камеру 1 с «холодной 2 и «горячей 3 зонами, к которой подключены ресиверы 4 и 5, а также переключающие устройства 6, 7 и 8, рекуперативные теплообменники 9 и 10, линию подвода сжатого газа 11 и отвода газа 12. Способ получения холода осуществляют в следующей последовательности. В качестве исходного принято состояние системы, показанное на фиг. 1. Ему соответствует точка 1 индикаторной диаграммы на фиг. 2. Следует подчеркнуть условность отображения рабочего процесса диаграммой Р-V, показанной на фиг. 2. По оси абсцисс отложен объем порции рабочего тела, условно отделенной от остаточного газа. Все объемы устройства заполнены остаточным газом. Переключающие устройства 6. и 7 закрыты,«горячая зона 3 сообщается с ресивером 5. Давление остаточного газа при этом в объемах холодной 2 и «горячей 3 зон, теплообменнике 10 и дополнительном ресивере низкого давления 5 близко к давлению РК в линии низкого давления 12. Основной ресивер высокого давления .4 отсечен. Давление в основном ресивере 4 равно давлению в линии высокого давления II т.е. давлению впуска Рн,

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА в системе с постоянным объемом путем сжа7 I I М л IxTI I I I I I I I I I I ъ- X 10 тия газа в рабочей камере при перепуске в нее газа из ресивера, рекуперативного отвода тепла при обратном перепуске газа в процессе заполнения рабочей камеры сжатым газом, расширения газа и выталкивания его из рабочей камеры, отличак)щийся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности при использовании второго ресивера, подключенного к рабочей камере параллельно первому, расширение газа осуществляют при перепуске остаточного таза во второй ресивер и при отключенном первом ресивере, а выталкивание газа из рабочей камеры производят остаточным газом из второго ресивера. .4/ Фиг.1 I i i 11 1111111111111111111