Холодильная машина для глубоких шахт с воздухоподающим и вентиляционным стволами Советский патент 1985 года по МПК E21F3/00 

Од Изобретение относится к технике кондиционирования рудничного воздуха и может быть использовано для снабжения искусственным холодом сис тем охлаждения вентиляционного воздуха глубоких шахт и рудников. , Цель изобретения - снижение энер гетических и капитальных затрат за счет использования гравитационного сжатия хладоносителя. На фиг,1 схематически изображена предлагаемая холодильная машина, общий вид; на фиг.2 - диаграмма холодильного цикла машины в координатах TS. Холодильная машина включает компрессор 1 в виде .трубопровода, проложенного в обособленно проветривае мом отсеке 2 подакядего ствола 3, конденсатор 4, расположенный в камере 5 на глубоком горизонте, пройденном на 2QM выше уровня околоствольного двора 6, испаритель 7, дроссельный вентиль 8, теплообменник-охладитель паров хладагента, со стоящий из двух частей: первой 9, с большей поверхностью, предназначенной дпя работы в летнее время,.и вт рой 10, с меньшей поверхностью, для работы в зимнее время; две пары вен тилей Пи12, 13 и 14, служащих дл включения одной из частей теплообменника в работуj когда вторая выключена.. На пути жидкого хладагента от конденсатора и дроссельного вентиля установлен переохладитель 15 жидкости, роль охлаждающей среды в котором выполняют пары хладагента, покидающие испаритель. Замыкает цикл рабочего тела (хладагента ) трубопро вод 16,. проложенный в вентиляционном стволе 17. В конденсатор насосо 18 подается вода из зумпфа ствсша, отепленная вода сливается в водог сборник шахтного водоотлива. Поверх ность испарителя 7 помещена в бак 1 в котором охлаждается хладоноситель циркулирук|щий между воздухоохладителями-потребителями холода на. охла даемых участках к этим баком под действием напора, развиваемого насо сом 20. Линия I-II на фиг.2 отражает процесс кипения хладагента в испарителе при постоянной температуре. Линия II-III соответствует подогреву паров после исЯарителя в переохладителе жидкости, где процесс происходит при постоянном давлении. Сложный процесс подогрева паров в трубопровода 16 при их движении вверх с одновременным расширением и охлаждением отражается в диаграмме Т-в линией III-IV. Линия IV-V отображает процесс охлаждения паров при постоянном давлении в охладителе 9 (или 10 ) на поверхности. Процессу сжатия паров в вертикальном трубопроводе - компрессоре 1 с одновременным отводом тепла, развивающегося при сжатии, отвечает линия V-VI, близкая к горизонтальной, т.е. линия процесса при температуре, близкой к постоянной. Б конденсаторе изменение состояния паров происходит ниже .пограничной кривой по горизонтальной линии yi-VII, т.е. при постоянной температуре, которая определяется наличной в шахте водой. Измекение состояния жидкого хладагента по выходе из конденсатора в переохладителе жидкости происходит по линии VII-VIII. Дросселирование происходит по линии постоянного теплосодержания VIII-I. На этом холодильный цикл замыкается. Таким образом, цикл предлагаемой холодильной машины в основных чертах совпадает с циклом парокомпрессионной машины, отличаясь от классического лишь в области перегретых паров. Предлагаемая холодильная машина работает следующим образом. Жидкий хладагент вскипает в испарителе 7 под действием тепла, получаемого, через стенку трубок от отепленного хладоносителя, доставляемого насосом 20 от воздухоохладителей с добычных участков. Образовавшиеся насьш1енные пары под действием давления, развивакмцегося в испарителе,.поступают скачала в переохладитель 15 жидкости,где нагреваются через стенку теплом сжиженного в конденсаторе хладагента,, а затем - в трубопровод 16 и по нему - в теплообменник-охладитель 9 (или 10). В трубопроводе 16 пары подогреваются через стенку отработанным вентиляционным воздухом,на-, гретым в очистных забоях добычных участков на глубоком горизонте, и при этом достигают определенной степени перегрева. По мере движения вверх по трубопроводу 16 давление паров понижается.Перед теплообменником-охладителем 9 (или 10 ) давление их равно разности между давлением в испарителе и гидростатическим давлением столба паров в трубопроводе 16. При движении вверх и связанным с этим расширением темпе- ратура паров несколько понижается, но в общем процесс изменения состояния паров в трубопроводе 16 происходит с понижением давления и повышением температуры. В теплообменнике-охладителе 9 (или 10 ) пары охлаждаются при постоянном давлении. Охлажденные пары, двигаясь далее, вниз по трубопроводу-компрессору 1, под силой собственного веса сжимаются, при этом нагреваются и вместе с тем отдают тепло .через стенку свежей вентиляционной струе, движущейся по отсеку 2 подающего ствола. По верхность теплообмена трубопроводакомпрессора достаточно- велика, чтобы полностью отвести теплоту сжатия, и поэтому можно считать, что температура паров при их движении вниз заметко ,не изменяется. Сжатые в гравитационном компрессоре 1 пары поступают в конденсатор 4 и сжижаются в нем. Теплота конденсации отводится шахтной водой, подаваемой насосом 18 из зумпфа подающего ствола, и, .использованная, сливается в общешахтный водосборник, откуда насосом главного водоотлива откачивается на поверхность.

В случае, если приток воды в зумпфе ствола надостаточен применяется конденсатор оросительно-испарительного типа. Жидкий хладагент по выходе из конденсатора поступает в переохладитель жидкости, где через стенку охлаждается парами из испарителя. Переохлажденный хладагент поступает в дроссельный вентиль и, выйдя из него в виде смеси жидкости и влажного пара, поступает в испаритель. На этом цикл холодильной машины замыкается.

ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ГЛУБОКИХ ШАХТ С ВОЗДУХОПОДАЮЩИМ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫМ СТВОЛАМИ, включающая компрессор, конденсатор, испаритель, переохладитель жидкости и дроссельньй вентиль, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат за счет использования энергии гравитационного сжатия хладоносителя, она снабжена теплообменником-охладителем паров хладагента, а компрессор выполнен в виде двух трубопроводов, один из которых проложен в воздухоподающем стволе, а второй - в вентиляционном стволе, причем трубопроводы на поверхности соединены с теплообменником-охладителем, а на i глубоком горизонте трубопроводы со(Л единены последовательно через конденсатор, переохладитель жидкости, дроссельный вентиль и испаритель.

т

vm

J/impOfTi

т

p(je. 2