Способ регулирования теплового режима подземных сооружений Советский патент 1988 года по МПК E21F3/00 

01

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кондиционирования воздуха в подземных сооружениях различного назначе-

1ШЯ.

Цель изобретения - повышение эффективности регулирования теплового режима.

Повышение эффектищлости регулирова ния теплового режима подземных соору жений достигается тем что охлаждаю щую воду пропускают через помещен- Ш11Й в полости спой эластичных газо- непроницаемь1х капсул, заполненных ве- ществом с температурой фазового прев ращения, равной температуре охлажда- ницей воды после конденсатора

Выбор тииа вещества, используемого для заполнения капсул, в каждом конкретном случае зависит от вида холодильного агента, температуры его конденсации, объема полости и требуемого периода непрерывной работы холодильной машины. Во всех случаях аккумулирующая способность единицы объема полости, заполненной капсулами с веществом должно быть выше, чем единица объема воды. При пористости слоя капсул т, теплоемкостях воды и вещества С и Cg,} их гшотнос- тях p.f: и тегшоте фазового перехода G f температуре фазового перехода Тд, „ tox И начальной теьтературе охлаждающей воды tg это условие бу- дет выполняться в случае

б

(1-)(Св - t

он

Р (1)

Решая неравенство () относительно величины G , получимг

l)(t 6P6

ox

t.)

На чертеже показана одна из возможных схем реализации способа регулирования теплового режима подземных сооружений

Схема включает в себя подземное сооружение 1, воздухоохладитель 2 насос для циркуляции хладоносителя 3, испаритель холодильной машины 4, компрессор 5, конденсатор 6 насос дпя обеспечения циi кyляцш охлаждающей конденсатор воды 7 полости 8, эластичные газонепроницаемые капсулы с веществом 9 э трубопровод для охлаж„

-|д fs

2025зв

45

дающей воды 10, вентили П и 12, каналы 13, горный массив 14, насосы для прокачки воды через каналы в горном массиве 15,

Способ осуществляется следукнцим образом.

Воздух, движущийся по подземному сооружению 1, охлаждается в воздухоохладителе 2 в результате теплообмена с хладоносителем, с помощью насоса 3, циркулирующего между испарителем 4 и зоздухоохладителем 2, Теплота, отобранная от воздуха, в испарителе 4 передается холодильному агенту, пары которого поступают в компрессор 5, а из него в конденсатор бе Оклаждение паров холодильного агента при открытых вентилях 1 и закрытых 12 первой полости 8 (вентили 11 и 12 всех остальных полостей 8 закрыты) осуществляется водой, циркулирующей с помощью насоса 7 по трубопроводу }0 между первой полостью 8, заполненной эластичными- газонепроницаемыми капсулами с веществом 9, и конденсатором 6 В результате этого пары холодильного агента конденсируются в образующийся после дроссе™ лирования кипящей жидкости влажный насыщенный пар поступает в испаритель 4, где охлаждает XJ7aдoнocитeль. Охлаждающая вода, поступающая в конденсатор 6,, имеет температуру t В процессе теплообмена с парами холодильного агента она нагревается и с температурой t поступает в полость 8, заполненную капсулами с веществом 9, температура фазового перехода которого также ра,вна Тф,, t. Результатом теплообмена охла}кдающей во-. ды с веществом, содержащимся в капсулах 9, является переход его в иное агрегатное состояние, сопровождающееся поглощением тепла и снижением температуры воды до начальной температуры t, С этой температурой охлаждающая вода вновь поступает в конденсатор 6« Время функционирования единичной полтэсти об ьемом V при расходе охлаждающей воды G. составляет

()

Р

1 чm(t

uIto..rto i /:cBlC5 6l

:(,) J

55

„ mVn 5;

(3)

При истечении времени вентили И у первой полости 8 закрываются,

31441075

а вентили 12 открьгеаются, и с помощью насоса 15 организуется циркуляция волязо ор 1

ды с температурой t,между первой полостью 8 и системой каналов 13, выполненных в горном массиве 14 с температурой t., меньшей чем t

о

-ах

15

20

25

Ъ процессе движения по каналам 14 вода принимает температуру t и, попадая в полость 8, охлаждает содер- ю жащееся в каналах 9 вещество до температуры tj, приводя его в первоначальное агрегатное состояние. Время восстановления рабочего потенциала вещества, содержащегося в капсулах 9 первой полости 8, примерно соответствует времени f „

В период восстановления рабочего потенциала, содержащегося в капсулах 9 первой полости 8 вещество, отвод тепла конденсации осуществляется охлаждающей водой из второй полости в. Для этого вентили 11 открываются, а вентитш 15 закрываются. Полости III и IV резервш е и вентили 11 и 15 у них все это время закрыты.

Пример. В подземном сооружении установлена холодильная машина холодопроизводительностью 28 кВт, работающая на холодильном агенте Фреон-12. Температура испарения Фрео- на-12 278 К, температура конденсации 313 К. Коэффициент отношения тепловой мощности отводимой в конденсаторе, к холодопроизводительности манш- ны 1,13. Начальная температура охлаждающей воды 298 К, а температура охлаждающей воды после ковденсатора 308 К, Пористость слоя эластичных газонепроницаемых капсул, заполняющего полости 0,45. Объем полости 50 м. Теплоемкость и плотность ох- лаждакяцей воды С 4,19-10 Дж/кг, К, р 10 кг/м . Необходимо осуществить выбор вещества для заполнения капсул и установить время работы каждой полости 2 р.

Определяют тепловую нагрузку на конденсатор холодильной машины

Q 20-1,13 22,6 кВт.

Вычисляют расход охлаждахядей воды

30

35

40

45

50

(tox tfl)

22 6-10

47Т9 То -То 308-298)

5,41

.

Используя неравенство (2) определяют необходимую неличину теплоты фазового перехода вещества. При этом ориентировочно примем Ср 2,26. 10 /fe/кг. К, pg 0,9-10 кг/м .

5

0

,4.19-10 10

5.2.26.,or-||-|,-tg, -,). 4308-298) 19,3-10 Дж/кг,

Так как б должно быть больше 19,3 кДж/кг, то в качестве вещества для заполнения капсул выбираем эфир с (3 377 кДж/кг.

Вычисляют по формуле (3) время работы каждой полостиЧ77-ш

(l-Ojj 45l 308-298-t- 2l26 ToV о745 308-298)

-Г р

1 +

2,2610 П . 0 J

Oj,45-50

5,41 -10

г

47,8-10 С 133 ч.

Таким образом, переключение конденсатора 6 с одной полости на другую необходимо выполнять через каждые 133 ч.

Применение предлагаемого способа регулирования теплового режима позво-. ляет осуществить эксплуатшщю системы кондиционирования воздуха в подземных сооружениях без транспортировки теплоты конденсс дии холодильного агрегата на поверхность, и кроме того, сократить объем полостей, содержащих в горном массиве, служащих для хранения охлаждающей воды, что : приведет к снижению затрат.

Формула изобретения

1. Способ регулирования теплового режима подземных сооружений, чакиций охлаждение воздуха хладоноси- телем, циркулирукщим между испарителем холодильной машины и воздухоохладителем, и отвод тепла конденсации ХОЛОДИЛЬНОГО).. агента охлаждающей водой, циркулирующей между конденсатором холодильной машины и размещенными в горном массиве гидроизолированными, полостями, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности регулирования теплового pe-t . жима за счет использования для отвода

//

Изобретение относится к горному делу н м.б. использовано для кондиционирования воздуха в подземных соору жениях различного назначения. Цель изобретения - повышение эффективности регулирования теплового режима за счет использования для отвода тепла конденсации холодильного агента вещества, изменяющего свое агрегатное состояние. Охлаждают воздух .хладоно- сителем, циркулирующим между испарителем холодильной машины и воздухоохладителем. Тепло конденсации холодильного агента отводят охлаждающей водой, для чего последнкю пропускают через помещенный в полости слой зластичных газонепроницаемых капсул. Они заполнены веществом с т-рой фазового превращения, равной т-ре охлаждающей воды после -конденсатора, и теплотой фазового перехода, определяемой из соотнощения с учетом удельной теплоемкости, плотности воды и вещества, заполняющего капсулы, а также с учетом т-ры охлаждающей воды после конденсатора и начальной т-ры охлажданидей воды, заполняющей полости. Для восстановления потенциала вещества, заполняющего капсулы, их охлаждают водой. Последнюю предварительно пропускают через горные породы с т-рой, не превосходящей фазового превращения вещества. Использование способа позволяет сократить объем полостей, служащих для хранения охлажданяцей воды, что приводит к снижению затрат. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. (Л