Аккумулятор холода Советский патент 1989 года по МПК F25D3/00 A01J9/04 

I1

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к аккумуляторам холода, используемым, преимущественно, в системах кондиционирования роздуха или при охлаждении пищевых

Продуктов

I Цель изобретения - снижение энер гопотребления и материалоемкости по :редством повыщения скорости зарядки

аккумулятора.

На фиг. I схематически изображен предлагаемый аккумулятор, общий вид; на фиг, 2 - то же, вариант с тепло- :обменником; на фиг. 3 - вариант без :емкости для хладагента. Аккумулятор холода включает емкость 1 для воды с изоляцией 2 и манометром 3, сплощной перегородкой 4, установленной в емкости вертикально с образованием зазоров с ее верхней и нижней стенками, решеткой 5 для отделения гидратов, трубопровод 6 соединяющий верхнюю часть емкости 1 с последовательно соединенными ком прессором 7, конденсатором 8 и емкостью 9 для хладагента, в качестве которого использовано гидратообразую щее вещество, трубопровод 10 с соленоидным вентилем 1 и регулирующим вентилем 12, соединяющий емкость 9 с установленным за соленоидным вентилем И отделителем 13 жидкости. Аккумулятор содержит распределитель для подачи хладагента, выполненньш

из двух секций 14 и 15, расположенных отдельно по обе стороны перегородки и выполненных в виде коллекторов с вьюодными патрубками (не показаны). Секция 14 размещена в нижней части емкости 1 и соединена газопроводом 16 с паровой частью отделителя жидкости. Другая секция 15 размещена Q в верхней части емкости I и соединена трубопроводом 17 с жидкостной частью отделителя 3 жидкости. Устройство содержит теплообменник 1В для охлаждения хладоносйтеля, разме- 5 щенный в емкости 1. Теплообменник 18 может быть размещен вне емкости 1, связан с ней трубопроводами 19 и 20, насосом 21 и трубопроводом 22. При этом теплообменник 18 размещен в 20 охлаждаемом объекте 23,

Аккумулятор холода работает следующим образом.

В период зарядки аккумулятора жидкий гидратообразующий хладагент, на- 25 ходящийся в емкости 9, по трубопроводу 10 через соленоидный вентиль П и регулирующий вентиль 12, после которого происходит его частичное испарение и понижение давления, поступает 30 в отделитель 13 жидкости, где разделяется на жидкую и газообразную фазы. Жидкий хладагент по трубопроводу 16 поступает в коллектор 17 и через выводные патрубки разбрызгивается -над 35 поверхностью воды в емкости I. При

контакте с водой хладагент испаряется, охлаждая при этом окружающую воду ниже температуры гидратообразова- ния и вступая с ней в реакцио, обра- зовьшая газовые г}щраты, которые осаждаются на решетке 5.

Газообразный хладагент из отделителя 13 жидкости по газопроводу 16 поступает в секцию 15 и через выводные патрубки барботирует через слой воды в емкости 1, При этом образуется газожидкостная смесь, имеющая меньшую плотность, чем водогидратная суспензия по другую сторону перегородки 4. Благодаря этому возникает круговая циркуляция воды, которая подсасьшается из нижней части емкости 1 через зазор между перегородкой 4 и днищем емкости 1 и переливается через перегородку 4 в верхней части емкости 1, вступая в контакт с разбрызгиваемым жидким -агентом.

Таким образом, вода в емкости 1, не вошедшая в состав гидратов, постоянно подсасьгоается газообразным агентом из слоя гидратов, осаждающихся на решетке 5, и снова вступает в контакт с каплями хладагента в верхней части емкости .

По мере расхода гидратообразующег хладагента при образовании гидратов производится его подача-в емкость 1 из емкости 9 через отделитель 13 жидкости. При необходимости давление в емкости 1, соответствующее выбранной температуре гидратообразования и контролируемое по манометру 3, поддерживается периодической работой компрессора 7, отсасывающего газооб- разный агент из емкости 1 по трубопроводу 6. Это позволяет регулировать температуру образования гидрато и температурный уровень саккумулированного холода в широком диапазоне например 0-+15 С,

При работе аккумулятора в режиме отдачи холода закрьшается соленоидный вентиль 11. При наличии теплово нагрузки от охлаждаемого объекта теплота отнимается в теплообменнике 18 и идет на плавление гидратов, находящихся в емкости 1 и окружающих теплообменник 18. Вьщеляющийся газообразный хладагент барботирует в верхнюю часть емкости 1 и отсасывается компрессором 7 по трубопроводу 6 через конденсатор 8 в емкость 9, где хранится в виде при давлнии конденсации. Размещение тепло- обменной поверхности в месте накопления гидратов создает высокий коэффициент теплоотдачи 1000-1500 Вт/м X °К) со стороны гидратной суспензии при тепловой нагрузке вследствие его перемешивания выделяющимися пузырьками газа при плавлении гидратов. 0 При необходимости расположения теплообменника 18 вне емкости 1 для воды, например в системе кондиционирования воздуха, вода по трубопроводу 19 (либо водогидратная суспензия 5 по трубопроводу 20) насосом 21 подается в теплообменник 18, где воспринимает теплоту от охлаждаемого объекта 23, и по трубопроводу 23 возвращается в емкость 1. Подача водо- 0 гидратной суспензии и плавление

гидратов непосредственно в теплообменнике 18 дает возможность напрямую использовать скрытую теплоту плавления гидратов, которая в 50-90 раз 5 больше теплоемкости.воды, что позволяет уменьшить диаметр трубопроводов на 25-40% и потери давления в них в 4 раза при равньсс значениях количества переносимого тепла; уве- 0 личить количество переносимого тепла в 2-3 раза при равных значениях диаметров трубопроводов и потерь давления.

В ряде случаев принцип работы аккумулятора и его схема могут быть такими, когда емкость 1 одновременно служит для хранения воды, хладагента и гидратов, образующихся при аккумулировании холода. В режиме зарядки 40 аккумулятор работает, как описано Bbmie. В режиме разрядки компрессор 7 не работает. При наличии тепловой нагрузки гидраты, находящиеся в емкости 1, начинают плавиться. Выделя- дс ющийся при этом газообразный хладагент повышает давление в .емкости 1, по мере увеличения которого повышается и температура плавления гидратов до достижения своего критического значения. Дальнейшее повьшение давления (выше давления насьпдения при данной температуре) приводит к конденсации выделяющегося хладагента, который накапливается в емкости 1 в ее виде жидкости. При этом температура разрядки аккумулятора определяется критической температурой разложения гидратов, образованных конкретными хладагентами, например, для фреонов

50

111, 2i.9 C, для фреона 12- 13 С, |фреона и т.д. Дшжьщ прт- |цип работы аккумулятора позволяет избавиться от емкости 9 (рсссивера) |для хранения хладагента и., кроме Iтого3 дополнительно снизить знерго- Iзатраты в режиме разрядки.,, i Установка отделителя 13 жидкости |и размещение секции 15 подачи утщ1 кого гидратообразТ О кего хладагента в верхней части екжостн 1 над поверхностью водк позволяет предотвратить закупорку отверстий выводных .патрубков образугощ№;ися педратами, что повышает скорость зарядки и эффективность работы акку - улятора з 5-2 раза по сравнению с известными газгидратньми аккум уляторами, При этом скорость зарядки аккумуляторов, использующих процесс гкдратообразо- йания, по сравнению с льдеаккумуляторами,, как показывают экспериментальные иеследованляа вытче в 3--4 раз и составляет 90-1 GO кВ-1/м .

Р а змещен иа ве рт рпс ал ьн ей пе ре го ро д ки 4 в емкости I к расположение секции 14 для подачи газообразпого агента в нижней части емкости 1 с одной стороны от перегородки 4 позволяет осуществить з этой асти емкос ж восходящий поток гаэсжядкостной смеси и организовать -сруговуго циркуляцию воды в емкости I (прм приведенной скорости газообразного хладгген- та 1-3 .м/с скорость циркзшяцик зоды составляет 0,5-2 н/сК Отсутствие необходимости в дополгтптельных пе- ремешиваюЩ1-1Х устройствах (мешалки и т.д.) для организации эфшектиБКОй работы аккумулятора в процессе зарядки и-разрядки позволяет сократить расходы электрознаргни на 5-15%i.

Возможность применення в конструт ции акку1чулятора веществ, которые

являются одновременно и холодильным, и гидратообразующим агентом, например фреонов И, 12, 21, 22, 31, 40 и т.д,., позволяет использовать метод непосредственного (контактного) охлаждения хладагентом, отказаться от теплообменной поверхности испарителя пр1-5меняемой в льдоаккумуляторах для получения и хранения Накопленного льда, что уменьшает металлоемкость аккумулятора на 15-40% и капитальные затраты на 10-20%,

Формула изобретения

Аккумулятор холода, содержащий емкость для воды, расположенный в ней распределитель для подачи гидра- тообраз тощего хладагента, сообщен- иый с емкостью в ее верхней части компрессор и последовательно соединенные с ним конденсатор и емкость для гидратообразующего хладагента с регулирующим и соленоид,ным вентилями на выходе, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления посредством повышения скорости зарядки аккумулятора, он снабжен отделителем жидкости, установленным за соленоидным вентилем, а емкость для воды снабжена сплошной перегородкой, размещенной в ней вертикально с образованием зазоров с ее верхней и нижней стенками, при зтом распределитель для подачи хладагента вьтолнен из двух секций, расположенных раздельно по обе стороны от перегородки, причем одна из секций размещена в нижней части емкост и соединена газопроводом с паровой частью отделителя.жидкости, а другая - в верхней части емкости и соединена трубопроводом с жидкостной частью отделителя жидкости.

25

У

ни

яа

-/

о « , о

:

V o«--vft

° о / .

- в-оО- « п О

О О О

п a

12 а

о « , о

/ : ,v

IS

-vft

° о / .

п О

О О О

L1

и -

Ч

. 2

. . . ;{, . t,;., . «г . t .

Л . °

.. ,

О -f . Л

.лl лxgvv AJ.v AЛAлЧuvv L лv л w жy

Фаз. 5