Аккумулятор-охладитель Советский патент 1990 года по МПК F25D3/00 

I Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, аккумулирующим холод в зимнее время и охлаж- |аюш,им жидкость в теплое время.

I Цель изобретения - интенсификация процесса замораживания и повышение на- ;|,ежности в работе.

I На фиг. 1 изображен аккумулятор в режиме аккумулирования в зимнее время, об- ||ций вид; на фиг. 2 - то же, в режиме Охлаждения среды; на фиг. 3 - заморажи- i fOmaH установка, аксонометрия.

Аккумулятор-охладитель содержит под- Земную выработку в виде колодца 1, стены и дно которого покрыты ледяной облицовкой 2, (лои 3 и 4 соответственно гидроизоляции и Теплоизоляции, циркуляционный контур для (|)хлаждаюш,ей жидкости, включающий теплогбменник 5, насос 6 и трубы 7 и 8 для за- ора и возврата жидкости, первая из кото- ых расположена в объеме колодца 1 и уста- | овлена в нем соосно. Аккумулятор-охладитель содержит также замораживающую установку 9, включающую две трубы К) для подачи холодного атмосферного воздуха, ;|акрывающиеся в летнее время крышками 11, и две трубы 12 для отвода отепленного воз- Духа, соединенные в нижней части горизонтальными трубами 13 с образованием замкнутой системы, размещенной в центральной части колодца 1. Расстояние от стенок и дна груб 10, 12 и 13 до стен и дна колодца не (более одного, а расстояние между трубами 10 и 12 не более двух радиусов предполагаемого теплового воздействия каждой трубы. При этом трубы 12 для отвода воздуха сооб- 1ЦСНЫ одна с другой в верхней части. Аккумулятор-охладитель содержит потоко- распределительную трубку 14 с расположенным внутри, нагревательным элементом 15, выполненным в виде кабеля, и коаксиально установленный вокруг нее в верхней части экран 16, сообщенный с атмосферой, а так- содержит систему управления работой аккумулятора-охладителя, включающую датчики 17 контроля толщины ледяной :)б.1Ицовки 2 и датчики 18 температуры воды, размещенными на разных уровнях по объему

колодца 1. Над колодцем 1 сооружено холодное помещение 19, обвалованное по периметру земляной насыпью 20, которые обеспечивают повышение границы 21 сезон0 него оттаивающего слоя. Верх колодца 1 закрыт теплоизолятором-компенсатором 22, который предохраняет от промерзания воды в колодце 1 сверху, обеспечивает при намораживании льда 23 свободным выход

g вытекаемой воды в верхнюю часть колодца 1, исключая ее запирание. Компенсатор сжимается по мере увеличения объема льда 23. Устройство работает следующим образом. При отрицательной температуре наружного воздуха в трубах 10 и 12 заморажи0 вающей установки 9 возникает движение воздуха за счет разности плотностей холодного наружного воздуха и теплого в трубах, опущенных в воду. Холодный воздух входит в открытые отверстия труб 10 и поднимается, нагреваясь, по трубам 12 и входит в

5 атмосферу. При этом происходит намерзание льда по наружной поверхности вертикальных и горизонтальных труб 10, 12 и 13, опущенных в воду (фиг. 1).

Теплоизолятор-компенсатор 22 верхней

,, части колодца 1 исключает образование ледяного покрова сверху, что позволяет свободный выход вытесняемой воды, при этом теплоизолятор-компенсатор 22 имеет возможность сжиматься, предотвращая те.м самым запирание воды в колодце 1.

5 К концу зимы, вследствие прекращения температурного напора между холодным воздухом в замораживающей установке 9 и намороженным льдом в колодце 1, процесс аккумуляции холода автоматически заканчивается. К этому времени происходит полное

0 замораживание всей воды в колодце 1. После прекращения циркуляции холодного воздуха по трубам 10, 12 и 13 замораживающей установки 9 за счет разности плотностей воздуха входные отверстия труб 10 закрывают крыщками 11, чтобы в летнее время не происходила Циркуляция теплого воздуха за счет его ветрового отсоса через выходные отверстия труб 12 замораживающей установки 9.

5

Запасенный в аккумуляторе холод используется для удаления теплоизбытков от различного оборудования. Например, при охлаждении молока на летних фермах подключают нагревательный элемент 15 в виде кабеля к источнику электрической энергии (фиг. 2). Он нагревается и оттаивает лед 23 внутри потокораспределительной трубы 14 и снаружи по всей ее длине, а также пространство между экраном 16 и трубой 14. В результате образования талой зоны открывается путь для движения воды из пространства между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14 винз через ее нижний открытый торец к трубе 7 для забора воды.

В этот момент датчики 18 дают сигналы на включение насоса 6 и отключение нагревательного элемента 15. Нагретая вода от теплообменника 5 равномерно сливается в пространство между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14. Далее теплая вода, смешиваясь с холодной, ледяной водой охлаждается и опускается вниз. Затем снова забирается насосом 6 через нижний конец потокораспределительной трубы 14 и подается в теплообменник 5 и т. д. При такой схеме циркуляции охлаждающей воды в устройстве обеспечивается равномерное оттаивание немороженного льда 23 от оси колодца 1 и его стенкам. Когда граница оттаивания достигнет хотя бы одного из датчиков 17, поступит сигнал на отключение насоса 6 и поступление тепла в колодец прекратится. Следовательно, ледяная облицовка 2 сохранится, что обеспечит устойчивость мерзлых грунтов подземной выработки.

Для перевода устройства в режим аккумулирования холода, с наступлением отрицательных температур открывают крышки 11.

Предлагаемый аккумулятор-охладитель позволяет по сравнению с известным в 4-5 раз интенсифицировать процесс аккумулирования и, следовательно, повысить холодно- производительность. Это достигается за счет

использования замораживающей установки из четырех замораживающих труб, пропускная способность которых значительно выше, чем в коаксиальной системе. Надежность обеспечивается тем, что замораживающая установка представляет собой объемную замкнутую конструкцию и при закупорке одной из труб работа установки не нарушается.

10

Формула изобретения

Аккумулятор-охладитель, содержащий подземную выработку в виде колодца со слоями гидро- и теплоизоляции, циркуля5 ционный контур для охлаждающей .жидкости, включающий теплообменник, насос и трубы для забора н возврата жидкости, первая из которых расположена в объеме колодца и установлена в нем соосно, замораживающую установку, включающую трубы

для подачи и отвода атмосферного воздуха, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса замораживания и повышения надежности в работе, аккумулятор- охладитель снабжен ледяной облицовкой,

5 покрывающей стены и дно колодца, потокораспределительной трубкой с расположенным внутри нагревательным элементом, выполненным в виде кабеля, коаксиально установленным вокруг нее в верхней части экраном, сообщенным с атмосферой, и систе0 мой управления работой аккумулятора-о.хла- дителя, при этом замораживающая установка содержит две трубы для подачи и две трубы для отвода воздуха, соединенные в нижней части горизонтальными трубами с образованием замкнутой системы, разме- 35 щенной в центральной части колодца, причем расстояние от стенок и дна до труб не более одного, а расстояние между трубами не более двух радиусов предполагаемого теплового воздействия каждой трубы, при этом трубы для отвода воздуха сообщены одна с другой в верхней части, а система управления содержит датчики контроля толщины ледяной облицовки и температуры воды.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, аккумулирующим холод в зимнее время и охлаждающим жидкость в теплое время. Цель изобретения - интенсификация процесса замораживания и повышение надежности в работе. В зимнее время в режиме замораживания холодный наружный воздух, циркулируя по трубам 10,12 замораживающей установки 9, намораживает лед на наружных поверхностях вертикальных труб 10,12 и горизонтальных труб 13, опущенных в воду. После замораживания воды в аккумуляторе в режиме охлаждения нагревательный элемент 15 оттаивает лед внутри потокораспределительной трубки 14 и снаружи по всей ее длине. В результате образования талой воды открывается путь для движения воды из пространства между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубки 14. В этот момент системой управления работой аккумулятора - охладителя через датчик 18 включается насос 6 и отключается нагревательный элемент 15. Нагретая вода от теплообменника 5 равномерно сливается в пространство между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14. Далее вода, смешиваясь с ледяной водой, опускается вниз, а затем снова забирается насосом 6, и цикл повторяется. 3 ил.

Фиг. г

го

13

/

фиг.З

)

)

.