Аккумулятор холода Советский патент 1992 года по МПК F25D3/00 

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано для аккумулирования естественного холода и последующего его использования в охлаждающих системах овощефруктохра- нилищ, установок кондиционирования воздуха.

Известен аккумулятор холода, включающий емкость для воды, емкость для гидратообразующего агента, соединенную с емкостью дяя воды посредством верхнего и нижнего трубопроводов с вентилями, причем внутри емкости для воды по всему объему смонтированы воздуховоды, а в нижней его части установлен коллектор с перпендикулярно расположенными трубопроводами, имеющими отверстия, при этом коллектор

непосредственно связан с нижним трубопроводом,

Недостатками такого хладоаккумулято- ра являются большие габаритные размеры и малая скорость зарядки, определяемые возможностью применения гидратообразующего агента в газообразном виде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является аккумулятор холода, содержащий емкость для воды, расположенный в ней коллектор с выводными патрубками, соединенный с емкостью для гидратообразующего агента тру- бопроводом с регулирующим и соленоидным вентилем, компрессор, конденсатор и расположенный над емкостью для воды воздушный теплообменник, содержащий кожух, размещенный в нем верхний

VI 00

N 00 О XI

горизонтальный коллектор сообщенный одним трубопроводом через насос с емкостью для воды, а другим трубопроводом с компрессором для отсоса паров гидратооб- разующего агента в емкость, и вертикальные трубки, верхние концы которых размещены в коллекторе, а нижние в емкости для воды.

Недостатком такого хладоаккумулятора является низкая экономичность, определяемая относительно узкими технологическими возможностями при работе аккумулятора в режиме зарядки. Например, при использовании в качестве гидратообразующего вещества фреон-22 с учетом разностей температур в процессе гидратообразования и теплопередачи At 5°C, процесс зарядки хладоаккумулятора может осуществляться при температуре продуваемого воздуха не выше 11,5°С. Такая температура при закладке плодоовощной продукции для хранения (начало осени) в системах с активным вентили- рованием, в которых рекомендуется применение указанного выше хладоаккумулятора, наблюдается обычно в течение короткого периода суток (1-1,5 ч). Это обстоятельство требует применения в данной конструкции хладоаккумулятора аппаратов с большими теплообменными поверхностями. Кроме того, анализ суточных изменений температуры показывает, что для этого периода характерны отклонения от среднестатических данных.

Цель изобретения - повышение экономичности хладоаккумулятора путем расширения его технологических возможностей и зарядки аккумулятора при более высоких температурах окружающего воздуха.

Указанная цель достигается тем, что аккумулятор холода, содержащий емкость для воды, расположенный в ней коллектор с выводными патрубками, соединенный с емкостью для гидратообразующего агента трубопроводом с регулирующим и соленоидным вентилем, компрессор, конденсатор и расположенный над емкостью для воды воздушный теплообменник, содержащий кожух, размещенный в нем верхний горизонтальный коллектор, сообщенный одним трубопроводом через насос с емкостью для воды, а другим трубопроводом с компрессором для отсоса паров гидратообразующего агента в емкость, и вертикальные трубки, верхние концы которых размещены в коллекторе, а нижние в емкости для воды, снабжен испарителем гидратообразующего агента и содержит дополнительным водяным контуром, включающим распределитель воды, расположенный в верхней части воздушного теплообменника под горизонтальным коллектором, поддон, расположенный в нижней части кожуха, и насос, вход которого сообщен с поддоном, а выход с распределителем воды, причем испаритель

установлен в поддоне, вход его через дополнительный соленоидный вентиль подсоединен к емкости для гидратообразующего вентиля, а выход сообщен с трубопроводом, соединяющим горизонтальный коллектор и

0 компрессор.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый хладоакку- мулятор отличается тем, что он дополнительно снабжен испарителем гид5 ратообразующего агента и дополнительным водяным контуром, включающим распределитель воды, расположенный в верхней части кожуха воздушного теплообменника под горизонтальным коллектором, поддон,

0 расположенный в нижней части кожуха, и насос, вход которого сообщен с поддоном, а выход с распределителем воды, причем испаритель установлен в поддоне, вход его через дополнительный соленоидный вен15 тиль подсоединен к емкости для гидратообразующего агента после регулирующего вентиля, а выход сообщен с трубопроводом, соединяющим горизонтальный коллектор и компрессор.

0 На фиг. 1-3 изображен аккумутя ыр холода, общий вид.

Аккумулятор холода включает емкость для воды 1 с изоляцией 2 и сетчатой перегородкой 3, воздушный теплообменник 4, со5 держащий кожух 5 и установленные вертикально трубки 6, верхние крнцы которых расположены в гооизонтальном коллекторе 7, а нижние развальцованы и расположены в емкости 1. В верхней части

0 кожуха теплообменника 5 содержится распределитель воды 8, размещенный под верхним горизонтальным коллектором 7; в нижней части кожуха размещен поддон для воды 9, сообщенный трубопроводом 10 с

5 насосом 11, выход которого трубопроводом 12 соединен с. распределителем воды 8. Испаритель 13 установлен в слое воды на поддоне 9 и на его вход трубопроводом 14 соединен через вентиль 15 с трубопроводом

0 гидратообразующего агента 16 после регулирующего вентиля 17 и перед соленоидным вентилем 18, а выход сообщен с трубопроводом 19, соединяющим горизонтальный коллектор 20, конденсатор 21 и ем5 кость 22 для гидратообразующего агента. Трубопровод 16 с регулирующим вентилем 18 соединяет емкость 1 с коллектором 23 и распределительными патрубками 24, расположенными в емкости для воды 1 и имеющими отверстия. Трубопровод 28 с насосом 26

соединяет емкость 1 для воды и горизонтальный коллектор.

Аккумулятор холода работает следующим образом: первоначально емкость 1 заполняется на 5/6 объема водой. Основная часть гидратообразующего агента, например R-22, в емкости 22 в виде жидкости, остальная в газообразном виде заполняет верхнюю часть емкости 1 для воды. Водой заполняется также поддон 9, который имеет патрубок для периодического наполнения испаряемой воды.

При работе аккумулятора в режиме зарядки первоначально включают компрессор 20, открывают регулирующий вентиль 17 и соленоидный вентиль 15. Жидкий агент из емкости 22 через вентили 17 и 15, и трубопровод 14 поступает в испаритель 13, где выкипает, охлаждая воду в поддоне 9. Пары агента отсасываются компрессором 20, сжимаются, конденсируются в конденсаторе 21, а жидкий агент направляется в ресивер 22.

При охлаждении воды до 10,5-11°С соленоидный вентиль 15 закрывают и откры- вают соленоидный вентиль 18, С помощью компрессора в емкости 1 поддерживают давление 7,5 бар, вследствие чегоТ -22 кипит при температуре 14°С, отводя теплоту, выделяющуюся при гидратообразовании. Количество образующихся в это время газ- гидратов определяется холодопроизводи- тельностью компрессора 20. Когда температура атмосферного воздуха вслед- ствии естественных суточных колебаний до- стигнет в ночной период 15°С (при относительной влажности воздуха, например 50%) включают насос 11 и подают воду из поддона 9 через трубопроводы 10 и 12 в распределитель 8. Из распределителя вода тонкой пленкой стекает по наружной поверхности вертикальных теплообменных гру- бок в поддоне 9,

Внутрь трубок насосом 26 из емкости 1, температура в которой 15,5°С подается во- да через трубопровод 25 и горизонтальный коллектор 7, Она стекает пленкой, охлаждается до температуры 14°С и возвращается в емкость 1, где, воспринимая теплоту гидра- тообразования, подогревается до 15,5°С. Вследствие испарительного охлаждения температура воды, стекающей пленкой по внешней поверхности теплообменных трубок станет постоянной и примерно на два градуса выше, чем температура по мокрому термометру (для наших условий +9,5°С) то есть примерно 11,5°С.

В случае использования хладоаккумуля- тора в системах охлаждения плодоовощех- ранилищ целесообразно воздух,

выходящий из теплообменника 4, подавать для охлаждения продукции, т.к. его температура ниже атмосферного, а влажность - выше.

Работу хладоаккумулятора в режиме зарядки прекращают либо при повышении температуры атмосферного воздуха выше 15°С, либо при накоплении достаточного количества газгидратов.

При работе аккумулятора в режиме разрядки закрывается соленоидный вентиль 18 и выключается насос 11. Насосом 26 вода из емкости 1 подается в распределитель 8, стекает rib трубкам 6, и охлаждая теплый воздух, подаваемый в теплообменник, до заданной технологической температуры, например 15°С, нагревается. Подогретая вода, поступая в емкость 1, плавит газгидра- ты и охлаждается. Выделившийся газ отсасывается компрессором 20 из верхней части коллектора 7 по трубопроводу 19, сжимается, конденсируется в конденбатфе 21 и в жидком виде поступает в емкость 22.

Таким образом, включение в хладоакку- мулятор дополнительного водяного контура,использующегопринцип испарительного охлаждения, позволяет повысить на 3-4°С нижнее значение температуры атмосферного воздуха, используемого для аккумулирования холода.

Размещение в этом контуре испарителя позволяет в течение малого промежутка времени понизить температуру воды, циркулирующей в дополнительном контуре, до температуры по мокрому термометру. Использование при зарядке хладоаккумулятора с более высокой температурой атмосферного воздуха увеличивает время его работы в этом режиме и позволяет уменьшить теплопередающую поверхность теплообменника хладоаккумулятора, что повышает экономичность хладоаккумулятора на 10-20%.

Формула изобретения

Аккумулятор холода, содержащий емкость для воды, расположенный в ней коллектор с выводными патрубками, соединенный с емкостью для гидратообразующего агента трубопроводом с регулирующим и соленоидным вентилем, компрессор, конденсатор и расположенный над емкостью для воды воздушный теплообменник, содержащий кожух, размещенный в нем верхний горизонтальный коллектор, сообщенный одни™ трубопроводом через насос с емкостью для воды, а другим трубопроводом - с компрессором для отсоса паров гидратообразующего агента в емкость, и

вертикальные трубки, верхние концы которых размещены в коллекторе, а нижние - в емкости для воды, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и зарядки аккумулятора при более высоких температурах окружающего воздуха, аккумулятор снабжен испарителем гидратообразующего агента и дополнительным водяным контуром, включающим распределитель воды, расположенный в верхней части кожуха воздушного теплообменника под горизонтальным коллектором, поддон, расположенный в нижней части кожуха, и насос, вход которого сообщен с поддоном, а выход с распределителем воды,

причем испаритель установлен в поддоне, вход его через дополнительный соленоидный вентиль подсоединен к емкости для гид- ратообразующего агента после регулирующего вентиля, а выход сообщен с

трубопроводом, соединяющим горизонтальный коллектор и компрессор.

Использование: в области холодильной техники при аннулировании естественного холода и последующего его использования в бхлаждающих системах овощефруктохра- нилищ, установок кондиционирования воздуха Аккумулятор содержит емкость для воды, расположенный в ней коллектор, соединенный с емкостью для гидратообразую- щего агента, воздушный теплообменник, испаритель гидратообразующего агента и дополнительный водяной контур, включающий распределитель воды, расположенный в верхней части кожуха воздушного теплообменника, поддон, р асполож енхый в нижней части кожуха, и насос, вход которого сообщен с поддоном, а выход - с распределителем воды. Испаритель установлен в поддоне, вход его через дополнительный соленоидный вентиль подсоединен к емкости для гидратообразующего агента после регулирующего вентиля 3 ил. ел С

Агея/я

/5

2 23 ft

Вова, от насоса.

Вода