Холодильная машина Советский патент 1993 года по МПК F25B1/00 F25B49/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в холодильной технике.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение холодопроизводитель- ности холодильной машины при повышенной температуре окружающей среды.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что снижение энергозатрат во время работы холодильной машины при повышенной температуре окружающей среды достигается путем увеличения удельной хо- лодопроизводительности хладагента, за счет его доохлаждения в двухполостном теплообменнике-переохладителе, что позволяет повысить (по сравнению с прототипом) верхнюю допустимую границу эксплуатационной температуры окружающей среды.

Возможность достижения положительного эффекта подтверждается тем, что с вве- дением дополнительной линии, содержащей двухполостный теплообмен- ник-переоохладитель, регулируемый дроссель, дополнительный компрессор и обратный клапан, уменьшаются удельные затраты на производство холода в дополнительной линии, .по сравнению с основным контуром (прототипом), за счет уменьшения перепада давлений в компрессоре дополнительной линии, что ведет к уменьшению работы политропного сжатия и индикаторной мощности дополнительного компрессора. Максимальная холодопроизводительность дополнительной линии достигается за счет поддержания давления и температуры хладагента на входе в дополнительный компрессор, соответствующих правой пограничной кривой диаграммы состояния хладагента, путем регулирования расхода в дросселе дополнительной линии (см.фиг.2), что ведет к увеличению удельной холодопроизводи- тельности хладагента. Это объясняется следующим образом: при высоких температурах окружающего воздуха уменьшается холодильный коэффициент холодильной машины. Один из путей повышения экономичности в этом случае - переход на схемы с дополнительным переохлаждением хладагента. При создании дополнительной линии, отводящей часть рабочего тела после РТО, его дросселирования, теплообмена с основным потоком и подачи в основной контур перед конденсатором, в нее поступает от 6 до 8% хладагента,

Цикл работы установки с дополнительным контуром представлен на фиг.2. При этом удельная холодопроизводительность машины возрастает на величину

Aq ;4 - ПА(1) Для того, чтобы Л q была максимальной, необходимо, чтобы точка 1Д лежала на правой пограничной кривой диаграммы состояния хладагента (фиг.2). Это достигается за счет регулирования дополнительного дросселя.

Новыми существенными признаками предлагаемой холодильной машины являются - дополнительно включенный двухполостный теплообмен ник-переохладитель, первая полость которого включена в циркуляционный контур между конденсатором и ТРВ и магистраль, соединяющую выход из

5 РТО с входом в конденсатор, с последовательно включенными в нее регулируемым дросселем, второй полостьютеплообменни- ка-переохладителя, дополнительным компрессором и обратным клапаном, При этом

0 исполнительный орган регулируемого дросселя связан через управляющий блок с датчиками давления и температуры, установленными на магистрали перед входом в дополнительный компрессор.

5 На фиг.1 изображена схема холодиль- .ной машины, содержащей компрессор 1, испаритель 2, конденсатор 3, рекуперативный теплообменник 4, терморегулирующий вентиль 5, обратные клапаны 6, 7, датчики дав0 ления 8 и температуры 9, регулируемый дроссель 10, двухполостный теплообмен- ник-переохладитель 11, дополнительный компрессор малой производительности 12, исполнительный орган 13 регулируемого

5 дросселя 10, управляющий блок 14.

Связи между элементами системы:

- Сигналы от датчиков давления 8 и температуры 9 поступают в управляющий блок 14, который своим выходом соединен с ис- 0 полнитёльным органом 13 регулируемого дросселя 10.

- Хладагент после компрессора поступает в конденсатор 3, рекуперативный теплообменник 4, после чего часть потока через

5 дополнительную магистраль (регулируемый дроссель 10, одну из полостей двухполост- ного теплообменника-переохладителя 11, компрессор 12, обратный клапан 7) подается на вход в конденсатор 3, а оставшаяся часть потока, проходя через двухполостный теплообменник-переохладитель 11, ТРВ 5, испаритель 2(подается на вход компрессора 1.

Управляющий блок 14 (см.фиг.З) пред5 ставляет собой устройство, где сигнал от датчика температуры 9 поступает на вход в микропроцессорный счетчик 15, вырабатывающий на выходе сигнал, соответствующий давлению насыщения при этой

0

температуре (правая пограничная кривая диаграммы состояния хладагента, фиг.2). Выработанный сигнал, совместно с сигналом от датчика давления 8 поступает на сравнивающее устройство 16, вырабатыва- ющее сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению давления в системе от давления насыщения. Сигнал рассогласования поступает в регулятор 17, представляющий собой устройство, преобразующее сигнал рассогласования в управляющий сигнал в соответствии с заданным законом управления.

Управляющий сигнал поступает на исполнительный орган 13 регулирующего дросселя 10.

Холодильная машина работает следующим образом:

- Хладагент сжимается в компрессоре 1, приобретая давление и температуру, со- ответствующие точке 2 на фиг.2 и поступает в конденсатор, где охлаждается до состояния, соответствующего точке 4, а затем переохлаждается в РТО (точка 4). После PTQ часть потока хладагента (6-8%) дросселиру- ется на регулируемом дросселе 10, охлаждаясь при этом (точка 5д) после чего доохлаждается основной поток (точка 4), который дросселируется на ТРВ (точка 5) и охлаждает теплоноситель, нагреваясь сам (точка 1).

Для того, чтобы в компрессор не попали капли хладоагента, основной поток нагревается в РТО (точка 1).

Для того, чтобы точка 1д (фиг.2) лежала на правой пограничной кривой диаграммы состояния хладагента, используется регулируемый дроссель 10.

Перед входом в дополнительный компрессор 12 установлены датчики давления 8 и температуры 9, по их сигналу блок управления 14 вырабатывает управляющий сигнал для исполнительного органа 13 регулируемого дросселя 10. При этом изменяется массовый расход в дополнительной линии и, как следствие, температура и давление. При совпадении этих значений со значением, соответствующим правой пограничной кривой, сигнал рассогласования в блоке управления становится равным, ну- лю и управляющий сигнал не вырабатывается.

Оценки технико-экономической эффективности изобретения:

Для сравнительной оценки была рассчитана холодильная машина на базе компрессора 2ФУУБС18 по известной методике, зависимость (Тос) для нее приведена на фиг.4 пунктирной линией.

В универсальной холодильной машине (см.фиг. 1) при расчете предполагалось наличие дополнительного компрессора с рабочим объемом, составляющим 6,6% от рабочего объема компрессора 2ФУУБС18. Расчетная зависимость Кх (Т0с) для предполагаемой машины приведена на фиг.4 сплошной линией. При Т 310 К работают основной и дополнительный компрессоры. В расчетах принимались коэффициенты теплопередачи в теплообменных аппаратах Вт/м К, температура в испарителе 258 К, а перегрев фреона R -12 в РТО перед компрессором 5 К.

При высоких температурах окружающего аоздуха (при.степени сжатия компрессора ) предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты на 17% (фиг.4).

Техническое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом состоит в том, что снижение энергозатрат во время работы холодильной машины при повышенной температуре окружающей среды достигается путем увеличения удельной холодопроизводительности хладагента, за счет его доохлаждения в двухполостном теплообменнике-переохла- дителё, первая полость которого включена в циркуляционный контур между конденсатором и ТРВ и магистраль, соединяющую выход из РТО с входом в конденсатор, с последовательно включенными нее регулируемым дросселем, второй полостью тепло-, обменника-переохладителя , дополнительным компрессором и обратным клапаном, что позволяет повысить (по сравнению с прототипом) верхнюю допустимую границу эксплуатационной температуры ок-. ружающей среды, а уменьшение энергозатрат на производство холода в дополнительной линии, по сравнению с основным контуром (прототипом), достигается за счет уменьшения перепада давлений в компрессоре дополнительной магистрали, что ведет к уменьшению работы политроп- ного сжатия и индикаторной мощности дополнительногокомпрессора. Максимальная холодопроизводительность дополнительной магистрали достигается за счет поддержания давления и температуры хладагента на входе в дополнитель- ный компрессор, соответствующих правой пограничной кривой диаграммы cocjOflHHfl хладагента, путем регулирования расхода в дросселе дополнительной магистрали, что ведет к увеличению удельной холодопроизводительности хладагента.

Положительный эффект в случае использования изЬбретения состоит в

уменьшении затрат электрической энергии на выработку единицы холода до 17%. Формула изобретения 1. Холодильная машина, содержащая циркуляционный контур хладагента с компрессором, конденсатрром, рекуперативным теплообменником; термо:регудйрУющим вентилем и испарителем, о т л и ч с я тем, что; с целью снижения энергозатрат и повышения холодопройзвЬдитёльности, машина дополнительно содержит двухполо- стной теплообменнйк-Нерёохладйтёль, первая полость которого включена в циркуляционный контур между конденсатором и терморегулирующим вентилем, и ма0

5

гистраль, соединяющую выход из рекуперативного теплообменника с входом в конденсатор, с последовательно включенными в нее регулируемым дросселем, второй полостью теплообменника-переохладителя, дополнительным, компрессором и обратным клапаном,

2. Машина по п.1, о т л и чаю щ а я с я тем, что исполнительный орган регулируемого дросселя связан через управляющий блок с датчиками давления и температуры, установленными на магистрали перед входом в дополнительный компрессор.

Использование: холодильная техника. Сущность изобретения: холодильная машина с компрессором 1, снабжена двухполост- ным теплообменником-переохладителем 11, первая полость которого включена в циркуляционный контур хладагента между конденсатором 3 и терморегулирующим вентилем 5, и магистралью, соединяющей выход из рекуперативного теплообменника 4 с входом в конденсатор 3 с последовательно включенными в нее регулируемым дросселем 10, второй полостью теплообменника-переохладителя 11, дополнительным компрессором 12 и обратным клапаном 7. Предусмотрено снабжение исполнительного органа 13 регулируемого дросселя 10 датчиками 8, 9 даёления и температуры, установленными на магистрали перед входом в дополнительный компрессор 12. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Фаг.З

ФигЛ