ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВАЯ Л1АШИНА Советский патент 1974 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к устройствам для получения 1изких температур, в которых тепло от постороппего псточника используется для привода механиз.мов.

Известны холодильно-газовые машины, содержащие газотурбинный коптур с размещепньши на общем валу приводной турбиной и компрессором для сжатия хладагента и холодильпый контур с устройством для расширения части хладагента, поступающего от компрессора газотурбинного контура. Термодинамическая эффективность таких машин тем выше, че.м выше те.мпература источника тепла. Однако для приводной турбины эта температура ограничпвается, в частпости, мехаппческой прочностью ее лопаток. Охлаждение лоиаток новышает эксплуатапиоппую падеж«ость, по уавеличн.васт нотерп тепла.

Для повышения термодппампческой эффективности в предлагаемой машине к газотурбиппому контуру подключен по хладагенту термодинамический анпарат в виде устаповленных па валу п размещенных в кожухе теплопроводных пластин, имеющий каналы по периферип нластш и в вале для пиркуляции в аппарате хладопосителя при помощп пасоса, размещенного в диске приводной турбины, и предварительпого охлаждеппя хладагента холодильного контура.

На чертеже показана онпсываемая машина.

Газотурбинный коптур машины coдepлiит размещеппые на общем валу / приводпую турбииу 2 и компрессор 3. По ходу хладагента между компрессором и турбпной установлен нагреватель 4. Иолость А па выходе из турбины 2 сообщена каиаламп а, выполненными в охладптеле 5, п каналов 6 со входом в компрессор 3. Компрессор при помощи трубопровода 6 через змеевик 7, размещенный в охладителе 5, соединен с термодинамическим аппаратом 8. Термодина.мическпй аппарат выполнен в виде установленных на валу 1 теплопроводных пластш 9, разделенных теплопзоляпией 10 п раз.мещепных в кожухе //. На кожухе выполнены ребра 12 п 13 для теплового взапмодействия с ребрамп 14 п 15 охладптеля 5 и теплообменника 16, соответственно, заключенного между теплопзоляциоппой стенкой 17 п корпусом 18. Термодпнампческпй аппарат имеет пасос 19, размещенный в диске турбины 2. каналы в-О, образующие насосную часть, каналы е и ж, образующие расширительиую часть, и канал и в вале 1 для сообщоппя пасоспой и расширительной частей аппарата. Тенлообменппк 16 канала1ми /с п о сообщен со входом в компрессор 3, а трубопроводом 20 подключеп к теплообменнику 21. ТеплooбмeппIUv 21 капалами л п м связан е зоной размещеппя тер.модипамического аппарата S

II дроссельным вентилем 22, устарювлеЕ1ным в емкоетн 23 для сжиженного хладагента. Емкость 23 трубопроводом 24 подключена к тенлообменнику 21. Объект 25 охлаждения размещен внутри вакуумного колнака 26 машины. Для запуска машины от стартера используют обгонную муфту 27. Приводная турбина 2 установлена на валу 1 при помош,и теплоизоляционной втулки 28.

Машина работает следующим образом.

Часть сжатого в комнрессоре 3 газообразного хладагента поступает в нагреватель 4 газотурбинного контура машины, где температура его новьинается, а давление остается постоянным. Затем сжатый хладагент расширяется в турбине 2, в KOTOpoii полученная от нагревателя 4 тепловая энергия нревращается в механическую я передается через вал / компрессору 3 и термодинамическому аппарату 8. Отработаппьи) в турбине хладагеит поступает в полость .4. а затем через каналы а охладителя 5 и капа. б возвран,ается на вход в комнрессор.

Другая часгь с атого в компрессоре 3 хладагента но трубопроводу 6 поступает в змеевик 7 охладителя холодильного контура машины п в зазоре между кожухом 11 термодпнамнчеекого аппарата 8 и тенлоизоляцпопиой стенкой 17 делится на два потока. Один поток через зазоры между ребрамп 14 и 12 охладителя 5 п кожуха .//. соответственно, поступает в полость .4, а. из пес - в компрессор 3 п передает тепло от )1оя1,его в аппарате S хладоносптеля через ребра 14 и 12 охладителю 5. Др)то1 поток хладагента через зазс1р между кожухом // и теплоизоляционной стенкой 17 ностунает в капал л, омывая снабженные отверстиямн ребра 15 теплообмегнип-са 16, для передачн тепла от прямого потока хладагента обратпому. Ребра 13 на кожухе // предназначе1 ы для охлаждения прямого потока газа холодом, вырабатываемым в аппарате 8.

Из канала л хладагент ностунает в теплообменник 21, а из пего через капал м - s дроссельный 22. Расширяясь, хладагент ожи ается в емкости 23 и отводит тепло от

объекта 25 охлаждения. Пары хладагента через трубопровод 24 поступают в тeплooб.iц;iпик 2/, а затем через трубопровод 20 в теплообменник 16, из которого по каналам к и б возвращаются в компрессор 3.

В термодипамическом аннарате 5 хладоноеитель циркулирует в замкнутом контуре. Тепло ЛОДводится iK хладолзс1ггелю з зс.не «асоеа 19 и отводится от него в зоне канала в через ребра 12. Для охлаждения хладоносптеля в канале е обратным потоком, движущимся иосле раеширепия в канале ж по каналу и, предназначены теплопроводные нластины .9. Это обеепечивает также охлаждепие хладагента в зазоре между кожухом 11 термодинамического аппа)ата п теплонзолянпонной стенкой 17.

Предварительное охлаждение хладаге1гга холодплыюго контура при помощи термодинамического анпарата и ncnOvTb30Banne тепла, отведенного от приводной турбины газотурбиииого контура при иомощп паеоса, раз.мещенного в диеке турбнны, для пропзводет1за дополнительного холода в термодинамическом аннарате повышают термодинамическую эффективность предложенной машины.

П р е д м е т и з о б р е т е н и я

Холодильно-газовая машина, содержанка я газотурбннный контур е размещенными па обHieM приводной турбиной и компрессором для сжатия хладагента н холодильный контур е устройством для расширеиия части хладагента, ноступаюшего от комнрессора газотурбннпого контура, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, к газотурбинному контуру подключен по хладагенту термоднпампческнй аппарат в виде установленных на валу п размеп епных в кожухе теплопроводных пластип, пме1ощ,ий каналы по периферии пластип в вале для циркуляции в аппарате хладоносителя нри номоии насоса, размещенного в диске нриводной турбины, п предварительного охлаждения хладагепта холодпльного контура.

26