Способ охлаждения рабочего тела Советский патент 1978 года по МПК F25B25/00 F01K25/10 F25B11/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам охлаждения рабочих тел до температуры ниже температуры окружающей среды, начальная температура которых выше температуры окружающей среды.

Известные способы охлаждения рабочих тел, начальная температура которых выще температуры окружающей среды, с помощью охладительных циклов, включающих .расширение жидкого хладагента с получением работы расширения и сжатия образующихся паров с последующей их конденсацией, требуют.затрат энергии, причем в результате процесса затра.ценная энергия вместе с избыточной внутренней энергией рабочего тела полностью отдается окружающей среде /

Этот недостаток частично отсутствует в способе охлаждения рабочего тела с помощью охладительного цикла, включающем расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие образующихся паров с последующей их конденсацией, повышение давления оставшейся .жидкой фазы до давления конденсации, отбор тепла ею от охлаждаемого тела при одновре.менном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последующее с.мешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров 2.

Недостатко.м. известного способа является его малая .экономичность.

Целью изобретения является повышение

.экономичности способа путем более полного

использования .тепла . о.хлаждаемого . тела для

.производства работы..

Указанная цель достигается те.м, что перед охлаждение.м в охладительном цикле температуру рабочего тела снижают до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и полученное тепло используют во вспо.могательном расширительно. цикле с получением работы, при этом нижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из услоВИЯ превышения суммы получаемых в обоих циклах работ над, суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.

На чертеже схематично предстравлена установка, в которой осуществляется предлагаемый способ.

л

Установка состоит из двух частей - охладительной и расширительной. Расширительная часть установки содержит детандер 1, выход которого подключен к сепаратору 2. Паровая линия сепаратора 2 подсоединена к входу в

конденсатор 3, а жидкостная линия подключена

к выходу из конденсатора 3 и к перекачивающему насосу 4. Выход из насоса 4 подключен к теплообменнику 5. Охладительная часть установки содержит детандер 6, подключенный к сепаратору 7. Паровая линия сепаратора 7 под. соединена через компрессор 8 к конденсатору 9. Жидкостная линия сепаратора 7 через перекачивающий насос 10 подключена к теплообменнику 11.

Установка работает следующим образом.

Жидкий хладагент расширяют в детандере 1 расщирительного цикла до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и от полученной парожидкостной смеси отделяют в сепараторе 2 паровую фазу, которую конденсируют в конденсаторе 3, соединяют с оставшейся жидкой фазой, перекачивают насосом 4 и нагревают в TenvTOo6MeHHHKe 5 без изменения агрегатного состояния.

Хладагент охладительного цикла расширяют в детандере 6 и полученную парожидкостную смесь разделяют в сепараторе 7 на паровую фазу, которую сжимают компрессоро.м 8 и компенсируют в конденсаторе 9, и жидкую фазу, которую перекачивают насосом 10 и нагревают в теплооб.меннике 11 без изменения агрегатного состояния до температуры больше температуры окружающей среды. Нагретую жидкую фазу смешивают со сконденсированными парами и охладительный цикл повторяют снова.

Охладительное действие производят нагревом хладагентов в теплообменниках 5 и 11. Энергия для привода всех нагнетательных машин цикла (насосы 4, 10, компрессор 8) вырабатывается детандерами 1 и 6. Для упрощения установки детандер 6 может быть заменен дросселем.

При КПД детандера расширительного цикла 0,65, КПД насоса 0,80 и КПД компрессора 0,85 и при установке дросселя в охладительном цикле вместо детандера для охлаждения внешнего рабочего тела от температуры 363° К до температуры 283° К (при температуре окружающей среды 293°К) получаемая в распшрительном цикле работа превышает сумму работ, затрачиваемых в обоих циклах, если нижнюю температуру расширительного цикла и верхнюю

температуру охладительного цикла поддерживать на уровне 301° К. В этом случае возможно охлаждение рабочего тела без затраты внешней работы.

Предлагаемый способ позволяет значительно снизить затраты энергии на привод холодильных установок, предназначенных для о.хлаждения рабочих тел с температурой выше температуры окружающей среды, вплоть до создания установок, работаюших без подвода

энергии.

Формула изобретения

51. Способ охлаждения рабочего тела с помоцхью охладительного цикла, включающего расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие образуюн ихся паров с последующей их конденсацией, повышение давления оставщейся жидкой фазы до давления конденсации, отбор тепла ею от о.хлаждаемого тела при одновременном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последующее смешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем использования тепла охлаждаемого тела для производства работы, перед о.хлаждением в ох.тадительном цикле температуру рабочего тела снижают, до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и полученное

0 тепло используют во вспомогательном расширительном цикле с получением работы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из условия превышения суммы получаемых в обоих циклах работ над суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Кошкин Н. Н. Холодильные машины, М.,

«Пищевая промышленность, 1973, с. 8.

2. Авторское свидетельство по заявке № 2152540, кл. F 25 В 1/00, 07.07.1975.