Способ работы нагревательно-охладительной установки Советский патент 1981 года по МПК F25B29/00 F25B41/00 

1. .. ;. Изобретение относится к теплотех нике. Известны способы работы нагревательно-охладительной установки путем трехступенчатого нагрева и охлаждения жидкости, циркулирующей через теплообменник, нагреватель, холодильник и аккумуляторные зоны, и имеющей температуру в последних выше температуры на вькоде холодиль ника и ниже температуры на выходе нагревателя, причем на. заключительной ступени нагрева образуют замкну тый контур циркуляции жидкости чере нагреватель и теплообменник,, с. на двух последних ступенях охлаждения образуют замкнутей контур циркуляции жидкости через теплообменник ихолодильник IlJНедостатки известных способ,ов невозможность их осуществления при использовании жидкости с температурой кипения при, нормальном давлении ниже необходимой максимальной рабочей температуры. - Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности при использовании жидкости с температурой кипения ниже необходимой максимальной рабочей температуры.. Поставленная цель достигается тем, что на первой ступени нагрева образуют замкнутый контур циркуляции между теплообменником и аккумуляторной зоной с температурой жидкости,, превышающей температуру в теплообменнике , на второй ступени замкнутый контур циркуляции между теплообменником, аккумуляторной зоной, имеющей температуру выше, чем в предыдущей ступени и нагревателем, а на первой ступени охлаждения образуют замкнутый контур циркуляции между теплообменником и аккумуляторной зоной с температурой жидкости, ниже температуры в теплообменнике. На фиг. 1 показана нагревательноохладительная установка с двумя . аккумуляторными зонами; на фиг. 2 схематически изображены ступени процессов нагрева и (Охлаждения. Установка для осуществления способ с двумя аккумуляторными зонами содержит нагреватель 1, теплообменник 2, холодильник 3, аккумуляторные зоны 4.и 5/ насос б. Аккумуляторная зона 4 с помощью переклйчающих клапанов 7 и 8 и соединительных

трубопроводов соединяется либо с теплообменником 2, или подключается в контур охлаждения, а аккумуляторная зона 5 переключающим клапаном 9 соединяется с теплообменником или подключается в контур нагрева.

На, фиг. 2 тонкими линиями обозначены температуры, близкие к максимальной рабочей температуре, пунктирными линиями - температуры, близкие к минимальной рабочей температуре, штрих-пунктирные линии - средние рабочие температуры.

На первой ступени нагрева теплообменника в аккумуляторную зону 5 подается вода со средней температурой, а в аккумуляторную зону 4 - с высокой температурой. Затем создают замнуты|1 х(идкостной контур, при котором вода из зоны 5, со средней температурой нагнетается в теплообменник 2, а холодная вода из теплообменника .вытесняется в аккумуляторную зону 5, при этом теплообменник 2 подогревается водой средней температуры. Емкость аккумуляторной зоны 5 должна быть примерно в три раза больше объема теплообменника Первая ступень нагрева заканчивается тогда, когда передний фронт холодной воды из теплообменника 2 проходит через аккумуляторную зону 5 и доходит до выхода из зоны. Температура на выходе теплообменника при этом повышается примерно в треть разницы между максимальной и минимальной температурами, fla второй ступени нагрева подогретый теплообменник подключается к нагревателю 1 и вместе с горячей водой обратная вода средней температуры из теплообменника 2 нагнетается в аккумуляторную зону 4, содержащую горячую воду от предыдуей стадии охлаждения. Эта вода нагнетается снова в нагреватель 1, Аккумуляторные зоны 4 и 5 имеют одинаковый объем. Когда вся вода аккумуляторной зоны 4 поступает в нагреватель 1, аккумуляторная зона 4 выходиг из контура нагрева и начинается третья ступень нагрева, при которой происходит.дальнейший нагрев теплообменника для достижения максимальной температуры, которая поддерживается в течение заданного промежутка времени.

На первой ступени охлаждения тепообменник 2 соединяется с аккумуляорной зоной 4, содержащей воду средней температуры, в результате чего еплообменник охлаждается до средней температуры, а в аккумуляторную ону 4 поступает горячая, вода ий еплообменника. Когда фронт воды из еплообменника пройдет через аккумуяторную зону 4 до ее выхода, начиается вторая ступень охлаждения, ри которой вода средней температуры

нагнетается из теплообменника 2 в аккумуляторную зону 5, а холодная вода из нее снова поступает в холодильник 3. .

После того, как вся холодная вода из аккумуляторной зоны 5 поступает в холодильник, аккумуляторная зона 5 выключается из контура. Натретьей ступени охлаждения образу,,ют замкнутый контур циркуляции между холодильником и теплообменником для достижения минимальной температуры, которая поддерживается в теч-е ние заданного времени, после чего вновь повторяется цикл нагрева.

Для реализации способа могут быть применены установки , - содержа1иие более двух аккумуляторных зон, тогда ступенчатое распределение предварительного нагрева и охлаждения более ТОЧНО . В .этом случае при переходе от охлаждения к нагреву аккумуляторная зона с низкой температурой для подогрева подключается к теплообменнику и содержимое следующей зоны нагнетается в нагреватель. При переходе от нагрева к охлаждению предварительное охлаждение производится ступенчато, вначале аккумуляторной зоной с самой высокой температурой, затем следукяцей с более низкой, а содержимое аккумуляторной зоны с самой низкой температурой нагнетается в холодильник.

При использовании работы нагревательно-охлади тельной установки, реализующей предлагаемой способ, могут применяться жидкости, с температурой кипения ниже необходимой максимальной рабочей температуры, и, кроме того, теплообменник при увеличении разницы между максимальной и минимальной температурой не подвергается недопустимым тепловым напряжениям.

Формула изобретения

Способ работы нагревательно-охладительной установки, путем по меньшей мере трехступенчатого нагрева и охлаждения жидкости, циркулирующей через теплообменник, нагреватель, холодильник и аккумуляторные зоны, и имекядий температуру в последних выше температуры на выходе холодиль 1ика и ниже температуры на выходе нагревателя, причем на заключительной ступени нагрева образуют замкнутый контур циркуляции жидкости через нагреватель и теплообменник а на двух последних ступенях охлаждения образуют замкнутый контур циркуляции жидкости через теплообменник и холодильник, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при использовании жидкости с температурой кипения ниже необходимой максимальной рабочей температуры, на первой ступени нагрева образуют замкнутый контур циркуляции между теплообменником и аккумуляторной зоной с температурой жидкости, превышающей температуру в теплообменнике, на второй ступени - замкнутый контур циркуляции между теплообменником, аккумуляторной зоной, имеюще температуру выше, чем в предыдущей

ступени и наг15евателем, а на первой, ступени охлаждения образуют замкуутый контур циркуляции между теплообменником и аккумуляторной зоной с температурой жидкости,. ниже температуры в теплообменнике.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3556201, кл. 165-2, опублик. 1972.

1г(

I . „Л

Л -V

ж ..

v-Wг J. .--Ъ

ут / Д 3

Jt/ -- «М

. «у

(Руг. 2