Пароэжекторная холодильная машина Советский патент 1984 года по МПК F25B1/06 

00 Од Ю Од СП Ф Изобретение относится к холодиль ной технике, в частности к пароэжек торкым холодильным машинам. Известны пароэжектррные холодиль ные машины, содержащие парогенератор с нагревателем и конденсатор, разделенные капиллярно-пористой стенкой 1 J. Недостаток машины заключается в том, что через капиллярно-пористую стенку только лишь за счет капиллярных сил проходит ограниченное количество жидкого хладагента, что обуславливает малую холодопроизводительность. машины. Цель изобретения - повышение хол допроизводительности пароэжекторной холодильной машины путем интенсификации переноса жидкого хладагента из конденсатора в парогенератор. Цель достигается тем, что холодильная машина снабжена излучателем ультразвуковых колебаний, установленным в конденсаторе и взаимодействующим с капштярно-по1 йстой стенкой выполненной вьшуклой в сторону конденсатора и .имеющей с обеих сторон продольные и поперечные ребра жесткости с запрессованньми в них металлическими сетками, дополнительно подключенными к высокочастотному генератору, нагреватель парогенератора выполнен в виде радиационных излучателей с параболическими отра.жателями, равномерно размещенными против капиллярно-пористой стенки, а внутренняя поверхность парогенератора снабжена зеркальным покрытием. На фиг. 1 изображена предлагаемая пароэжекторная холодильная машина; на фиг. 2 - капиллярно-пористая стен ка и парогенератор. Пароэжекторная холодильная машина содержит парогенератора 1, имеющего зллипсоидовидную конфигура- цшо. Источником тепловой энергии парогенератора 1 служит ряд радиационных генераторов 2 с электронагревателями 3 IT параболическими отражателями 4, прймьжающими друг к другу. Отражатели 4 направлены на капиллярно-пористую стенку 5, разделяющую парогенератор 1 и конденсатор 6. Капиллярно-пористая стенка 5 .выполнена выпуклой в сторону конденса тора бис обеих сторон снабжена продольно-поперечными ребрами 7 жрет Kocfh. С обеих сторон капиллярнопористой стенки 5 в ребрах 7 запрессованы металлические .сетки 8, к которым подведен ток высокой частоты (ВЧ) от высокочастотного генератора 9. Со стороны конденсатора 6 капиллярно-пористая стенка 5 взаимосвязана с вибратором .10 ультразвукового генератора (УЗГ) .11, причем вибратор 10 жестко закреплен на ферромагнитном стержне 12, окруженном обмоткой возбуждения 13. -Вибратор 10 ультразвукового излучателя выполнен выпуклым и снабжен продольнопоперечными ребрами 14 так, что плотно прижимается к капиллярнопористой стенке 5, прилегая к ней всей своей оребрённой поверхностью. При этом вибратор 10 п.ерфорирован так, что проходящие через него отверстия 15 сообщают емкость конденсатора 6 с выпуклой поверхностью капиллярно-пористой стенки 5. Внутренняя поверхность парогенератора 1, за исключением поверхности капиллярно-пористой стенки 5, вьшолнена зеркальной. С верхней стороны к парогенератору 1 принижает соеданяющая- ся с ним и сужн-вающаяся кверху камера радиационного пароперегревателя 16, вну -ренняя поверхность которого также выполнена зеркальной. Для наглядного показа парогенератор 1, капиллярно-пористая стенка 5с металлическими сетками,8, ультразвуковой вибратор 10, а также частично пароперегреватель 16 и конденсатор 6 изображены отдельно в укрупненном виде (см.фиг.2). Кроме вьш1еперечисленного, пароэжекторная х.олодильная . машина содержит сопйо 17, смесительную камеру 18 и эжектор 19, последовательно включенные в нагревательный контур между пароперегревателем 16 и конденсатором 6. Всасывающий контур, соединяющий м.ежду собой конденсатор 6 и смесительную камеру 18, включает регулирующий клапан 20 и испаритель 21 с вентилятором 22,. Пароэжекторная холодильная машина работает следующим образом. Поступая из эжектора 19 в конденсатор 6, пары хладагента передают тепло охлаждающему воздуху или проточной воде, вследствие чего переходят в жидкую фазу. Часть жидкого хладагента через регулирующий клапан 20 поступает в испаритель 21 для производства холода. Основная же масса жидкого хладагента перемещает386

ся через капилляры капиллярно-порис- той стенки 5 из конденсатора 6 в парогенератор 1. Последнее происходит под действием вибратора 10 ультразвукового излучателя, .функциони- . рующего как своеобразный ультразвуковой насос, высокочастотного тока, подведенного к металлическим сеткам 8 от высокочастотного генератора 9, капиллярных сил, а также радиационных генерат оров 2. Причем приток жидкого хладагента к капиллярно- . пористой стенке 5 осуществляется через сквозные отверстия 15, выполненные в вибраторе 10 ультразвукового. излучателя. После прохождения капиллярно-пористой стенки 5 жидкий хладагент испаряется под действием инфракрасньгх лучей, направленных на всю вогнутую поверхность. стенки 5, от радиационных генераторов 2, а также зеркальных поверхностей парогенератора 1 и пароперегревателя 16, Предварительньй подогрев жидкого хладагента происходит внутри капиллярно-пористой стенки 5, помещенной в поле высокой частоты. Создавая давление в парогенераторе 1, пары хладагента направляются в пароперегреватель 16, где постояйно ускоряются по мере суживания проходного сечения пароперегревателя 16 и перегреваются по ходу движения лучами, отраженными от зеркальных

поверхностей парогенератора 1 и пароперегревателя 16, Из пароперегревателя 16 пары хладагента поступают в сопло 17, вторично ускоряются и за счет разрежения отсасьгоают пары хладагента из испарителя 21 в смесительную камеру 18 эжектора 19, Ckecb паров хладагентаj поступающая в конденсатор 6 через эжектор 19, охлаждается и конденсируется, а затем цикл повторяется. Следует .отметить, что аналогично налшсению ультразвукового поля введение незначительного количества поверхностно- активного вещества (ПАВ) и других приводит к повыщению капиллярного давлеНИИ жидкости. На основании вышеизложенного можно заключить, что введение в состав жидкого хладагенту незначительного количества хорошо смачивающего вещества, например спирта или какого-либо ПАВ, изменяют величину поверхностного натяжения на границе раздела жидкость-газ и,следовательно, интенсифицирует перемеще- ние влаги через капиллярно-пористую стенку 5.

Достигаемьш положительный эффект в основном заключается в удачном применении открытия, сделанного в ( 1973 г. академиком Е.Г.Коноваловым (см. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. М., Наука, 1978,, с. 130-133). В основе этого открытия лежит принципиально новое явление, согласно которому при непосредственном соприкосновении ультразвкового вибратора к капилляру происходит эффект, качественно отличающийся от известного эффекта, имеющего место при обычном воздействии ультразвукового поля. В частности, отдаленньм от капилляра вибратор создает ультразвуковые волны, оказывающие обыч-г ное-ультразвуковое давление на поверхность жидкости в капилляре, что давно известно и изучено. Однако при непосредственном соприкосновении с капилляром ультразвуковой вибратор производит эффект, в десятки и сотни раз превьшающий известный, т.е. . работает как бы своеобразный мощный ультра.звуковой насос. Следует отметить и то, что опыты Е.Г.Коновалова .бьши поставлены при вертикально .расположенном капилляре, когда гравитационные силы препятствуют поднятию жидкости в капилляре, а в данном случае капилляры капиллярно-пористой стенки расположены горизонтально, что естественно, способствует более эффективной работе ультразвукового насоса. Дальнейпшй рост холодопроизводительности предложенной холо- дипьной мащины обеспечивается размё- щением конденсатора над парогенератором, когда гидростатическое давЛе- ние хладагента направлено в сторону его перемещения через капилляры, Больщой эффект дает комбинирование радиационного и высокочастотного способов подвода тепла к капиллярнопористому материалу, когда одновре- , менно с нагревом происходит интенсификация перемещения влаги по капиллярам в жидкой.фазе, Радиационно- . высокочастотный метод является перспективным и с экономической точки зрения, так как позволяет значительно снизить расход электроэнергии, которая расходуется только на создание положительного перепада температур; в капиллярно-пористом материале, в то время как испаретше происходит за счет подвода дешевой тепловой энергии от генераторов лучистой энергии. Таким образом, применение УЗГ, генератора токов ВЧ и радиационных генераторов по предложенной схеме значительно увеличивает удельный расход жидкого хладагента, транспортируемого через единицу поверхности капиллярнопористой стенки. При этом предложенная схема позволяет регулировать холодрпроизводительность машины путем регулировки количества переносимого через капилляры хладагента Холодопроизводительность же известной холодильной машины не подается регулированию и ограничена незначительной способностью капиллярного впитывания пористого материала. Интенсификации переноса жидкого хладагента из конденсатора в парогёнера тор способствует также увеличению поверхности капиллярно-Пористой стенки, достигаемое за счет ее выпуклости и наличия продольно-поперечных ребер. Последние одновременн обеспечивают и высокую механическую прочность капиллярно-пористой стенки, позволяющую изготовить ее из тонкого диэлектрического, например дешевого керамического, материала. Соответственно с интенсификацией переноса жидкого хладагента через ка пиллярно-пористую стенку интенсифицировано и парообразование в парогенераторе и пароперегревателе. Этому способствует термическое воздействие тока высокой частоты (БЧ) на капилпярно-пористую стенку, заключающееся в колебании частиц пористой стенки, что сопровождается нагревом последнего. Интенсификацию парообразования обеспечивают также увеличение вогнутой поверхности капиллярнопористой стенки, повышение удельной мощности радиационных генераторов, направленных на эту поверхность, а также вьтоянение парогенератора и пароперегревателя с зеркальной внутренней поверхностью.

ПЙРОЭЖЕКТОРНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая парогенератор с нагревателем и конденсатор, разделенные капиллярно-пористой стенкой, о тли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьшения холодопроизводительности путем интенсификации безнаСосного переноса жидкого хладагента из конденсатора в парогенератор, она снабжена излз ателем ультразвуковых колебаний, установленным в конденсаторе и взаимодействующим с капиллярно-пористой стенкой, выполненной выпуклой в сторону конденсатора и имеющей-с обеих сторон продольные и поперечные ребра жесткости с запрессованными в нгос металлическими сетками, подключенными к установленному дополнительно высокочастотному генератору, нагреватель парогенератора выполнен в виде радиационных излучателей с параболическими отражателями, равномерно размещенными против капиллярно-пористой стенки, а внут(Л ренняя поверхность парогенератора снабжена .зеркалбным покрытием.

№

1Г

.2