RU2047058C1

RU2047058C1 - Cooling plant

Info

Publication number: RU2047058C1
Authority: RU
Inventors: Е.П. Букацевич; М.Н. Симакова; В.А. Балашов
Original assignee: Опытно-конструкторское бюро при Волгоградском заводе электронного машиностроения
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: cooling engineering. SUBSTANCE: cooling plant has top and bottom loops, interconnected through condenser-evaporator 1, and autonomous two-phase thermosiphon 11. Evaporator 10 of the bottom loop and evaporator 12 of the thermosiphon are mounted inside heat chamber 9. Condenser 13 of the thermosiphon is connected in the top loop between condenser-heat-exchanger. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к каскадным холодильным установкам, входящим в состав испытательных термокамер. The invention relates to refrigeration, in particular to cascade refrigeration units that are part of the test heat chambers.

Известны каскадные холодильные установки, содержащие два каскада: верхний и нижний, соединенные посредством конденсатора-испарителя, а в нижнем каскаде испаритель, установленный в термокамере для производства холода. Cascade refrigeration units are known that contain two stages: the upper and lower, connected by a condenser-evaporator, and in the lower cascade, an evaporator installed in a heat chamber for producing cold.

Однако эксплуатация этих установок требует высоких энергозатрат, так как получение испытательных режимов в термокамере обеспечивается работой холодильной установки только в двухкаскадном режиме независимо от величины температурного режима испытания в термокамере. However, the operation of these units requires high energy consumption, since obtaining test conditions in the heat chamber is provided by the operation of the refrigeration unit only in two stages, regardless of the value of the temperature regime of the test in the heat chamber.

Наиболее близкой к изобретению является каскадная холодильная установка, содержащая два каскада: верхний и нижний с установленным в термокамере для получения холода испарителем нижнего каскада. В этой холодильной установке с целью получения холода в широком диапазоне температур паровая полость конденсатора каскада через соленоидный вентиль соединена с всасывающей стороной компрессора. Closest to the invention is a cascade refrigeration unit containing two cascades: an upper and a lower one with a lower stage evaporator installed in a heat chamber to produce cold. In this refrigeration unit, in order to obtain cold in a wide temperature range, the vapor cavity of the cascade condenser is connected to the suction side of the compressor through a solenoid valve.

Однако в этой холодильной установке любой температурный режим испытаний в термокамере обеспечивается ее работой только в двухкаскадном режиме, что также ведет к высоким энергетическим затратам эксплуатации холодильной установки. However, in this refrigeration unit, any temperature test regime in the heat chamber is ensured by its operation only in two-stage mode, which also leads to high energy costs of operating the refrigeration unit.

Цель изобретения повышение экономичности холодильной установки за счет использования работы холодильной установки как в однокаскадном, так и в двухкаскадном режиме для обеспечения испытательного режима в термокамере. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the refrigeration unit by using the operation of the refrigeration unit both in single-stage and in two-stage mode to ensure the test mode in the heat chamber.

Для этого холодильная установка, содержащая верхний и нижний каскады, соединенные посредством конденсатора-испарителя, причем испаритель нижнего каскада для производства холода размещен в термокамере, а в верхнем каскаде на всасывающей линии компрессора установлен регенеративный теплообменник, снабжена автономным двухфазным термосифоном, испаритель которого размещен в термокамере, а конденсатор включен в верхний каскад между конденсатором-испарителем и регенеративным теплообменником. For this, a refrigeration unit containing the upper and lower stages connected by a condenser-evaporator, the evaporator of the lower stage for the production of cold, is placed in the heat chamber, and in the upper stage on the compressor suction line a regenerative heat exchanger is installed, equipped with an autonomous two-phase thermosiphon, the evaporator of which is located in the heat chamber and the condenser is included in the upper stage between the condenser-evaporator and the regenerative heat exchanger.

На чертеже представлена схема каскадной холодильной установки. The drawing shows a diagram of a cascade refrigeration unit.

Холодильная установка содержит конденсатор-испаритель 1, соединяющий верхний каскад, включающий компрессор 2, конденсатор 3, регенеративный теплообменник 4 и терморегулирующий вентиль 5, с нижним каскадом, содержащим компрессор 6, регенеративный теплообменник 7, терморегулирующий вентиль 8, размещенный в термокамере 9 испаритель 10, а также автономный двухфазный термосифон 11 с испарителем 12, размещенным в термокамере 9, и конденсатором 13, охлаждаемым хладагентом верхнего каскада. The refrigeration unit contains a condenser-evaporator 1 connecting the upper cascade, including a compressor 2, a condenser 3, a regenerative heat exchanger 4 and a thermostatic valve 5, with a lower cascade containing a compressor 6, a regenerative heat exchanger 7, a thermostatic valve 8, an evaporator 10 located in the heat chamber 9, as well as an autonomous two-phase thermosiphon 11 with an evaporator 12 located in the heat chamber 9, and a condenser 13 cooled by the refrigerant of the upper cascade.

Холодильная установка работает следующим образом. The refrigeration unit operates as follows.

При пуске холодильной установки хладагент верхнего каскада нагнетается компрессором 2 в конденсатор 3, где пары хладагента охлаждаются до состояния насыщения и конденсируются. Жидкий хладагент подается в ресивер (на чертеже не показан), а затем через вентили и фильтр (на чертеже не показаны) в регенеративный теплообменник 4, где происходит переохлаждение его за счет холодных паров хладагента, которые отсасываются из конденсатора-испарителя 1. Переохлажденный хладагент поступает в терморегулирующий вентиль 5, в котором дросселируется до давления кипения в конденсатор-испарителе 1. В межтрубном пространстве конденсатора-испарителя 1 хладагент кипит, конденсируя пары хладагента нижнего каскада, поступающие по внутренним трубам конденсатора-испарителя 1. Пары хладагента верхнего каскада отсасываются из конденсатора-испарителя 1 через регенеративный теплообменник 4 и конденсатор 13 термосифона 11 компрессором 2. Двухфазный термосифон 11 работает в замкнутом испарительно-конденсаторном цикле. В испарителе 12 жидкий хладагент кипит, отбирая тепло термокамеры 9. При этом в испарителе 12 давление повышается и пар по паровой трубке поднимается в конденсатор 13 термосифона 11, где охлаждается хладагентом верхнего каскада холодильной установки и конденсируется, поэтому давление в конденсаторе 13 падает. When starting the refrigeration unit, the refrigerant of the upper stage is injected by the compressor 2 into the condenser 3, where the refrigerant vapor is cooled to a saturation state and condenses. Liquid refrigerant is supplied to the receiver (not shown in the drawing), and then through valves and a filter (not shown in the drawing) to the regenerative heat exchanger 4, where it is supercooled due to the cold vapor of the refrigerant, which is sucked from the condenser-evaporator 1. The supercooled refrigerant enters to the thermostatic valve 5, in which it is throttled to the boiling pressure in the condenser-evaporator 1. In the annular space of the condenser-evaporator 1, the refrigerant boils, condensing the refrigerant vapor of the lower cascade entering through rennim pipes condenser-evaporator stage 1. The top vapors are sucked refrigerant from the condenser-evaporator 1 through the regenerative heat exchanger 4 and condenser 13 of the thermosyphon 11 compressor 2. The two-phase thermosyphon 11 operates in a closed loop evaporation-condenser. In the evaporator 12, the liquid refrigerant boils, taking the heat of the heat chamber 9. At the same time, the pressure increases in the evaporator 12 and the steam rises to the condenser 13 of the thermosyphon 11, where it is cooled by the refrigerant of the upper stage of the refrigeration unit and condenses, so the pressure in the condenser 13 drops.

Наличие перепада давления обеспечивает непрерывную самоциркуляцию хладагента в контуре термосифона 11. Жидкий хладагент из конденсатора 13 по жидкостной трубке поступает вновь в испаритель 12. Как только температура в термокамере 9 станет ниже, чем температура в конденсаторе 13 термосифона 11 (это происходит при работе обоих каскадов холодильной установки), в термосифоне 11 прекращается самоциркуляция и при дальнейшем снижении температуры весь хладагент конденсируется в испарителе 12 термосифона 11, т.е. термосифон 11 автоматически исключается из работы. В нижнем каскаде холодильной установки сконденсированный в конденсаторе-испарителе 1 хладагент поступает в регенеративный теплообменник 7, где переохлаждается парами хладагента, выходящими из испарителя 10, и поступает в терморегулирующий вентиль, в котором дросселируется до давления кипения в испарителе 10. В испарителе 10 хладагент нижнего каскада кипит, охлаждая термокамеру 9 до необходимой температуры. Компрессором 6 пары хладагента отсасываются из испарителя 10, перегреваются теплообменником 7 и нагнетаются в конденсатор-испаритель 1. The presence of a pressure differential provides continuous self-circulation of the refrigerant in the thermosiphon circuit 11. The liquid refrigerant from the condenser 13 flows through the liquid tube again to the evaporator 12. As soon as the temperature in the heat chamber 9 becomes lower than the temperature in the condenser 13 of the thermosiphon 11 (this occurs when both refrigerant stages are operating installation), in the thermosiphon 11, self-circulation stops and with a further decrease in temperature, all refrigerant condenses in the evaporator 12 of the thermosiphon 11, i.e. thermosiphon 11 is automatically excluded from work. In the lower stage of the refrigeration unit, the refrigerant condensed in the condenser-evaporator 1 enters the regenerative heat exchanger 7, where it is supercooled by the refrigerant vapors leaving the evaporator 10, and enters the thermostatic valve, where it is throttled to the boiling pressure in the evaporator 10. In the evaporator 10, the lower refrigerant boils, cooling the heat chamber 9 to the required temperature. By compressor 6, refrigerant vapor is sucked out of the evaporator 10, overheated by the heat exchanger 7 and pumped into the condenser-evaporator 1.

Для получения испытательных режимов в термокамере в пределах умеренного холода, например до минус 20^оС, используется работа только верхнего каскада холодильной установки. Более глубокий холод в термокамере получается при работе обоих каскадов холодильной установки. Таким образом, возможность эксплуатации предлагаемой холодильной системы в однокаскадном режиме позволяет повысить экономичность эксплуатации холодильной системы.To obtain test modes in a heat chamber within a moderate cold, for example up to minus 20 ^о С, only the upper cascade of the refrigeration unit is used. Deeper cold in the heat chamber is obtained by the operation of both stages of the refrigeration unit. Thus, the possibility of operating the proposed refrigeration system in a single-stage mode can improve the efficiency of operation of the refrigeration system.

Claims

REFRIGERATING UNIT containing upper and lower stages connected by a condenser-evaporator, the lower stage evaporator being placed in a heat chamber, and a regenerative heat exchanger installed in the upper stage of the compressor suction line, characterized in that the installation is equipped with an autonomous two-phase thermosiphon, the evaporator of which is located in a heat chamber and the condenser is included in the upper stage between the condenser-evaporator and the regenerative heat exchanger.