CS218528B1 - Zapojení dochlazovače v chladicím okruhu - Google Patents

Abstract

Použití klasických dochlazovačů, podchlazujících kapalné chladivo pod teplotu varu při kondenzačním tlaku, je známo; ve spojení s výskytem a možností využití studené vody, např. studniční. S ohledem na nedostatek této vody se v poslední době upouští od použití tohoto aparátu v chladicím okruhu. Nový význam má jeho zařazení do okruhů s řízenou kondenzační teplotou u zařízení užitečně využívajících části nebo celého kondenzačního tepla. Vynález se týká zapojení dochlazovače do okruhu za účelem zvýšení hospodárnosti celého zařízení, přičemž dochlázování kapalného chladivá je nepřímo úměrné teplotě atmosférického vzduchu a jeho provoz je bez nároku na studenou vodu. Novým prvkem je též zařazení čerpadla pro dopravu kapalného chladivá dochlazovačem a uspořádání sběrače chladivá.

Description

Použití klasických dochlazovačů, podchlazujících kapalné chladivo pod teplotu varu při kondenzačním tlaku, je známo; ve spojení s výskytem a možností využití studené vody, např. studniční. S ohledem na nedostatek této vody se v poslední době upouští od použití tohoto aparátu v chladicím okruhu. Nový význam má jeho zařazení do okruhů s řízenou kondenzační teplotou u zařízení užitečně využívajících části nebo celého kondenzačního tepla. Vynález se týká zapojení dochlazovače do okruhu za účelem zvýšení hospodárnosti celého zařízení, přičemž dochlázování kapalného chladivá je nepřímo úměrné teplotě atmosférického vzduchu a jeho provoz je bez nároku na studenou vodu. Novým prvkem je též zařazení čerpadla pro dopravu kapalného chladivá dochlazovačem a uspořádání sběrače chladivá.

Vynález se týká zapojení dochlazovače v chladicím okruhu, pracujícím s parním oíběhem pro zvýšení využitelnosti odpadního tepla podchlazováním zkondenzovaného chladivá nepřímo· úměrným vnější teplotě atmosférického vzduchu při řízené kondenzační teplotě, ve kterém jsou oběhovým potrubím'chladívá postupně za sebou propojeny výparník, kompresor, kondenzátor s řízenou kondenzační teplotou, vysokotlaký sběrač kapalného chladivá a škrticí ventil.

Vynálezem se řeší 'snížení energetické náročnosti komplexně posuzovaného provozu chladicího zařízení. Je známý způsob stabilizace využitelnosti odpadního tepla chladicího okruhu řízenou kondenzační teplotou, při kterém se udržují vnitřní pracovní podmínky chladicího okruhu, především teplota kondenzační a tím i teplotní úroveň produkovaného tepla na stálé hodnotě, nezávislé na vnějších podmínkách. Taková stabilizace využitelnosti produkovaného tepla je však spojena i se stabilizací dalších parametrů chladicího okruhu, především se stabilizací měrného příkonu.

Nevýhodou provozního režimu při takové stabilizaci využitelnosti produkovaného tepla tedy je, že se zvyšuje měrný příkon a spotřeba hnací energie oproti provoznímu režimu, při kterém se veškeré produkované teplo odvádí jako teplo odpadní přímo, nebo nepřímo vnějším vzduchem. Z energetického hlediska je možno pokládat provozní režim s odvodem odpadního tepla vnějším vzduchem za porovnávací, to je standardní, provozní režim s nejmenší spotřebou hnací energie.

Zvýšení spotřeby hnací energie při stabilizaci řízenou kondenzační teplotou však nemusí za všech okolností představovat nevýhodu faktickou, to je nemusí vést ke zvýšení energetické náročnosti komplexně posuzovaného provozu chladicího- zařízení s účelným využíváním produkovaného tepla. Ke zvýšení energetické náročnosti nedojde, jestliže poměr nárůstu využitelného tepla a nárůstu spotřeby hnací energie vztaženému k porovnávacímu, standardnímu, provoznímu režimu, bude větší, než poměr využití primární energie, měrného paliva, při výrobě tepla a výrobě hnací (zpravidla elektrické) energie.

Stabilizaci využitelnosti odpadního tepla, při které nedojde ke zvýšení energetické náročnosti komplexně posuzovaného provožu, je možno označit za ekonomickou stabilizaci. Jen taková stabilizace je z energetického hlediska přínosem.

Protože produkovaný tepelný výkon je určen primární funkcí chladicího zařízení, která nemá většinou přímou vazbu na odebíraný tepelný výkon, který je dán požadavky zvoleného odběru tepla a je zpravidla určen faktory s primární funkcí nesouvisejícími, ale i s ohledem na teplotní úroveň produkovaného tepla, není většinou možné zajistit plné využití veškerého produkovaného tepla. V tom případě se teplo, které není možno účelně využít, odvádí opět jako teplo odpadní.

S ohledem na zvýšení spotřeby hnací energie při stabilizaci využitelnosti produkovaného tepla řízenou kondenzační teplotou, se při jen částečném využívání produkovaného tepla zvyšuje energetická náročnost provozu zařízení, protož teplo odváděné jako odpadní se v porovnání se standardním provozním režimem produkuje s větší energetickou náročností. Při částečném využívání produkovaného tepla proto stabilizace řízenou kondenzační teplotou nemusí vycházet jako ekonomická.

Ekonomickou stabilizaci využitelnosti odpadního tepla při částečném využívání odpadního tepla lze dosáhnout známým dělením kondenzačního systému do dvou částí. V děleném kondenzačním systému pak jedna část, ze které se odebírá využívané teplo, pracuje s řízenou kondenzační teplotou a druhá část, ze které se odvádí teplo odpadní, pracuje s neřízenou kondenzační teplotou, závislou na vnějších podmínkách stejně jako při porovnávacím (standardním) provozním režimu.

Má-li dělený kondenzační systém zajistit ekonomickou stabilizaci využitelnosti pro-dukovaného tepla, je žádoucí, aby při změnách odebíraného tepelného výkonu se měnily v odpovídajícím smyslu i výkony obou částí kondenzačního systému. K tomu potřebná regulace výkonu obou částí kondenzačního systému je technicky náročná a představuje nevýhodu děleného kondenzačního systému.

Další velkou nevýhodou děleného kondenzačního systému je, že snižuje množství a především teplotní úroveň tepla, kterě je možno odebírat z přehřátých par chladivá před vlastním kondenzačním systémem. Přesto, že poměrné množství tepla přehřátých par je pouze asi 10 až 20 % z celkově produkovaného tepla, vyšší teplotní úroveň tohoto tepla umožňuje jeho plné účelné využití i snadné nalezení vhodného odběru tohoto tepla.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu zapojení dochlazovače v chladicím okruhu, pracujícím s parním oběhem pro zvýšení využitelnosti odpadního tepla podchlazováním zkondenzovaného chladivá nepřímo úměrným vnější teplotě atmosférického vzduchu při řízené kondenzační teplotě, ve kterém jsou oběhovým potrubím postupně za sebou propojeny výparník, kompresor, kondenzátor s řízenou kondenzační teplotou, vysokotlaký sběrač kapalného chladivá a škrticí ventil. Jeho podstata spočívá -v tom, že z oběhového potrubí chladivá mezi kondenzátorem a vysokotlakým sběračem odbočuje propojovací potrubí chladivá, do kterého je zařazeno čerpadlo chladivá a dochlazovač zkondenzovaného chladivá a které je zavedeno do vysokotlakého sběrače, přičemž oběhové potrubí chladivá z kon218528 denzátoru je zavedeno do vysokotlakého sběrače zdola v jedné části sběrače a oběhové potrubí chladivá ke škrticímu ventilu je vyvedeno z vysokotlakého sběrače rovněž zdola v druhé části sběrače.

Konečně může být dochlazovač tvořen rekuperačním výměníkem tepla chlazeným buď přímo, nebo nepřímo atmosférickým vzduchem.

Základní účinek zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že je zcela odstraněn vliv diskontinuálního škrcení, to je přepouštění kapalného chladivá z vysokotlaké části do nízkotlaké části chladicího okruhu na velikost podchlazení a termickou účinnost dochlazovače.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že ekonomická stabilizace využitelnosti odpadního tepla řízenou kondenzační teplotou je dosažena i při jen částečném využívání produkovaného tepla bez dělení kondenzačního systému a tedy s plným využitím množství a teplotní úrovně tepla přehřátých par chladivá. Přitom i při plném využívání produkovaného tepla, nebo při využívání tak velké části produkovaného tepla, při kterém je stabilizace využitelnosti řízenou kondenzační teplotou ekonomická, přináší zapojení podle vynálezu další energetické zvýhodnění, to je snížení energetické náročnosti komplexně posuzovaného provozu chladicího zařízení.

Vynález je dále blíže výsvětlen podle připojeného obr., kde je popsán příklad provedení.

Chladicí okruh pracující s parním oběhem chladivá je tvořen výparníkem 1, kompresorem 2, kondenzátorem 3, ze kterého se odvádí produkované teplo buď jako teplo využívané, nebo jako teplo odpadní, vysokotlakým sběračem 4 kapalného chladivá a škrticím ventilem 5. Všechny části chladicího okruhu jsou navzájem propojeny oběhovým potrubím 6 chladivá. Z oběhového potrubí 6 chladivá mezi kondenzátorem 3 a vysokotlakým sběračem 4 kapalného chladivá odbočuje propojovací potrubí 7 chladivá, do kterého je zařazen dochlazovač 8 a čerpadlo 9 chladivá a které je zavedeno do vysokotlakého sběrače 4 kapalného chladivá. Oběhové potrubí 6 chladivá z kondenzátoru 3 je zavedeno do vysokotlakého sběrače 4 kapalného chladivo zdola na jedné straně vysokotlakého sběrače 4, na opačné straně vysokotlakého sběrače 4 vychází rovněž zdola oběhové potrubí 6 chladivá ke škrticímu ventilu 5. Propojovací potrubí 7 chladivá je zavedeno do vysokotlakého sběrače 4 kapalného^ chladivá shora. Regulační systém, zajišťující diskontinuální přepouštění kapalného chladivá z vysokotlaké části chladicího okruhu, to je z vysokotlakého sběrače 4 kapalného chladivá do nízkotlaké části chladicího okruhu, to je výparníku 1, není zakreslen. Rovněž není zakreslen regulační systém, který zajišťuje řízení kondenzační teploty p,ro stabilizaci využitelnosti produkovaného odpadního tepla.

Podchlazování zkondenzovaného chladivá se zajišťuje přímo vnějším atmosférickým vzduchem. Dochlazovač 8 je řešen jako rekuperační výměník tepla, zajišťující převod tepla z protékajícího kapalného chladivá do vnějšího atmosférického vzduchu.

Stálé podchlazování kapalného chladivá a stálá termická účinnost dochlazovač© 8 je zabezpečena trvalým a nuceným průtokem kapalného chladivá dochlazovačem 8, zajišfovaným čerpadlem 9 chladivá. Popsaným zapojením propojovacího potrubí 7 a připojením tohoto potrubí a oběhového potrubí 6 k vysokotlakému sběrači 4 kapalného chladivá je dosažena nezávislost průtoku kapalného chladivá propojovacím potrubím 7 a dochlazovačem 8 na průtoku kapalného chladivá v oběhovém potrubí 6 chladivá mezi kondenzátorem 3 a škrticím ventilem 5. Eventuální disproporce v obou průtocích se vyrovnávají změnou průtoku kapalného! chladivá v části oběhového potrubí 6 mezi místem připojení propojovacího potrubí 7 a vysokotlakým sběračem 4.

Při odlišnosti průtoku kapalného chladivá v propojovacím potrubí 7 a přítoku kapalného chladivá oběhovým potrubím 6 z kondenzátoru 3 do vysokotlakého sběrače 4 dochází ke směšování podchlazeného a nepodchlazeného kapalného chladivá. Při větším přítoku se směšuje část nepodchlazeného kapalného -chladivá ve vysokotlakém sběrači 4 s podchlazeným kapalným chladivém, ke škrticímu ventilu 5 proto odtéká kapalné chladivo^ se zmenšeným podchlázením, což je nežádoucí. Při větším přítoku se směšuje část již podchlazeného kapalného chladivá s nepodchlaženým kapalným chladivém v místě připojení propojovacího potrubí 7 na oběhové potrubí 6, do vysokotlakého sběrače 4 se nepodchlazené kapalné chladivo nedostává, takže ke škrticímu ventilu 5 odtéká jen zcela podchlazené kapalné chladivo. Průtok propojovacím potrubím 7 a dochlazovačem 8 proto musí být navržen tak, aby byl za všech okolností větší než přítok kapalného chladivá oběhovým potrubím 6 z kondenzátoru 3.

V popsaném zapojení se může použít i dochlazovač s nepřímým podchlazováním vnějším atmosférickým vzduchem, to je například obvyklý dochlazovač s podchlažováním zajišťovaným oběhovou vodou zpětně chlazenou na chladicí věži. Přitom však při přímém podchlazování vnějším atmosférickým vzduchem je možno dosáhnout většího podchlazení.

Popsané zapojení se může použít u všech okruhů pracujících s parním oběhem, a to jednostupňových i vícestupňových i v kaskádním zapojení.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT i; Zapojení dochlazovače v chladicím okruhu, pracujícím s parním oběhem pro zvýšení využitelnosti odpadního tepla podchlazováním zkondenzovaného chladivá nepřímo úměrným vnější teplotě atmosférického vzduchu při řízené kondenzační teplotě, ve kterém jsou oběhovým potrubím chladivá postupně za sebou propojeny výparník, kompresor, kondenzátor s řízenou kondenzační teplotou, vysokotlaký sběrač kapalného' chladivá a škrticí ventil, vyznačené tím, že z oběhového potrubí (6) chladivá mezi kondenzátorem (3) a vysokotlakým sběračem (4) odbočuje propojovací potrubí (7) chladivá, do kterého je zařazeno čerpadlo (9) chladivá a dochlazovače (8) zkondenzovaného chladivá a které je zaveVYNÁLEZU děno do vysokotlakého sběrače (4], přičemž oběhové potrubí (6) chladivá z kondenzátoru (3) je zavedeno do vysokotlakého sběrače (4] zdola v jedné části sběrače (4) a oběhové potrubí (6) chladivá ke škrticímu ventilu (5) je vyvedeno z vysokotlakého sběrače (4) rovněž zdola ve druhé části sběrače (4).
2. 2. Zapojení podle bodu 1 vyznačené tím, že dochlazovač (4) je tvořen rekuperačním výměníkem tepla přímo chlazeným vnějším atmosférickým vzduchem.
3. 3. Zapojení podle bodu 1 vyznačené tím, že dochlazovač (4) je tvořen rekuperačním výměníkem tepla nepřímo chlazeným vnějším atmosférickým vzduchem.