PL211525B1 - Sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy i urządzenie chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 382807 (51) Int.Cl.

F25D 16/00 (2006.01) F25B 41/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 29.06.2007

Sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy i urządzenie chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL
05.01.2009 BUP 01/09	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JACEK KASPERSKI, Tyniec Mały, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.05.2012 WUP 05/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Regina Kozłowska

PL 211 525 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy i urządzenie chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa.

Znany ze stosowania sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy, polegający na tym, ze czynnik chłodniczy odparowuje się w wytwornicy pary, kieruje do strumienicy i rozpręża, przy czym do strumienicy kieruje się również parę z parowacza, po czym na wyjściu strumienicy parę spręża się i skrapla w skraplaczu.

Znane urządzenia chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa, wyposażone są w wytwornicę pary, parowacz, skraplacz i strumienicę. Urządzenia chłodnicze takie jak absorpcyjne, czy strumienicowe oparte są o grawitacyjny obieg czynnika chłodniczego z wykorzystaniem przyspieszenia grawitacji ziemskiej do rozdziału cieczy i pary w termosyfonach. Pozwala to na proste rozdzielanie cieczy i pary czynnika lub podnoszenie części cieczy na wyższy poziom a przez to budowę hermetycznych chłodziarek bezpompowych - prostych, cichych i niezawodnych w działaniu. Znaczna różnica temperatur a więc i ciśnień występująca w obiegu chłodniczym wymusza jednak znaczną wysokość tych urządzeń przez co tracą one swoje walory użytkowe.

Istota sposobu, według wynalazku polega na tym, że czynnik chłodniczy podczas odparowywania, rozprężania, sprężania i skraplania, poddaje się działaniu siły odśrodkowej.

Korzystnie czynnik chłodniczy poddaje się działaniu siły odśrodkowej przy minimalnej prędkości obrotowej, zdefiniowanej jako ilość obrotów na sekundę, wynoszącej:

^pWP ^{- p}PA n = -2-2-2—

V'ⁿ'^pPA ' ^(RWP ^{- R}PA) gdzie p_WP to ciśnienie pary w wytwornicy pary, p_PA to ciśnienie pary w parowaczu, p_PA to gęstość cieczy w parowaczu, RWP to odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w wytwornicy pary, RPA to odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w parowaczu.

Istota urządzenia chłodniczego, według wynalazku polega na tym, że przy wewnętrznej ściance cylindrycznej obudowy ma umieszczone co najmniej jedną wytwornicę pary, co najmniej jeden parowacz i co najmniej jeden skraplacz, które są połączone przewodami parowymi ze strumienicą usytuowaną w osi obrotu obudowy. Obudowa z umocowanymi wewnątrz wytwornicami pary, parowaczami, skraplaczami i strumienicą, jest wprawiana w ruch obrotowy zewnętrznym układem napędowym. Wytwornica pary jest połączona ze skraplaczem przewodami cieczowymi i jednocześnie parowacz jest połączony ze skraplaczem przewodami cieczowymi.

Zaletą sposobu według wynalazku, jest zastąpienie sił grawitacyjnych siłą odśrodkową ruchu obrotowego co powoduje, że urządzenie nie musi mieć dużych rozmiarów. Nowe urządzenie zachowuje walory urządzenia grawitacyjnego takie jak poziom hałasu, hermetyczność, proste i niezawodne działanie. W nowym urządzeniu opartym na obiegu strumienicowym, dzięki zamocowaniu wymienników ciepła wokół strumienicy położonej w osi obrotu urządzenia uzyskuje się zwartą budowę.

Korzystnym jest, że siły odśrodkowe ruchu obrotowego powodują gromadzenie cieczy na zewnątrz urządzenia co wspomaga proces wrzenia i skraplania. Powstała para, posiadając gęstość mniejszą od cieczy gromadzi się bliżej osi obrotu urządzenia, w której osadzona jest strumienicą co sprzyja organizacji przepływu pary. Centrale osadzenie strumienicy, wokół której zamontowane są wymienniki ciepła pozwala na uzyskanie zwartej budowy urządzenia. W urządzeniu pole sił odśrodkowych ruchu obrotowego wykorzystuje się do utrzymywania w równowadze poziomów cieczy w poszczególnych wymiennikach ciepła. Ruch obrotowy realizowany jest wokół osi symetrii strumienicy umieszczonej w centralnej części urządzenia. Urządzenie to jest specyficzną postacią hermetycznego, strumienicowego obiegu grawitacyjnego z tym, że przyspieszenie grawitacji ziemskiej zastąpione zostaje przyspieszeniem powstałym na skutek ruchu obrotowego całości urządzenia chłodniczego.

Przedmioty wynalazków są objaśnione w przykładzie realizacji i na rysunku, który przedstawia przekrój osiowy urządzenia chłodniczego.

Sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy polega na tym, ze czynnik chłodniczy odparowuje się w wytwornicy pary WP, kieruje przewodami parowymi PP do strumienicy ST i rozpręża. Jednocześnie do strumienicy ST przewodami parowymi PP kieruje się parę z parowacza PA. Na wyjściu strumienicy ST parę spręża się i skrapla w skraplaczu SK. Podczas odparowywania, rozprężania, sprężania i skraplania czynnik chłodniczy poddaje się działaniu siły odśrodkowej. Czynnik chłodniczy poddaPL 211 525 B1 je się działaniu siły odśrodkowej przy minimalnej prędkości obrotowej, zdefiniowanej jako ilość obrotów na sekundę, wynoszącej:

^pWP ^{- p}PA n = -2-2-2—

V²’^Π’^ρΡΑ ' ^(RWP ^{- r}pa) gdzie p_WP to ciśnienie pary w wytwornicy pary WP, p_PA - ciśnienie pary w parowaczu PA, p_PA to gęstość cieczy w parowaczu, RWP to odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w wytwornicy pary WP, a RPA to odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w parowaczu PA.

Urządzenie chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa ma przy wewnętrznej ściance cylindrycznej obudowy OB umieszczoną jedną wytwornicę pary WP, jeden parowacz PA i jeden skraplacz SK, które są połączone przewodami parowymi PP ze strumienicą ST usytuowaną w osi obrotu OS obudowy OB. Centralne osadzenie strumienicy ST ułatwia zgromadzenie wokół niej wymienników ciepła i ułatwia wymianę ciepła z otoczeniem. Obudowa OB z umocowanymi wewnątrz wytwornicami pary WP, parowaczami PA, skraplaczami SK i strumienicą ST, jest wprawiana w ruch obrotowy zewnętrznym układem napędowym. Ponadto wytwornica pary WP jest połączona ze skraplaczem SK przewodami cieczowymi PC i jednocześnie parowacz PA jest połączony ze skraplaczem SK przewodami cieczowymi PC.

Efekt chłodniczy w parowaczu PA występuje dopiero po osiągnięciu niezbędnej prędkości obrotowej wokół osi obrotu OS, doprowadzeniu ciepła do wytwornicy pary WP oraz odprowadzeniu ciepła ze skraplacza SK do otoczenia.

Przy czym kolejność położenia wymienników PA, WP i SK oraz liczba przewodów pary PP i przewodów cieczy PC względem siebie, w obudowie OB nie jest istotna. Osadzona centralnie w osi obrotu OS urządzenia, strumienica ST, powoduje, że para czynnika roboczego swobodnie wylatuje z wytwornicy pary WP do strumienicy ST, z parowacza PA do komory ssawnej strumienicy ST natomiast ze strumienicy ST do skraplacza SK. Dzięki przyspieszeniom odśrodkowym ruchu obrotowego czynnik chłodzący w postaci cieczy, gromadzi się w obszarach zewnętrznych urządzenia w oddaleniu od osi obrotu OS i strumienicy ST, co wspomaga proces wrzenia i skraplania czynnika chłodniczego. Powstała para, posiadająca mniejszą gęstość od cieczy, gromadzi się bliżej osi obrotu OS urządzenia, w której osadzona jest strumienica ST, co sprzyja organizacji przepływu pary.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oddziaływania na czynnik chłodniczy, polegający na tym, że czynnik chłodniczy odparowuje się w wytwornicy pary, kieruje do strumienicy i rozpręża, przy czym do strumienicy kieruje się również parę z parowacza, po czym na wyjściu strumienicy parę spręża się i skrapla w skraplaczu, znamienny tym, że czynnik chłodniczy podczas odparowywania, rozprężania, sprężania i skraplania poddaje się działaniu siły odśrodkowej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik chłodniczy poddaje się działaniu siły odśrodkowej przy minimalnej prędkości obrotowej zdefiniowanej jako ilość obrotów na sekundę, wynoszącej:

   = ^pWP ^{- p}PA

   V'ⁿ'^pPA ' ^(RWp ^{- R}PA) gdzie pWP to ciśnienie pary w wytwornicy pary (WP), pPA - ciśnienie pary w parowaczu (PA), p_PA - gęstość cieczy w parowaczu (PA), R_WP - odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w wytwornicy pary (WP), RPA to odległość od osi obrotu urządzenia do powierzchni lustra cieczy w parowaczu (PA).
3. 3. Urządzenie chłodnicze, zwłaszcza chłodziarka strumienicowa, wyposażona w wytwornicę pary, parowacz, skraplacz i strumienicę, znamienne tym, że przy wewnętrznej ściance cylindrycznej obudowy (OB) ma umieszczone co najmniej jedną wytwornicę pary (WP), co najmniej jeden parowacz (PA) i co najmniej jeden skraplacz (SK), które są połączone przewodami parowymi (PP) ze strumienicą (ST) usytuowaną w osi obrotu (OS) obudowy (OB), przy czym obudowa (OB) z umocowanymi wewnątrz

   PL 211 525 B1 wytwornicami pary (WP), parowaczami (PA), skraplaczami (SK) i strumienicą (ST), jest wprawiana w ruch obrotowy zewnę trznym układem napędowym.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wytwornica pary (WP) jest połączona ze skraplaczem (SK) przewodami cieczowymi (PC) i jednocześnie parowacz (PA) jest połączony ze skraplaczem (SK) przewodami cieczowymi (PC).