PL54405B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.1.1968 54405 KI. 17 a, 1/03 MKP F 25 b 4/($f UKD Twórca wynalazku i Eugeniusz Malicki, Warszawa (Polska) Wlasciciel patentu Urzadzenie do recyrkulacji czynnika chlodniczego Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do re¬ cyrkulacji czynnika chlodniczego W urzadzeniach chlodniczych, które przy pompowaniu cieczy czyn¬ nika chlodniczego za pomoca cisnienia pary tegoz czynnika^ pozwala uzyskiwac staly wydatek i ciag¬ ly przeplyw pompowanego czynnika, a równoczes¬ nie umozliwia utrzymywanie w przewodzie tlocz¬ nym urzadzenia cisnienia stalego lub wyzszego o stala wartosc od cisnienia parowania, przy nie¬ wielkich zmianach temperatury cieczy.Znany i szeroko stosowany sposób zasilania ukladu chlodniczego czynnikiem chlodniczym za po¬ moca pompy mechanicznej ma, jak wiadomo, szereg wad, to tez w ostatnich latach czyniono liczine próby zastosowania innych systemów recyrkulacji ciekle¬ go czynnika chlodniczego. Jednym z nich jest.sy¬ stem Watkins'a, polegajacy na tym, ze do recyrku¬ lacji czynnika chlodniczego stosuje sie pompe ga¬ zowa, która do pompowania cieczy wykorzystuje pare czynnika chlodniczego pod cisnieniem, panuja¬ cym w skraplaczu. Rozwiazanie tó ma jednak za¬ sadnicza wade, a mianowicie wystepuja w nim znaczne, dodatkowe straty termodynamiczne, wy¬ nikajace z niewykorzystywania par, które powstaja przy dlawieniu czynnika chlodniczego.W usprawnionym systemie Watkins'a wykorzy¬ stuje sie wprawdzie pary powstajace przy dlawie¬ niu czynnika od cisnienia skraplania do stalego cisnienia posredniego, ale równoczesnie konieczne jest stosowanie dwóch zbiorników splywowych, 20 30 pracujacych na przemian. Poza tym w syste¬ mie tym przewiduje sie skomplikowany i kosz¬ towny uklad aparatury automatycznej. Inna wada tego urzadzenia jest trudnosc utrzymania jego zdolnosci do samoczynnej regulacji zasilania ukla¬ du. Trudnosci te wystepuja bowiem niekiedy juz nawet przy spadku obciazenia cieplnego mniej niz o 50% jego nominalnej wartosci. Przyczyna powsta¬ wania tych trudnosci jest zastosowany tu sposób ciaglego zasilania zbiorników splywowych para czynnika chlodniczego, doprowadzana w miesza¬ ninie pary i cieczy, powstalej podczas dlawienia czynnika od cisnienia skraplania do cisnienia pos¬ redniego. Wystepujacy w tym rozwiazaniu, nieu¬ nikniony doplyw znacznych ilosci cieczy do zbior¬ ników splywowych, a wiec i do ukladu parowni¬ ków, stanowi grozbe zalania ukladu cie"klym czynni¬ kiem w okresie spadku obciazenia cieplnego.Inny znany uklad, którego dzialanie jest opar¬ te równiez na zasadzie wykorzystywania par po¬ wstajacych przy dlawieniu czynnika chlodniczego od cisnienia skraplania do cisnienia posredniego, zaproponowany przez Lorentzen'a i Baglo, prze¬ widuje zastosowanie oprócz zbiornika splywowego równiez zbiornika magazynujacego ciecz pod zmien¬ nym cisnieniem posrednim. Wprawdzie zastosowany tu uklad automatyki1 jest prosty i tani, ale jednak zbiornik do magazynowania cieczy w ilosci wystar¬ czajacej do zlagodzenia zmian posredniego cisnienia jest duzy i w zasadzie nie wyklucza zmian cisnie- 5440554405 3 nia pompowanej cieczy. Dodatkowa wada tego sy¬ stemu sa znaczne wahania temperatury pompowa¬ nej cieczy w okresie jednego cyklu pracy.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala uniknac opisanych wad.dzieki, temu, ze wykorzystuje w pel¬ ni mozliwosci wytwarzania pary czynnika chlodni¬ czego bez dodatkowych strat termodynamicznych i przy zapewnieniu optymalnych parametrów czyn¬ nika chlodniczego w przewodzie zasilajacym uklad parowników.. Osiaga sie to dzieki zastosowaniu w ukladzie chlodniczym specjalnego wymiennika ciepla, w którym kosztem ciepla, zawartego w do¬ prowadzanym ze skraplacza lub dochladzacza, ciek¬ lym czynniku chlodniczym, wytwarza sie pare czynnika chlodniczego. Para ta jest doprowadzana bez przerwy do zbiornika posredniego, w którym za pomoca zaworu, dajacego sie odpowiednio na¬ stawiac, utrzymuje sie cisnienie stale lub wyzsze o stala wartosc od cisnienia parowania w oddzie¬ laczu cieczy czynnika chlodniczego. Uklad parow¬ ników jest zasilany okresowo na przemilain swieza ciecza ze zbiornika posredniego przez specjalny dochladzacz cieczy, dzialajacy niezaleznie od wa¬ han poziomu cieczy w oddzielaczu cieczy, wzglednie ciecza recyrkulujaca ze zbiornika splywowego, w którym cisnienie jest równe cisnieniu w zbior¬ niku posrednim. Ciecz, doprowadzana ze zbiornika posredniego do parowników, chlodzi sie we wspom¬ nianym dochladzaczu za pomoca zimnej cieczy, po¬ wracajacej z parowników i zalewajacej wydzielona przestrzen oddzielacza cieczy, w której to prze¬ strzeni znajduje sie dochladzacz.Pojemnosc niezbednych zbiorników w urzadzeniu wedlug wynalazku jest mniejsza niz w urzadzeniach znanych, gdyz jeden ze zbiorników splywowych lub zbiornik magazynujacy ciecz jest tu zastapiony nie¬ wielkim zbiornikiem posrednim. W zbiorniku tym nastepuje oddzielanie cieczy od pary, która powstaje okresowo w zaworze dlawiacym ciecz od cisnienia skraplania do cisnienia posredniego, to jest tego, jakie panuje w zbiorniku posrednim. Poza tym w zbiorniku posrednim odbywa sie równiez od¬ dzielanie cieczy z mieszaniny parowo-cieczowej, doplywajacej bez przerwy z wymiennika ciepla, w którym zgodnie z wynalazkiem zachodzi wymiana ciepla miedzy skroplonym i ewentualnie dochlo- dzonym czynnikiem chlodniczym, a mieszanina pa- rowo-cieczowa tegoz czynnika, pobierajaca cieplo przy cisnieniu posrednim. Zbiornik posredni umoz¬ liwia takze okresowe magazynowanie niewielkich ilosci doplywajacej don w sposób ciagly cieczy, powyzej poziomu kontrolowanego przez regulator poziomu cieczy. Dzieki temu, jak równiez dzieki moznosci dowolnego zmniejszania wartosci cieczy w parze zasilajacej w sposób ciagly zbiornik pos¬ redni, usuwa sie niebezpieczenstwo przepelnienia ukladu ciecza w okresach spadku cieplnego obcia¬ zenia ukladu.Urzadzanie wedlug wynalazku jest znacznie pros¬ tsze, tansze i pewniejsze w dzialaniu niz urzadzenia znane, gdyz kosztowny zawór stalego cisnienia, dla¬ wiacy ciecz od cisnienia skraplania do cisnienia posredniego, zastapiono prostym zaworem dlawia¬ cym pare. Poza tym, zgodnie z wynalazkiem unika sie stosowania zaworu plywakowego, zas jeden ze znanych zbiorników splywowych, wzglednie zbiór* nik magazynowy, zastapiono zbiornikiem posred¬ nim, majacym niewielkie wymiary.Urzadzenie wedlug wynalazku pracuje bez do- 5 datkowych strat termodynamicznych i reguluje sie samoczynnie przy zmieniajacym sie w bardzo du¬ zym zakresie obciazeniu cieplnym. Czynnik chlod¬ niczy w glównym przewodzie zasilajacym uklad parowników ma cisnienie stale lub wyzsze o stala 10 wielkosc od cisnienia parowania oraz stala tempe¬ rature, wyzsza nie wiecej niz o 2°C od temperatury parowania.Przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalaz¬ ku jest przedstawiony schematycznie na rysunku. 15 Urzadzenie to sklada sie z zaworu regulacyjnego I, wymiennika ciepla 2, umieszczonego w cieczy znajdujacej sie w zbiorniku 3 cieczy ze skraplacza lub dochladzacza, nie uwidocznionego na rysunku, zaworu elektromagnetycznego 4, zaworu regula- 2a cyjinego 5, zbiornika posredniego 6, regulatora 7 do regulacji poziomu cieczy, zaworu 8, ustalajacego cisnienie posrednie, oddzielacza cieczy 9, zbiornika splywowego 10, regulatora poziomu 11, kontrolu¬ jacego dolny poziom cieczy, zaworu elektromag- 25 netycznego 12, zaworu elektromagnetycznego 13 oraz specjalnej wezownicy dochladzajacej 14. Urza¬ dzenie posiada glówny przewód tloczny 15 i glów¬ ny przewód powrotny 16. Oddzielacz 9 ma komore pierscieniowa 17, otwarta od góry. Oddzielacz ten 3j jest zaopatrzony w przewód splywowy 18, na któ¬ rym znajduje sie zawór zwrotny 19. Zbiornik sply¬ wowy 10 ma regulator poziomu 20, kontrolujacy górny poziom cieczy. Na przewodzie, laczacym zbiornik splywowy 10 ze zbiornikiem posrednim 33 6, znajduje sie zawór elektromagnetyczny 21, a na przewodzie laczacym tenze zbiornik 10 z glównym przewodem tlocznym 15 jest umieszczony zawór zwrotny 22. Przewód 23 laczy urzadzenie ze stro¬ na ssaca znanej sprezarki, nie pokazanej na rysun- 40 kU' Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest na¬ stepujace. Dochlodzony czynnik chlodniczy doply¬ wa pod cisnieniem skraplania do zaworu regula¬ cyjnego 1, w którym rozpreza sie do cisnienia pos- 45 redniego, a nastepnie w postaci mieszaniny paro¬ wo-cieczowej doplywa do wymiennika ciepla 2, za¬ nurzonego w cieczy ze skraplacza lub dochladzacza w zbiorniku 3. Ciecz ze zbiornika 3 doplywa w spo¬ sób przerywany przez zawór elektromagnetyczny 4 5j i reczny zawór regulacyjny 5 do zbiornika posred¬ niego 6, w którym za pomoca regulatora poziomu 7 jest utrzymywany staly poziom cieczy. Recznie nastawny zawór, 8, utrzymujacy posrednie cisnie¬ nie pary w zbiorniku 6, stale lub wyzsze o stala 55 wartosc od cisnienia parowania, przepuszcza nad¬ miar pary do oddzielacza cieczy 9, w którym za pomoca przyrzadów nie pokazanych na rysunku moze byc utrzymywane stale cisnienie parowania.W chwili, gdy zbiornik splywowy 10 jest pusty 6v) lub gdy zwierciadlo cieczy w tym zbiorniku znaj¬ duje sie ponizej dolnego poziomu zaznaczonego na rysunku, kontrolowanego przez regulator poziomu II, zawór elektromagnetyczny 12 na przewodzie za¬ silajacym uklad ciecza ze skraplacza jest otwarty, 65 jak równiez otwarty jest zawór elektromagnetyczny5 54405 6 13 na przewodzie wyrównawczym, miedzy oddzie¬ laczem cieczy 9 i zbiornikiem splywowym 10. Ciecz ze zbiornika posredniego 6 doplywa przez zawór 12 i wezownice dochladzajaca 14 do glównego prze¬ wodu tlocznego 15, który zasila parownika, nie uwidocznione na rysunku. Mieszanina parowo-cie- czowa doplywa glównym przewodem powrotnym 16 do oddzielacza 9. Oddzielona ciecz o temperatu¬ rze parowania zapelnia komore 17, w której jest umieszczona wezownica dochladzajaca 14, a nastep¬ nie przelewa sie na dno oddzielacza 9 i stad prze¬ wodem splywowym 18, przez samoczynny zawór zwrotny 19 doplywa do zbiornika splywowego 10.Gdy zwierciadlo cieczy w zbiorniku splywowym 10 osiagnie wyzszy poziom pokazany na rysunku, regulator poziomu 20, kontrolujacy ten poziom, daje impuls do zamkniecia zaworów elektromag¬ netycznych 12 i 13, a jednoczesnie do otwarcia za¬ woru elektromagnetycznego 21, przez który prze¬ plynie para o posrednim cisnieniu ze zbiornika pos¬ redniego 6 do zbiornika splywowego 10. Pod wply¬ wem wzrostu cisnienia w zbiorniku splywowym 10 od cisnienia parowania do cisnienia posredniego, zamknie sie samoczynnie zawór zwrotny 19,, a ot¬ worzy równiez samoczynnie zawór zwrotny 22 i ciecz bedzie przeplywac ze zbiornika splywowe¬ go 10 do glównego przewodu tlocznego 15.Po opadnieciu poziomu cieczy w zbiorniku sply¬ wowym 10 ponizej dolnego poziomu, regulator po¬ ziomu 11, kontrolujacy ten poziom, da impuls do zamkniecia zaworu elektromagnetycznego 21, a do otwarcia zaworów elektromagnetycznych 12 i 13.Po wyrównaniu sie cisnienia miedzy zbiornikiem 10 i oddzielaczem cieczy 9, rozpocznie sie nastepny cykl pracy, jak opisano wyzej.Samoczynna regulacja w warunkach zmieniajacej sie w szerokim zakresie wydajnosci chlodniczej za¬ silanego ukladu odbywa sie w sposób nastepujacy.Posrednie cisnienie, regulowane nastawianym recz¬ nie zaworem 8, o wartosci stalej lub wyzsze o sta¬ la wartosc od cisnienia parowania, jest tak dobra¬ ne, aby przy nominalnej wydajnosci chlodniczej danego ukladu parowników' osiagnieta zostala za¬ dana liczba recyrkulacji, zdefiniowana jako sto¬ sunek ilosci cieczy doprowadzanej przewodem 15, do ilosci odparowanej w ukladzie parowników. W okresie, w którym wydajnosc chlodnicza parow¬ ników jest mniejsza, do oddzielacza cieczy 9 po¬ wraca mniejsza ilosc pary, a wieksza ilosc cieczy, W zwiazku z tym, w chwili otwarcia sie zaworu zwrotnego 19, w oddzielaczu 9 bedzie zmagazyno¬ wana wieksza ilosc cieczy niz w przypadku no¬ minalnej wydajnosci chlodniczej. Przy wystarcza¬ jaco duzej zdolnosci przepustowej przewodu sply¬ wowego 18 i zaworu zwrotnego 19 okres napelnia¬ nia zbiornika splywowego 10 bedzie krótszy w wa¬ runkach malej wydajnosci chlodniczej niz przy no¬ minalnej wydajnosci. Jak podano w opisie dzialania urzadzenia, okres zasilania ukladu parowników ciecza ze zbiornika posredniego 6 pokrywa sie z okresem napelniania zbiornika splywowego 10.Poniewaz zas cisnienie w zbiorniku 6 jest w du¬ zym zakresie niezalezne od zmian wydajnosci chlo¬ dniczej, przeto w krótszym okresie zasilania w wa¬ runkach zmniejszonej wydajnosci chlodniczej be¬ dzie doplywala mniejsza ilosc cieczy ze zbiornika 6, to znaczy cieczy ze skraplaczy. Wobec tego, ze ciag¬ ly doplyw cieczy znajdujacej sie w mieszaninie pa- rowo-cieczowej, naplywajacej z wymiennika 2 do zbiornika 6, moze byc dowolnie zmniejszany, przeto w urzadzeniu wedlug wynalazku jedynym para¬ metrem wyznaczajacym minimalna wydajnosc chlodnicza, przy której pojawia sie niebezpieczen¬ stwo przepelnienia ukladu czynnikiem chlodni¬ czym, jest zdolnosc przepustowa przewodu spusto¬ wego 18 i zaworu zwrotnego 19. Zdolnosc ta moze byc oczywiscie dobrana na podstawie obliczen od¬ powiednio do zadanej minimalnej wydajnosci chlodniczej ukladu.Zmiana liczby recyrkulacji przy danej wydajnosci chlodniczej odbywa sie przez reczne przestawianie zaworu 8, ustalajacego posrednie cisnienie, od któ¬ rego zalezy wydajnosc przeplywu cieczy w glów¬ nym przewodzie tlocznym 15, PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do recyrkulacji czynnika chlodnicze¬ go, w którym ciekly czynnik chlodniczy jest pom¬ powany za pomoca cisnienia pary tegoz czynnika, zredukowanego do wielkosci wystarczajacej dla potrzeb zasilania ciecza ukladu, majace oddzielacz cieczy, z którego cyklicznie splywa ciecz do zbior¬ nika splywowego, a nastepnie jest przepompowy¬ wana pod cisnieniem pary czynnika do zasilanego ukladu, wyposazone w zbiornik posredni, z którego w okresie napelniania zbiornika splywowego ciecz jest przepompowywana pod cisnieniem pary czyn¬ nika do zasilanego ukladu, znamienne tym, ze po¬ siada zawór (8), utrzymujacy w zbiorniku posred¬ nim (6) cisnienie stale lub wyzsze o stala wartosc od cisnienia w oddzielaczu cieczy (9). oraz wymien¬ nik ciepla (2), wytwarzajacy pare czynnika chlo¬ dzacego, jak równiez dochladzacz (14), dochladza- jacy ciecz. 10 15 20 25 30 35 40 45KI. 17a, 1/03 54405 MKP F 25 b 23 Zaklady Kartograficzne, D/1066, 12-67, 300 PL