RU151468U1 - Холодильная установка - Google Patents

Abstract

1. Холодильная установка, содержащая холодильную систему, включающую компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, отделитель жидкости с поплавковым устройством, испаритель и трубопроводы с запорными вентилями, причем отделитель жидкости с поплавковым устройством и испаритель расположены на одном уровне, отличающаяся тем, что холодильная установка снабжена второй холодильной системой, включающей два компрессора, установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор жидкостного охлаждения, ресивер-переохладитель со змеевиком, промежуточный сосуд со змеевиком, испаритель, дроссельный вентиль, соленоидный вентиль, причем ресивер-переохладитель, соединен трубопроводами с запорной арматурой с конденсатором жидкостного охлаждения второй холодильной системы и промежуточным сосудом со змеевиком, а змеевик ресивера-переохладителя соединен трубопроводами с запорной арматурой с трубопроводом подачи жидкого хладагента в отделитель жидкости первой холодильной системы и с трубопроводом выхода пара из отделителя жидкости первой холодильной системы, кроме того, первая холодильная система дополнительно снабжена ресивером и соленоидным вентилем, установленным на трубопроводе подачи жидкого хладагента до регулятора уровня.2. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена циркуляционным насосом, установленным параллельно запорному вентилю на трубопроводе подачи жидкого хладагента из ресивера в отделитель жидкости.3. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что на

Description

Полезная модель относится к холодильной технике и может быть использована при проектировании и реконструкции крупных холодильных установок.

Известна холодильная установка, работающая на несколько температур кипения, причем на более низкую температуру кипения применен узел компрессора двухступенчатого сжатия, а на более высокую температуру кипения - узел одноступенчатого сжатия [Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки: Учебник для студентов вузов. -Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - с. 181.

Известна также холодильная установка с конденсатором комбинированного охлаждения (вода и воздух) [Авторское свидетельство SU 1613820, МПК F25B1/02, опубл. 15.12.1990 г.].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является холодильная установка, содержащая компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, дроссельные вентили, дроссельный вентиль, отделитель жидкости, испаритель, поплавковое устройство и трубопроводы с запорными вентилями (патент на полезную модель RU №101158, МПК F25 B1/00, опубл. 10.01.2011 г.).

Недостатком известных холодильных установок является их низкая экономичность в периоды, когда холод вырабатывается путем естественной циркуляции хладагента, то есть с отключенными компрессорами.

Техническим результатом полезной модели является повышение экономичности установки и ее холодопроизводительности при выработке холода путем естественной циркуляции хладагента.

Указанный технический результат достигается тем, что холодильная установка, содержащая холодильную систему, включающую компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, отделитель жидкости с поплавковым устройством, испаритель и трубопроводы с запорными вентилями, причем отделитель жидкости с поплавковым устройством и испаритель расположены на одном уровне, согласно заявляемому техническому решению, холодильная установка снабжена второй холодильной системой, включающей два компрессора, установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор жидкостного охлаждения, ресивер-переохладитель со змеевиком, промежуточный сосуд со змеевиком, испаритель, дроссельный вентиль, соленоидный вентиль, причем ресивер-переохладитель, соединен трубопроводами с запорной арматурой с конденсатором жидкостного охлаждения второй холодильной системы и промежуточным сосудом со змеевиком, а змеевик ресивера-переохладителя соединен трубопроводами с запорной арматурой с трубопроводом подачи жидкого хладагента в отделитель жидкости первой холодильной системы и с трубопроводом выхода пара из отделителя жидкости первой холодильной системы, кроме того, первая холодильная система дополнительно снабжена ресивером и соленоидным вентилем, установленным на трубопроводе подачи жидкого хладагента до регулятора уровня.

Согласно предложенному техническому решению, в конструкцию может быть также включен циркуляционный насос, установленный параллельно запорному вентилю на трубопроводе подачи жидкого хладагента из ресивера в отделитель жидкости.

Кроме того, на трубопроводе подачи жидкого хладагента в змеевик ресивера-переохладителя второй холодильной системы после запорной арматуры установлен электромагнитный вентиль, запитанный на уровень жидкости в ресивере первой холодильной системы.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором представлена схема предложенной холодильной установки.

Холодильная установка включает две холодильные системы: первая содержит компрессор 1, установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения 2 и конденсатор жидкостного охлаждения 3, разделительную камеру 4, регулятор уровня 5, соленоидный вентиль 6, отделитель жидкости 7 с поплавковым устройством 8, ресивер 9, испаритель 10, циркуляционный насос 11 и трубопроводы с арматурой (запорными вентилями) 12-30.

Вторая холодильная система содержит компрессоры 31, 32, установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор жидкостного охлаждения 33, ресивер-переохладитель 34 со змеевиком 35, промежуточный сосуд 36 со змеевиком 37, испаритель 38, дроссельный вентиль 39, соленоидный вентиль 40, датчик уровня 41, электромагнитный вентиль 42 и трубопроводы с арматурой (запорными вентилями) 43-48.

Ресивер-переохладитель 34 соединен трубопроводами с запорной арматурой с конденсатором жидкостного охлаждения 33 второй холодильной системы и промежуточным сосудом 36, а змеевик 35 ресивера-переохладителя 34 соединен трубопроводами с запорной арматурой с трубопроводом подачи жидкого хладагента 49 в отделитель жидкости 7 первой холодильной системы и с трубопроводом выхода пара 50 из отделителя жидкости 7 первой холодильной системы, причем трубопровод подачи жидкого хладагента 49 снабжен регулятором уровня 5 и соленоидным вентилем 6.

Холодильная установка работает следующим образом.

В период с температурой окружающего воздуха выше температуры охлаждающей жидкости, например, воды, первая холодильная система с компрессором 1 всасывает пары хладагента из испарителя 10 через отделитель жидкости 7 и нагнетает в конденсатор воздушного охлаждения 2, при этом запорные вентили 14, 15, 17, 18, 22-27 и 29 открыты, а запорные

вентили 12, 13, 16, 19-21, 28, 30 закрыты. Частично сконденсированный хладагент, проходя через разделительную камеру 4, разделяется на пар и жидкость, пар направляется через вентиль 29 в конденсатор жидкостного охлаждения 3, затем жидкий конденсат через вентиль 27 - в ресивер 9. Сюда же стекает из разделительной камеры 4 жидкий хладагент через вентиль 26. Из ресивера 9 жидкий хладагент, пройдя через вентили 25, 23 и соленоидный вентиль 6 дросселируется через регулятор уровня 5 в отделитель жидкости 7, соединенный как сообщающие сосуды с испарителем 10.

Вторая холодильная система (на более низкую температуру кипения) работает автономно по обычной схеме двухступенчатого сжатия с промежуточным сосудом 36 со змеевиком 37. Вентили 20 и 21 закрыты. Пары хладагента, кипящего в испарителе 38, всасываются компрессором низкого давления 31 и нагнетаются под слой жидкого хладагента в промежуточный сосуд 36. Барбатируясь через слой жидкости, пары хладагента в состоянии насыщения поступают на всасывание компрессора высокого давления 32, который нагнетает их в конденсатор жидкостного охлаждения 33. Сконденсировавшийся хладагент стекает в ресивер-переохладитель 34 со змеевиком 35, который в этот период служит только ресивером, и после него разделяется на два потока. Большая часть жидкости поступает в змеевик 37 промежуточного сосуда 36, где охлаждается, а затем через вентиль 48 и дроссельный вентиль 39 поступает в испаритель 38. Другая часть жидкого хладагента, через соленоидный вентиль 40, дросселируется в промежуточный сосуд 36 со змеевиком 37 до промежуточного давления, создавая с помощью датчика уровня 41 заданный уровень жидкости в промежуточном сосуде 36.

В период с температурой окружающего воздуха ниже температуры охлаждающей жидкости в первой холодильной системе сжатые в компрессоре 1 пары хладагента поступают в конденсатор жидкостного охлаждения 3 через открытый запорный вентиль 12, при этом запорные

вентили 15, 27 и 29 закрыты. Затем частично сконденсированный хладагент через запорный вентиль 28 поступает в разделительную камеру 4, где разделяется на пар и жидкость. Пар через вентиль 13 поступает в конденсатор воздушного охлаждения 2 и сконденсировавшийся хладагент стекает через вентиль 16 в ресивер 9. Вентиль 14 при этом закрыт.Из разделительной камеры 4 жидкий хладагент также сливается через вентиль 26 в ресивер 9. Из ресивера 9 жидкий хладагент, пройдя через вентили 25, 23 и соленоидный вентиль 6 дросселируется через регулятор уровня 5 в отделитель жидкости 7, соединенный как сообщающие сосуды с испарителем 10.

Вторая система (на более низкую температуру кипения) работает так же, как и в предыдущем периоде.

В период с температурой окружающего воздуха ниже температуры охлаждаемого объекта установка первой системы работает без компримирования хладагента (без работы компрессора 1). Отеплившийся хладагент в испарителе 10 в газообразном виде поступает в отделитель жидкости 7, откуда через открытый вентиль 19, минуя компрессор 1, через открытый вентиль 15 поступает в конденсатор воздушного охлаждения 2, при этом вентили 12, 13, 14, 17и 18 закрыты, где конденсируется, отдавая теплоту окружающей среде. Затем сконденсированный хладагент движется через вентиль 16, ресивер 9, соленоидный вентиль 6 к регулятору уровня 5 через открытые запорные вентили 25 и 23. Часть жидкого хладагента через соленоидный вентиль 6 и регулятор уровня 5 в необходимом количестве поступает в отделитель жидкости 7 для поддержания заданной температуры выхода охлаждаемого объекта, например, рассола в испарителе 10. При этом вентили 22 и 24 открыты. Другая часть жидкого хладагента через открытый запорный вентиль 21 и электромагнитный вентиль 42 поступает в змеевик 35 ресивера-переохладителя 34 второй холодильной системы, где кипит, переохлаждая скондесированный хладагент, поступающий из конденсатора жидкостного охлаждения 33 второй холодильной системы.

Образовавшиеся при кипении в змеевике 35 пары хладагента через открытые вентили 30, 19 и 15 поступают в конденсатор воздушного охлаждения 2 первой холодильной системы.

Во второй холодильной системе переохлаждение жидкого хладагента после конденсатора жидкостного охлаждения 33 снижает дроссельные потери в вентиле 39 и увеличивает удельную массовую холодопроизводительность хладагента, что уменьшает расход хладагента через компрессор низкого давления 31 и компрессор высокого давления 32, снижая затраты на работу сжатия. Уменьшение расхода хладагента, в первую очередь через вторую ступень, связано с переходом части тепловой нагрузки от змеевика 37 к ресиверу-переохладителю 34.

Для того, чтобы рабочий цикл протекал и движение хладагента осуществлялось за счет естественной циркуляции хладагента, в первой холодильной системе необходимо располагать испаритель 10 и отделитель жидкости 7, а также ресивер-переохладитель 34 на одном уровне друг относительно друга, а также необходимо, чтобы конденсатор воздушного охлаждения 2 находился на определенном расстоянии h выше испарителя 10, для создания жидкостного гидравлического столба с разностью давлений, превышающих гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов, и вычисляется ниже.

Разность давлений, затрачиваемая на преодоление сопротивления трубопроводов, аппаратов и коммуникаций, а также на совершение работы против силы тяжести описана следующими расчетами:

ΔΡ=Р₀-Р_к=p·g·Н_ж-ΔР_жч+р″·g·Η″, где

Р₀ - давление кипения, Па;

Р_к - давление конденсации, Па;

p - плотность жидкого холодильного агента, кг/м³;

Н_ж - разность уровней жидкости в опускной трубе и в испарителе, м;

ΔР_жч - гидравлическое сопротивление жидкостной части контура, Па;

p″ - плотность пара холодильного агента, кг/м;

Η″ - высота опускной линии, заполненной паром, м.

(Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель, доктор технических наук, профессор Е.С. Курылев. «Снижение энергопотребления холодильными установками с конденсаторами воздушного охлаждения путем использования естественно-циркуляционных систем при низких температурах наружного воздуха». Максименко Василий Александрович. Ленинград-1983. с 47-53, с. 52).

При невозможности обеспечения необходимой разности высот h (h=Н_ж+Н″), для обеспечения необходимой разности давлений ΔΡ, устанавливается циркуляционный насос 11 параллельно запорному вентилю 23 на трубопроводе 49 подачи жидкого хладагента из ресивера в отделитель жидкости.

Для удобства обслуживания, а именно для обеспечения автоматического отслеживания необходимого уровня жидкости в ресивере 9, обеспечивающего гидравлический затвор при подаче жидкости из ресивера 9, на трубопроводе подачи жидкого хладагента в змеевик 35 ресивера-переохладителя 34 второй холодильной системы, после запорной арматуры может быть установлен электромагнитный вентиль 42, запитанный на уровень жидкости в ресивере 9 первой холодильной системы.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить экономичность работы холодильной установки за счет снижения затрат на выработку холода более низкой температуры кипения в периоды, когда температура окружающего воздуха ниже температуры охлаждаемого объекта в холодильной системе с более высокой температурой кипения.

Claims (3)

1. Холодильная установка, содержащая холодильную систему, включающую компрессор и установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор жидкостного охлаждения, разделительную камеру, отделитель жидкости с поплавковым устройством, испаритель и трубопроводы с запорными вентилями, причем отделитель жидкости с поплавковым устройством и испаритель расположены на одном уровне, отличающаяся тем, что холодильная установка снабжена второй холодильной системой, включающей два компрессора, установленные последовательно по ходу хладагента конденсатор жидкостного охлаждения, ресивер-переохладитель со змеевиком, промежуточный сосуд со змеевиком, испаритель, дроссельный вентиль, соленоидный вентиль, причем ресивер-переохладитель, соединен трубопроводами с запорной арматурой с конденсатором жидкостного охлаждения второй холодильной системы и промежуточным сосудом со змеевиком, а змеевик ресивера-переохладителя соединен трубопроводами с запорной арматурой с трубопроводом подачи жидкого хладагента в отделитель жидкости первой холодильной системы и с трубопроводом выхода пара из отделителя жидкости первой холодильной системы, кроме того, первая холодильная система дополнительно снабжена ресивером и соленоидным вентилем, установленным на трубопроводе подачи жидкого хладагента до регулятора уровня.

2. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена циркуляционным насосом, установленным параллельно запорному вентилю на трубопроводе подачи жидкого хладагента из ресивера в отделитель жидкости.

3. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что на трубопроводе подачи жидкого хладагента в змеевик ресивера-переохладителя второй холодильной системы после запорной арматуры установлен электромагнитный вентиль, запитанный на уровень жидкости в ресивере первой холодильной системы.

Images