RU1776939C

RU1776939C - Компрессионна холодильна машина

Info

Publication number: RU1776939C
Application number: SU904854760A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Викторович Аверин
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Использование: холодильна техника. Сущность изобретени : компрессионна двухступенчата холодильна машина снабжена отделителем жидкости(6), установленным вцирку л ционном контуре хладагента между дроссельным вентилем (5) и испарителем (7). и двухполостным регенеративным теплообменником (4), одна полость которого включена в контур между конденсатором (3) и дроссельным вентилем (5), друга подключена к магистрали между насосом (9) жидкого хладагента и теплообменником-перегревателем (2). Вход в насос (9) и выход из турбины

Description

Изобретение относитс к холодильной технике и может быть использовано в компрессионных холодильных машинах.

Известна компрессионна холодильна машина, содержаща компрессор, конденсатор , детандер и испаритель, причем работа , получаема в детандере, передаетс на сжатие хладагента в компрессоре. Недостатком данной машины вл етс необходимость адиабатического расширени жидкого хладагента в состо нии насыщени в детандере, что технологически сложно и приводит к гидравлическим ударам.

Известна компрессионна холодильна машина, определенна в качестве прототипа , содержаща циркул ционный контур хладагента с испарителем, компрессором первой ступени, соединенным с турбиной валом, компрессором второй ступени, теплообменником-перегревателем , конденса тором, дроссельным вентилем и магистраль с последовательно установленными насосом жидкого хладагента, теплообменником-перегревателем и турбиной Недостатком данной машины вл етс ее низка экономичность.

Цель изобретени - снижение энергозатрат .

Поставленна цель достигаетс тем, что компрессионна холодильна машина, содержаща циркул ционный контур хладагента с испарителем, компрессором первой ступени, соединенным валом с турбиной, компрессором второй ступени, теплообменником-перегревателем , конденсатором и дроссельным вентилем, магистраль с последовательно установленными насосом жидкого хладагента, теплообменником-перегревателем и турбиной, снабжена отделителем жидкости , установленным в циркул ционном контуре между дроссельным вентилем и испарителем ,и двухполостным регенеративным теплообменником, одна полость которого включена в контур между конденсатором и дроссельным вентилем, а друга подключена к магистрали между насосом и теплообменником-перегревателем , при этом вход жидкого хладагента в насос и выход из турбины подключены к отделителю жидкости, а парова полость последнего подключена к контуру между испарителем и компрессором первой ступени. Холодильна машина позвол ет использовать в ней два взаимодействующих между собой потока хладагента , причем пр мой цикл, по существу, вл етс встроенным в обратный цикл.

На фиг. 1 приведена принципиальна схема машины; на фиг. 2 - приведен теоретический цикл работы холодильной машины .

Холодильна машина содержит два контура циркул ции хладагента. Первый контур дл осуществлени обратного холодильного цикла содержит компрессор 1, регенеративный теплообменник 2, конденсатор 3, регенеративный теплообменник 4, дроссельный вентиль 5, отделитель б жидкости, испаритель 7, турбокомпрессор 8, компрессор 1. Второй контур дл совершени пр мого

0 цикла содержит отделитель 6, насос 9 жидкого хладагента, регенеративный теплообменник 4, регенеративный теплообменник 2, турбодетандер 10, отделитель 6.

Машина работает следующим образом.

5 В первом контуре компрессором 1 второй ступени парообразный хладагент сжимают, измен давление от г до Рк (лини а-b, см. фиг. 2). Парообразный хладагент под давлением Рк направл ют в регенеративный теп0 лообменник 2 и в конденсатор 3, где хладагент сначала охлаждают, а затем конденсируют (лини b-c-d). Жидкий хладагент под давлением Рк (точка d) направл ют в теплообменник 4, где его охлаждают до тем5 пературы, соответствующей точке р. Затем жидкий хладагент охлаждают в змеевике и дросселируют, получа давление Ро (лини е-g), и основную часть хладагента направл ют в испаритель 7, где испарение проис0 ходит при давлении Ро (лини g-j). Из отделител 6 и испарител 7 парообразный хладагент всасывают турбокомпрессором 8 первой ступени, сжимают, измен давление от Ро до Ра (лини r-а) и направл ют во

5 вторую ступень. После этого в первом контуре цикл повтор етс . В втором контуре масть жидкого хладагента из отделител 6 направл ют насосом 9 в теплообменник 4, одновременно повыша давление от Ро до

0 PI (лини n-h), где хладагент испар ют (лини h-f). Полученный пар, давление которого PI, направл ют в регенеративный теплообменник 2, где его перегревают (лини f-m). Далее парообразный хладагент

5 направл ют в турбодетандер 10, где он расшир етс от давлени Pi до давлени Р2, соверша работу (лини m-k), привод во вращение турбокомпрессор 8. Затем хладагент поступает в отделитель 6 и цикл во

0 втором контуре повтор етс . Определим энергетические параметры конкретного варианта холодильной машины. Предположим , что машина работает на фреоне 22 и имеет температуру конденсации tk 30° С и

5 температуру испарени t° - 50° С. В первом контуре компрессором 1 второй ступени парообразный хладагент сжимают от давлени 1 бар до давлени 11,9 бар с повышением температуры от -15° С до 100° С. В регенеративном теплообменнике 2 парообразный хладагент охлаждают при давлении 11,9 бар от температуры 100°С до температуры 70° С, Далее, при этом же давлении , хладагент конденсируют в конденсаторе 3. Жидкий хладагент первого контура при давлении 11,9 бар с температурой 30° С поступает в теплообменник 4 и змеевик, где он охлаждаетс до температуры -24° С, после чего дросселируетс до давлени 0,65 бар и парожидкостна смесь с температурой -50° С направл етс в отделитель жидкости , где раздел етс на жидкую и парообразную фазы. Из отделител 6 жидкий хладагент поступает в испаритель, где кипит при температуре -50° С и давлении 0,65 бар. После испарител насыщенный парообразный хладагент смешиваетс с парообразным хладагентом из отделител 6 и турбокомпрессора 10 при давлении 0,65 бар. Далее хладагент сжимаетс в турбокомпрессоре первой ступени от давлени 0,65 бар до давлени 1,00 бар с повышением температуры от -35° С до -15° С, после чего в первом контуре цикл повтор етс . Во втором контуре жидкий хладагент с температурой -50° С подаетс на насос, где его давление повышаетс от 0,65 бар до 3,00 бар. При давлении 3,00 бар жидкий хладагент нагреваетс в змеевике до температуры -15° С и поступает в теплообменник 4, где кипит при температуре -15° С. Насыщенный пар из теплообменника 4 поступает в теплообменник 2, где перегреваетс до температуры 80° С. После этого хладагент поступает в турбодетандер 10 дп совершени работы, где расшир етс от давлени 3,00 бар до давлени 0,65 бар с уменьшением температуры от 80° С до 10° С. Парообразный хладагент поступает дл смешени в отделитель 6 и цикл во втором контуре повтор етс . Дл обеспечени рабочих процессов во втором контуре поддерживают расход, равный 25 % расхода хладагента первого контура.

Дл холодильной машины .холодопро- изводительность которой 50 кВт ( Q0 50 кВт) получено, что расход хладагента в пр мом цикле Gn 0,08 кГ/с; расход хладагента

в обратном цикле G 0,316 кГ/с; отношение расходов а 0,25; удельна работа цикла 1 73,1 кДж/кГ; холодильный коэффициент е 2,17; степень обратимости цикла по отношению к обратному циклу Карно р 0,78.

Расход энергии на получение 50 кВт холода в данном интервале температур L 23,1 кВт. Компрессионна холодильна машина может быть использована в низкотемпературных и каскадных холодильных установках , высокотемпературных тепловых насосах и установках сжижени газов.

Claims

Формула изобретени Компрессионна холодильна машина,

содержаща циркул ционный контур хладагента с испарителем, компрессором первой ступени, соединенным валом с турбиной, компрессором второй ступени, теплообменником- перегревателем, конденсатором и

дроссельным вентилем, магистраль с последовательно установленными насосом жидкого хладагента, теплообменником-перегревателем и турбиной, отличающа с тем, что, с целью снижени энергозатрат, холодильна

машина снабжена отделителем жидкости, ус- тановленным в циркул ционном контуре между дроссельным вентилем и испарителем , и двухполостным регенеративным теплообменником , одна полость которого

включена в контур между конденсатором и дроссельным вентилем, а друга подключена к магистрали между насосом и теплообменником-перегревателем , при этом вход жидкого хладагента в насос и выход из турбины подключены к отделителю жидкости, а парова полость последнего подключена к контуру между испарителем и компрессором первой ступени.

J