RU188096U1 - Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода - Google Patents
Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU188096U1 RU188096U1 RU2018145085U RU2018145085U RU188096U1 RU 188096 U1 RU188096 U1 RU 188096U1 RU 2018145085 U RU2018145085 U RU 2018145085U RU 2018145085 U RU2018145085 U RU 2018145085U RU 188096 U1 RU188096 U1 RU 188096U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- carbon dioxide
- gas cooler
- pressure regulator
- compressor
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
- B63J2/12—Heating; Cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к холодильным установкам на транскритическом цикле двуокиси углерода, преимущественно для кораблей с неограниченным районом плавания.Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение надежности холодильной установки при температуре окружающей среды 60°С за счет понижения стояночного давления двуокиси углерода в контуре холодильной установки.Для этого газоохладитель выполнен кожухотрубным теплообменником, внутритрубное пространство которого используется для двуокиси углерода, межтрубное пространство газоохладителя подсоединяется к охлаждающей воде, выполнен регулятор давления газоохладителя. Вход газоохладителя и вход компрессора сообщены линией, содержащей электромагнитный клапан, емкость двуокиси углерода высокого давления, электромагнитный клапан и регулятор давления всасывания компрессора, установленные последовательно. После испарителя установлены реле низкого давления и регулятор давления испарителя, параллельно которому установлен электромагнитный клапан. Испарителем является воздухоохладитель, реле давления имеет уставку 6 бар. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к холодильной технике, преимущественно к судовым холодильным установкам для кораблей с неограниченным районом плавания, когда температура охлаждающей воды достигает 36°С, а температура окружающей среды 60°С.
Известна холодильная установка [Заявка на изобретение РФ №2004110046A, F25B 1/00 Компрессионная установка для использования в целях охлаждения и нагревания, опубл. 20.05.2005], в которой для снижения стояночного давления в контуре двуокиси углерода при температуре окружающей среды 60°С увеличивают объемы стороны низкого давления, в частности, увеличением диаметров трубопроводов. При этом давление в контуре при стоянке в 1,26 раз меньше критического и составляет примерно 58 бар, что является высоким относительно холодильных хладоновых систем.
Это снижает надежность установки, т.к. увеличивается вероятность нарушения герметичности как соединений контура, так и электрических соединителей - гермовводов.
Анализ научно-технической информации [«Проблемы высокого давления при простое. Демонстрационный проект «Действующий макет холодильной установки на диоксиде углерода для магазина продуктового ритейла» www.ozoneprogram.ru/upload/files/t/teo_nord.pdf, дата обращения 14.11.2018// Патент РФ №2188367 С2, F25B 7/00, F25B 25/00, F25B 45/00, F25B 49/00. Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом контуре, опубл. 27.08.2002// Патент РФ №2238485 С2, F25B 1/00. Холодильная машина, опубл. 20.10.2004 // Патент США №6244840 B1 F03C 2/00. Scrooll compressor having end plates of fixed and revolving srolls thicker than heights of spiral protrusins of the scrolls, опубл. 12.06.2001 // Патент США №5245836 F25B 1/00. Method and device for high side pressure regulation in transcritical vapor compression cycle, опубл. 21.09.1993] показал, что наиболее близкой к полезной модели по совокупности существенных признаков является холодильная установка, описанная в патенте США №6244840 B1F03C2/00. Scrooll compressor having end plates of fixed and revolving srolls thicker than heights of spiral protrusins of the scrolls, опубл. 12.06.2001, работающая на двуокиси углерода, состоящая из компрессора, газоохладителя, регулятора давления, дроссельного устройства и емкости двуокиси углерода, соединенных трубопроводами. В указанной установке давление в газоохладителе при работе поддерживается регулятором давления.
Эта холодильная установка выбрана в качестве прототипа. Недостатком прототипа является высокое стояночное давление двуокиси углерода в холодильном контуре при температуре окружающей среды 60°С, что снижает надежность системы из-за возможных нарушений герметичности и прочности установки.
Задачей полезной модели является создание конструкции холодильной установки на транскритическом цикле двуокиси углерода повышенной надежности при температуре окружающей среды 60°С и температуре охлаждающей газоохладитель воды 36°С за счет понижения стояночного давления.
Указанная задача решается тем, что в известной холодильной установке, состоящей из компрессора, газоохладителя, регулятора давления в газоохладителе, дроссельного устройства и емкости двуокиси углерода, соединенных трубопроводами, газоохладитель выполнен кожухотрубным теплообменником, вход внутритрубного пространства которого соединен с выходом компрессора, выход соединен с дроссельным устройством трубопроводом, содержащем первый электромагнитный клапан, а межтрубное пространство теплообменника выполнено с возможностью подсоединения охлаждающей воды; после испарителя установлен второй регулятор давления, поддерживающий давление в испарителе, после второго регулятора давления установлено реле низкого давления; выполнена дополнительная линия, связывающая вход газоохладителя и вход компрессора, в которой последовательно установлены второй электромагнитный клапан, емкость двуокиси углерода, выполненная как емкость высокого давления, третий электромагнитный клапан и третий регулятор давления, поддерживающий давление на входе в компрессор; параллельно второму регулятору давления установлен четвертый электромагнитный клапан, а на выходе компрессора установлен обратный клапан.
Исполнение газоохладителя в виде кожухотрубного теплообменника и подключение его внутритрубного пространства к контуру двуокиси углерода направлено на общее снижение объема заправки и, соответственно, на снижение стояночного давления установки, т.к. внутритрубное пространство по объему значительно меньше межтрубного.
Для однозначности соотнесения конструктивных признаков испаритель установки принимается и выполняется как воздухоохладитель, а реле давления выполняют с уставкой 6 бар.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности холодильной установки на транскритическом цикле двуокиси углерода при температуре окружающей среды 60°С, а охлаждающей воды 36°С.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, не выявил источник, характеризующийся по признакам, тождественным (идентичным) всем существенным признакам полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует признаку «новизна».
На фигуре представлена схема холодильной установки по техническим решениям полезной модели.
Холодильная установка содержит основные узлы: компрессор 1, газоохладитель 2, регулятор давления 3, первый электромагнитный клапан 4, дроссельное устройство 5, воздухоохладитель 6, второй регулятор давления 7, реле низкого давления 8, дополнительная линия 9, в которой установлены второй электромагнитный клапан 10, емкость двуокиси углерода 11, третий электромагнитный клапан 12 и третий регулятор давления 13, четвертый электромагнитный клапан 14, установленный параллельно второму регулятору давления 7, обратный клапан 15. Кроме того, условно показана аппаратура управления 16, связанная электрическими цепями с компрессором, реле давления и электромагнитными клапанами.
Холодильная установка по предлагаемой полезной модели работает нижеописанным способом.
Компрессор 1 сжимает двуокись углерода в газовой фазе и подает ее в газоохладитель 2, где она охлаждается водой до температуры выше критической, т.к. температура охлаждающей воды 36°С выше критической (~31°С) двуокиси углерода, при этом регулятор давления 3 поддерживает давление в газоохладителе, обеспечивая стабильность работы компрессора. Далее газ, проходя электромагнитный клапан 4, расширяется в дроссельном устройстве 5 до давления кипения, которое поддерживается регулятором давления 7, его температура понижается, он переходит в двухфазное состояние.
Далее жидкая фаза двуокиси углерода выкипает, охлаждая воздух в воздухоохладителе 6, и в газовом состоянии поступает на всасывание компрессора 1, и далее цикл повторяется. Давление всасывания компрессора при этом поддерживается регулятором давления 13.
При работе установки электромагнитные клапаны 10 и 14 закрыты, клапаны 4 и 12 - открыты. В емкости 11 находится двуокись углерода в количестве, определяемом условиями при выключении установки (описано ниже).
Стояночное состояние установки, в том числе и давление в контуре, обусловлено состоянием установки в момент выключения.
При автоматическом или ручном выключении установки закрываются электромагнитные клапаны 4 и 12, электромагнитные клапаны 10 и 14 открываются, компрессор продолжает работать. Емкость 11 наполняется газом со стороны высокого давления контура, а давление на низкой стороне падает до 6 бар и до срабатывания реле давления 8, после чего аппаратура управления 16 отключает компрессор 1 и закрывает электромагнитные клапаны 10 и 14. Обратный клапан 15 препятствует проникновению остаточного газа со стороны высокого давления на сторону низкого давления.
Давление 6 бар срабатывания реле 8 (выше давления тройной точки двуокиси углерода, равного ~5 бар) выбрано для исключения возможного образования твердофазных образований двуокиси углерода при выключении. При этом аппаратура управления 16 не предусматривает включение компрессора от реле давления 8.
При включении установки одновременно с включением компрессора открываются электромагнитные клапаны 4 и 12. Двуокись углерода из емкости 11 поступает в цикл в количестве, обусловленном условиями работы установки и регулятором давления 13.
По предлагаемой полезной модели проведены тепловые и конструктивные расчеты, получены положительные результаты, обосновывающие заявленный технический результат.
Рассчитывался цикл со следующими параметрами:
1) Холодопроизводительность - 2 кВт;
2) Температура кипения - минус 30°С;
3) Давление нагнетания - 120 бар;
4) Объем емкости для двуокиси углерода - 3 л;
5) Температура охлаждающей воды - 36°С.
Получены следующие результаты:
- Давление в емкости двуокиси углерода после выключения составляет 90-110 бар;
- Давление в емкости двуокиси углерода при отстое до 60°С составляет 50-70 бар;
- Давление в испарителе и на стороне низкого давления после выключения составляет 6-7 бар;
- Давление в испарителе и на стороне низкого давления после отстоя до 60°С составляет 8-10 бар.
Объем газоохладителя по двуокиси углерода для заданного цикла составил 0,2 л, воздухоохладителя - 3,5 л.
Все технические средства полезной модели описаны или известны на дату подачи заявления.
Поршневые и спиральные компрессоры, кожухотрубные теплообменники, испарители и воздухоохладители, сильфонные регуляторы, электромагнитные клапаны и другая арматура выпускаются собственным производством Заявителя для холодильного и климатического оборудования морского назначения, в т.ч. холодильных установок.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующих совокупных условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для промышленного использования, а именно, в судовой холодильной установке на транскритическом цикле двуокиси углерода для кораблей с неограниченным районом плавания;
- для заявленной полезной модели в том виде, в котором он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».
Claims (3)
1. Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода, состоящая из компрессора, газоохладителя, регулятора давления в газоохладителе, дроссельного устройства и емкости двуокиси углерода, соединенных трубопроводами, отличающаяся тем, что газоохладитель выполнен кожухотрубным теплообменником, вход внутритрубного пространства которого соединен с выходом компрессора, выход соединен с дроссельным устройством трубопроводом, содержащим первый электромагнитный клапан, а межтрубное пространство теплообменника выполнено с возможностью подсоединения охлаждающей воды; после испарителя установлен второй регулятор давления, поддерживающий давление в испарителе, после второго регулятора давления установлено реле низкого давления; выполнена дополнительная линия, связывающая вход газоохладителя и вход компрессора, в которой последовательно установлены второй электромагнитный клапан, емкость двуокиси углерода, выполненная как емкость высокого давления, третий электромагнитный клапан и третий регулятор давления, поддерживающий давление на входе в компрессор; параллельно второму регулятору давления установлен четвертый электромагнитный клапан, а на выходе компрессора установлен обратный клапан.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что испаритель выполнен как воздухоохладитель.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что реле низкого давления выполнено с уставкой 6 бар.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145085U RU188096U1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145085U RU188096U1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU188096U1 true RU188096U1 (ru) | 2019-03-29 |
Family
ID=66087777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145085U RU188096U1 (ru) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU188096U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030221435A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-04 | Howard Henry Edward | Method for operating a transcritical refrigeration system |
| US20130145786A1 (en) * | 2010-09-21 | 2013-06-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Cooling and hot water supply system and cooling and hot water supply method |
| EP2910870A1 (en) * | 2012-09-21 | 2015-08-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration device and method for controlling same |
| EP3199891A1 (en) * | 2014-09-22 | 2017-08-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle device |
| RU174435U1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический комплекс "Криогенная техника" | Универсальная судовая холодильная установка |
-
2018
- 2018-12-18 RU RU2018145085U patent/RU188096U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030221435A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-04 | Howard Henry Edward | Method for operating a transcritical refrigeration system |
| US20130145786A1 (en) * | 2010-09-21 | 2013-06-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Cooling and hot water supply system and cooling and hot water supply method |
| EP2910870A1 (en) * | 2012-09-21 | 2015-08-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration device and method for controlling same |
| EP3199891A1 (en) * | 2014-09-22 | 2017-08-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle device |
| RU174435U1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический комплекс "Криогенная техника" | Универсальная судовая холодильная установка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102365510B (zh) | 空调热水供给复合系统 | |
| JP6235467B2 (ja) | 冷却装置用凝縮・蒸発装置とその方法 | |
| CN103635761A (zh) | 冷冻装置 | |
| US20120180510A1 (en) | Heat pump apparatus | |
| CN105716312B (zh) | 超低温制冷机及超低温制冷机的运行方法 | |
| CN104321598A (zh) | 冷冻装置 | |
| CN107014076B (zh) | 一种适用于高低温环境的三压力高效风冷热泵热水器 | |
| CN111981628B (zh) | 简单有效的冷媒分离提纯系统、控制方法和空调机组 | |
| CN102620458A (zh) | 制冷循环装置 | |
| US20200191459A1 (en) | Outdoor unit and control method thereof | |
| WO2014064744A1 (ja) | 冷凍装置 | |
| US6018958A (en) | Dry suction industrial ammonia refrigeration system | |
| CN111156756A (zh) | 超低温冰箱降温过程充注量自适应调节系统及控制方法 | |
| WO2019173330A1 (en) | Cascade system for use in economizer compressor and related methods | |
| KR101792460B1 (ko) | 히트펌프 시스템을 이용한 lng운반선 및 lng추진선용 기화기의 lng 기화방법 | |
| CN101776358B (zh) | 一种变浓度混合工质自复叠制冷机 | |
| KR20130086404A (ko) | 이원냉동사이클을 이용한 온수생산장치 및 실내난방장치 | |
| RU188096U1 (ru) | Холодильная установка на транскритическом цикле двуокиси углерода | |
| JP2008267732A (ja) | 空気調和装置 | |
| KR101413421B1 (ko) | 과냉각 냉매 공급을 통한 에너지 절감형 냉동 또는 냉장 장치 | |
| CN213454357U (zh) | 一种蒸发冷机组板管热泵系统 | |
| JP2020091063A (ja) | 冷凍機 | |
| CN102997527B (zh) | 气液热交换型冷冻装置 | |
| CN109186141A (zh) | 一种过冷经济器控制方法、过冷控制装置及多联机系统 | |
| GB2585594A (en) | Refrigerating apparatus |