RU2033585C1

RU2033585C1 - Method of transformation of heat at distilling and concentration of solutions by freezing and combination thermal pump used for its realization

Info

Publication number: RU2033585C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Федорович Погорелов
Original assignee: Валентин Федорович Погорелов
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: thermal pumps. SUBSTANCE: method consists in compression, cooling and condensing, throttling and evaporating, as well as dividing the cooling agent flow into preset number of flows, freezing the cooling agent out of the solution and melting the ice, discharging the concentrated solution and heated heat-transfer agent to the consumer. Innovation of the method consists in two-fold dividing of the cooling agent flow before throttling which intensifies the ice melting process. Combination thermal pump has circulating loops for cooling agent, solution and heat-transfer agent to which preset number of heat exchangers are connected in parallel. Innovation of the device consists in bringing the outlet of heat exchangers in communication with its own throttle valve. The construction is simplified through avoidance of condenser at retained two-stage cooling process and condensation of cooling agent, as well as through increased number of heat exchangers with process of freezing out the ice per heat exchanger with ice melting process which increases ice production and enhances efficiency even through total number of heat exchanger is decreased. EFFECT: enhanced efficiency and simplified construction. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для трансформации тепла с одновременным опреснением и концентрированием жидких растворов вымораживанием. The invention relates to methods and devices for transforming heat with simultaneous desalination and concentration of liquid solutions by freezing.

Известен способ трансформации тепла при опреснении и концентрировании растворов вымораживанием, по которому осуществляют подачу и двухэтапное охлаждение исходного раствора, двухэтапный нагрев потока теплоносителя, сжатие, дросселирование и испарение хладагента, полуцикл вымораживания льда из раствора и полуцикл плавления этого льда, вывод сконцентрированного раствора и нагретого теплоносителя потребителю. A known method of heat transformation during desalination and concentration of solutions by freezing, through which the supply and two-stage cooling of the initial solution, two-stage heating of the coolant stream, compression, throttling and evaporation of the refrigerant, half-freezing ice from the solution and half-melting ice, the conclusion of the concentrated solution and heated coolant to the consumer.

Недостатком известного способа является прерывистость во времени более короткого из двух полуциклов при их неодинаковой длительности, что снижает эффективность способа. The disadvantage of this method is the discontinuity in time of the shorter of the two half-cycles with their unequal duration, which reduces the effectiveness of the method.

Известен способ трансформации тепла при опреснении и концентрировании растворов вымораживанием, включающий подачу, первое и второе охлаждение исходного раствора, первый и второй нагревы теплоносителя, сжатие хладагента, первое и второе охлаждение и конденсацию сжатого хладагента, разделение потоков хладагента, раствора и отделенной части потока теплоносителя на заданные количества составляющих потоков, дросселирование и испарение хладагента, охлаждение раствора и вымораживание из него льда при испарении составляющих потоков хладагента, плавление льда составляющими потоками теплоносителя, объединение составляющих потоков хладагента, раствора и теплоносителя соответственно в единые потоки, вывод сконцентрированного раствора и нагретого теплоносителя потребителю. При этом отношением длительностей процессов вымораживания и плавления льда, представленным в виде простой дроби, определено количество составляющих потоков соответственно хладагента после дросселирования, равное числителю дроби, и теплоносителя, равное знаменателю дроби, а процессы вымораживания и плавления льда производят со сдвигом во времени относительно друг друга, определяемым как обратная величина суммы числителя и знаменателя указанной простой дроби от времени полного цикла. При этом обеспечиваются непрерывность во времени обоих полуциклов со льдом (вымораживание и плавление) независимо от соотношения их длительностей и соответственно непрерывность получения целевых продуктов в виде сконцентрированного раствора и нагретого теплоносителя. Кроме того, снижаются расходы внешней подпитывающей воды. A known method of heat transformation during desalination and concentration of solutions by freezing, including supplying, first and second cooling of the initial solution, first and second heating of the heat carrier, compression of the refrigerant, first and second cooling and condensation of the compressed refrigerant, separation of the flows of the refrigerant, solution and the separated part of the heat carrier flow into specified amounts of component streams, throttling and evaporation of the refrigerant, cooling the solution and freezing ice from it upon evaporation of the component refrigerant streams cient, melting ice coolant flow component, combining the components of the refrigerant streams of solution and coolant streams, respectively, in common, the output of the concentrated solution and the heated heating medium to the consumer. At the same time, the ratio of the durations of the freezing and melting processes of ice, presented in the form of a simple fraction, determines the number of component flows of the refrigerant after throttling, respectively, equal to the numerator of the fraction, and the heat carrier equal to the denominator of the fraction, and the processes of freezing and melting of ice are produced with a time shift relative to each other , defined as the reciprocal of the sum of the numerator and denominator of the specified simple fraction of the time of the full cycle. This ensures the continuity in time of both half-cycles with ice (freezing and melting), regardless of the ratio of their durations and, accordingly, the continuity of obtaining the target products in the form of a concentrated solution and a heated coolant. In addition, the costs of external make-up water are reduced.

Недостатком известного способа является невозможность плавления льда иначе, как с помощью теплоносителя, что не позволяет сократить длительность процесса плавления и тем самым повысить эффективность способа. The disadvantage of this method is the impossibility of melting ice other than using a coolant, which does not allow to reduce the duration of the melting process and thereby increase the efficiency of the method.

Известен тепловой насос, содержащий циркуляционные контуры хладагента, раствора и теплоносителя, причем все три контура связаны параллельно между собой через два параллельно включенных теплообменника (ТО) контура хладагента, а также линии охлаждения исходного раствора, выводов сконцентрированного раствора и нагретого теплоносителя потребителю. A heat pump is known that contains circulating circuits of a refrigerant, a solution, and a coolant, and all three circuits are connected in parallel through two parallel connected heat exchangers (TO) of a refrigerant circuit, as well as the cooling lines of the initial solution, the conclusions of the concentrated solution and the heated coolant to the consumer.

Недостатком насоса является снижение эффективности трансформации тепла в случае различных длительностей полуциклов вымораживания и плавления льда из-за вызванных этим обстоятельством простоев ТО по окончании более кратковременного полуцикла. The disadvantage of the pump is the decrease in the efficiency of heat transformation in the case of different durations of half-cycles of freezing and melting of ice due to downtime caused by this circumstance at the end of a shorter half-cycle.

Известен комбинированный тепловой насос для осуществления известного способа, содержащий циркуляционный контур хладагента, включающий последовательно соединенные компрессор, форконденсатор и заданное число параллельно включенных друг другу ТО, выходы которых по хладагенту сообщены с входом компрессора, а во входах которых по хладагенту установлены переключатели потоков, последовательно сообщенные между собой трубопроводами, дроссель, сообщенный выходом с одним из переключателей потоков, циркуляционные контуры раствора, включающие насосы раствора и теплоносителя и первый ТО-охладитель, в которые вышеуказанные ТО включены параллельно своими входами и выходами посредством переключателей потоков соответственно по раствору и по теплоносителю, а также линию охлаждения исходного раствора с последовательно установленными в ней упомянутым первым, а также вторым ТО-охладителями, линии вывода сконцентрированного раствора и теплоносителя потребителю, соединительные трубопроводы. В насосе исключены простои ТО при различном соотношении длительностей полуциклов вымораживания и плавления льда. Known is a combined heat pump for implementing the known method, comprising a refrigerant circulation circuit comprising a series-connected compressor, a pre-condenser and a predetermined number of MOTs connected in parallel to each other, the outputs of which are connected to the compressor inlet through the refrigerant, and the flow switches are connected in series with the refrigerant inlets interconnected by pipelines, a throttle connected to the outlet with one of the flow switches, circulation circuits of the solution, including e solution and coolant pumps and a first TO cooler, in which the above TO are connected in parallel with their inputs and outputs by means of flow switches along the solution and along the coolant, as well as the cooling line of the initial solution with the first and second TO coolers, outlet lines of concentrated solution and coolant to the consumer, connecting pipelines. In the pump, maintenance downtime is excluded with a different ratio of the half-cycles of freezing and melting ice.

Недостатками насоса-прототипа являются сложность конструкции из-за установки второго конденсатора, а также пониженная эффективность из-за малого числа ТО, в которых идет процесс вымораживания льда, приходящихся на один ТО, в котором идет процесс плавления льда. The disadvantages of the prototype pump are the design complexity due to the installation of the second condenser, as well as reduced efficiency due to the small number of TO, in which there is a process of freezing ice falling on one TO, in which the process of ice melting.

Цель изобретения повышение эффективности путем использования составляющих потоков хладагента для ускорения плавления льда, а также упрощение конструкции путем исключения конденсатора и повышение компактности. The purpose of the invention is to increase efficiency by using component refrigerant flows to accelerate ice melting, as well as simplifying the design by eliminating the condenser and increasing compactness.

Для достижения цели по способу разделение потока хладагента на составляющие потоки осуществляют перед его дросселированием и дважды, при этом первое разделение производят между первым и вторым охлаждением и конденсацией хладагента, во время второго охлаждения и конденсации хладагента последним дополнительно осуществляют плавление льда, а после второго охлаждения и конденсации хладагента и перед его дросселированием проводят второе разделение хладагента на составляющие потоки, после чего проводят подогрев раствора перед вымораживанием, дросселирование и испарение указанных вторичных составляющих потоков хладагента, причем числителем и знаменателем вышеупомянутой простой дробы определены количества составляющих потоков хладагента соответственно при втором и первом разделении. To achieve the goal of the method, the separation of the refrigerant stream into component streams is carried out before it is throttled and twice, while the first separation is performed between the first and second cooling and condensation of the refrigerant, during the second cooling and condensation of the refrigerant, the latter further melts the ice, and after the second cooling and condensation of the refrigerant and before throttling it, a second separation of the refrigerant into component streams is carried out, after which the solution is heated before freezing downstream, throttling and evaporation of the indicated secondary components of the refrigerant flows, the numerator and denominator of the aforementioned simple core determine the quantities of the components of the refrigerant flows during the second and first separation, respectively.

Для достижения цели в комбинированном тепловом насосе выходы ТО по хладагенту через дополнительные переключатели потоков соединены с выходом форконденсатора, каждый ТО снабжен своим дросселем, выход которого сообщен со своим основным переключателем потока, при этом входы дросселей напрямую сообщены трубопроводами между собой, а также с другими дополнительными переключателями потоков, установленными в трубопроводах, которыми сообщены соседние основные переключатели потоков, причем форконденсатор включен в циркуляционный контур теплоносителя, а второй ТО-охладитель включен в циркуляционный контур раствора. To achieve the goal in the combined heat pump, the refrigerant outputs are connected via additional flow switches to the output of the pre-condenser, each TO is equipped with its own choke, the output of which is communicated with its main flow switch, while the choke inputs are directly communicated by pipelines to each other, as well as other additional flow switches installed in pipelines that communicate with the adjacent main flow switches, with the pre-capacitor included in the heat circuit carrier, and the second TO-cooler is included in the circulation circuit of the solution.

Кроме того, для достижения цели в комбинированном тепловом насосе основные и другие дополнительные переключатели потоков по хладагенту посредством дополнительного стыковочного переключателя потока соединены трубопроводами друг с другом с образованием замкнутого контура, а дополнительные переключатели потоков ТО по хладагенту и вход компрессора, а также эти же дополнительные переключатели потоков ТО по хладагенту и выход форконденсатора, а также все дроссели совместно с указанными дополнительным стыковочным и другими дополнительными переключателями потоков по хладагенту, а также все переключатели потоков ТО по входу и выходу раствора и теплоносителя соединены соответственно друг с другом при помощи соответствующих замкнутых проточных контуров. In addition, to achieve the goal in the combined heat pump, the main and other additional flow switches for the refrigerant are connected by pipelines to each other with the formation of a closed loop, and the additional switches for maintenance flows for the refrigerant and the compressor input, as well as these additional switches flows of refrigerant maintenance and the output of the pre-condenser, as well as all chokes together with the specified additional docking and other additional E switches flows of refrigerant and then the flow of all the switches on the input and output solution and coolant are respectively connected with each other by means of respective closed flow circuit.

Для упрощения конструкции и повышения компактности все замкнутые проточные контуры по хладагенту, раствору и теплоносителю выполнены в виде соответствующих соединительных узлов. To simplify the design and increase compactness, all closed flow paths for the refrigerant, solution and coolant are made in the form of corresponding connecting nodes.

Перечисленные признаки отличают заявленное техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие его критерию "новизна". These features distinguish the claimed technical solution from the prototype and determine its compliance with the criterion of "novelty."

Рассмотрим соответствие заявленного решения критерию "существенные отличия". Для этого определим, в каких известных технических решениях имеются признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, и сравним свойства заявленного и известного решений, обусловленные наличием в них указанных признаков. Consider the compliance of the claimed solution to the criterion of "significant differences". To do this, we determine in which known technical solutions there are signs similar to those that distinguish the claimed solution from the prototype, and compare the properties of the claimed and known solutions due to the presence of these signs.

Известен тепловой насос, в котором второй ТО-охладитель линии охлаждения исходного раствора включен в циркуляционный контур раствора. Других известных способов и устройств со сходными признаками не обнаружено. На основании проведенного анализа патентной и научно-технической литературы можно сделать вывод, что заявленное техническое решение обладает существенными отличиями. A heat pump is known in which a second TO-cooler of the cooling line of the initial solution is included in the circulation circuit of the solution. Other known methods and devices with similar features were not found. Based on the analysis of patent and scientific and technical literature, we can conclude that the claimed technical solution has significant differences.

Приведем доказательства возможности достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения. В прототипе способе и комбинированном тепловом насосе поток хладагента разделяют после дросселирования, а плавление льда осуществляют с помощью только теплоносителя. При этом после сжатия в компрессоре охлаждение и конденсация горячих паров хладагента производятся в два этапа, для чего в устройстве имеются форконденсатор и конденсатор. We give evidence of the possibility of achieving a positive effect in the implementation of the invention. In the prototype method and the combined heat pump, the refrigerant flow is separated after throttling, and the ice is melted using only the coolant. In this case, after compression in the compressor, cooling and condensation of hot refrigerant vapors are performed in two stages, for which the device has a pre-condenser and a condenser.

Заявленные способ и комбинированный тепловой насос для осуществления способа отличаются от прототипа тем, что после того, как горячий поток хладагента частично отдает тепло теплоносителю в форконденсаторе (первый этап охлаждения), поток хладагента первый раз разделяют на составляющие потоки и направляют в заданное число ТО, где они через стенку ТО отдают тепло намороженному на ней льду (второй этап охлаждения и конденсации), ускоряя плавление льда снизу. Таким образом, ТО в этот момент является плавителем льда. Затем производят второе разделение хладагента на составляющие потоки, каждый из которых дросселируется и направляется в соответствующий ТО, в котором происходит испарение хладагента и вымораживание льда. При этом вход и выход каждого ТО дополнительно приобретает противоположную функцию: вход на какое-то время становится выходом, а выход входом. Соответственно этому ТО становится то испарителем-заморозителем, то плавителем с выполнением функции конденсатора, т. е. приобретает новые свойства. Тем самым, хотя конструкция упрощена и конденсатор прототипа исключен из холодильного контура, функции конденсатора периодически выполняет каждый ТО дополнительно к своей основной функции, и практически насос работает с двумя конденсаторами, т.е. сохраняется двухэтапное охлаждение и конденсация паров хладагента. The claimed method and the combined heat pump for implementing the method differ from the prototype in that after the hot refrigerant stream partially transfers heat to the coolant in the pre-condenser (first cooling stage), the refrigerant stream is first divided into component streams and sent to a predetermined number of TO, where they transfer heat through ice to the ice frozen on it (the second stage of cooling and condensation), accelerating the melting of ice from below. Thus, MOT at this moment is an ice melter. Then, a second separation of the refrigerant into component streams is carried out, each of which is throttled and sent to the corresponding MOT, in which the refrigerant evaporates and freezes the ice. In this case, the input and output of each MOT additionally acquires the opposite function: the input becomes an output for some time, and the output is an input. Accordingly, TO becomes either an evaporator-freezer or a melter with the performance of a condenser function, i.e., it acquires new properties. Thus, although the design is simplified and the prototype condenser is excluded from the refrigeration circuit, each MOT periodically performs the function of a condenser in addition to its main function, and in practice the pump works with two condensers, i.e. two-stage cooling and condensation of refrigerant vapor is maintained.

Таким образом очевидно, что в результате исключения конденсатора конструкция заявленного решения упрощается. Однако несмотря на это, как и в прототипе, сохраняется двухэтапность охлаждения и конденсации горячих паров хладагента. Достигается это благодаря тому, что попеременно являются то испарителями-заморозителями, то конденсаторами-плавителями, т. е. вместо ликвидированного конденсатора в его качестве выступают сами ТО с намороженным на их поверхностях в предыдущих фазах цикла льдом. Это повышает эффективность охлаждения горячих паров хладагента, так как охлаждение их происходит при температуре поверхности с намороженным на ней льдом, т.е. при более низкой температуре, чем при температуре охлаждающего теплоносителя в конденсаторе прототипа. Thus, it is obvious that by eliminating the capacitor, the design of the claimed solution is simplified. However, despite this, as in the prototype, the two-stage cooling and condensation of hot refrigerant vapor remains. This is achieved due to the fact that they are alternately either evaporator-freezers or condenser-melters, i.e. instead of a liquidated condenser, they themselves act as TOs themselves with ice frozen on their surfaces in the previous phases of the cycle. This increases the cooling efficiency of hot refrigerant vapors, since their cooling occurs at a surface temperature with ice frozen on it, i.e. at a lower temperature than at the temperature of the cooling fluid in the condenser of the prototype.

С другой стороны, намороженный лед получает дополнительное тепло снизу от горячего хладагента через стенку ТО, в результате чего ускоряется плавление льда, так как лед плавится снизу хладагентом, а сверху теплоносителем. Это приводит к сокращению по сравнению с прототипом времени плавления льда, а отсюда общего числа необходимых ТО, а также одновременному увеличению числа ТО-испарителей, в которых идет процесс вымораживания, приходящихся на один ТО-плавитель, в котором идет процесс плавления льда. Действительно пусть в заявленном решении время плавления сокращается, например, на одну треть. Тогда для случая трех ТО, как и в прототипе, где соотношение времен полуциклов вымораживания и плавления льда равно 2:1, имеют новое соотношение времен для заявленного решения: 2:1 ˙ 2/3 3:1. Видно, что число ТО-испарителей, приходящихся на один ТО-плавитель, увеличилось в 1,5 раза. Для большей наглядности приведем оба решения к общему знаменателю: одинаковой производительности по льду. В этом случае соотношения для прототипа и заявленного решения запишутся соответственно как 6:3 и 6:2, т.е. вымораживание в обоих устройствах идет в шести ТО, а для плавления в заявленном решении достаточно двух на один меньше, чем в прототипе. Общее число ТО тоже уменьшилось. On the other hand, frozen ice receives additional heat from below from the hot refrigerant through the TO wall, as a result of which ice melting is accelerated, since ice melts below the coolant and from above the coolant. This leads to a reduction compared with the prototype ice melting time, and hence the total number of necessary TO, as well as a simultaneous increase in the number of TO-evaporators in which there is a freezing process, falling on one TO-melter, in which the process of ice melting. Indeed, let the melting time in the claimed solution be reduced, for example, by one third. Then, for the case of three TOs, as in the prototype, where the ratio of the half-cycles of freezing and melting ice is 2: 1, they have a new ratio of times for the claimed solution: 2: 1 ˙ 2/3 3: 1. It can be seen that the number of TO-evaporators per one TO-melter increased by 1.5 times. For greater clarity, we bring both solutions to a common denominator: the same performance on ice. In this case, the ratios for the prototype and the claimed solution are written as 6: 3 and 6: 2, respectively freezing in both devices is carried out in six MOTs, and for melting in the claimed solution two or one less are enough than in the prototype. The total number of maintenance also decreased.

Для другого соотношения времен в прототипе, например 1:0,6 5:3, имеют для заявленного решения 1: 0,6 ˙ 2/3 1:0,4 5:2, что также дает сокращение одного ТО. Легко видеть, что чем меньше время плавления льда, тем большее число ТО можно сократить. For another ratio of times in the prototype, for example 1: 0.6 5: 3, have 1: 0.6 ˙ 2/3 1: 0.4 5: 2 for the claimed solution, which also gives a reduction in one TO. It is easy to see that the shorter the melting time of the ice, the greater the number of TO can be reduced.

Таким образом, достижение положительного эффекта (при одинаковой производительности по льду с прототипом) в заявленном устройстве осуществляется в результате как исключения второго конденсатора из холодильного контура, так и уменьшения общего числа ТО, что обусловлено заявленным способом, в котором ускоряется плавление льда. Thus, the achievement of a positive effect (with the same performance on ice with the prototype) in the claimed device is carried out as a result of exclusion of the second condenser from the refrigeration circuit, and a decrease in the total number of TO, which is due to the claimed method in which the melting of ice is accelerated.

Что касается повышения компактности устройства, то это легко представить, если плоский лист свернуть в цилиндр. Таким образом трубопроводы превратятся в замкнутые проточные контуры. Дальнейшее упрощение конструкции и повышение компактности связано со стягиванием замкнутых проточных контуров в соединительный узел. With regard to increasing the compactness of the device, it is easy to imagine if a flat sheet is rolled into a cylinder. Thus, the pipelines will turn into closed flow paths. Further simplification of the design and increase of compactness is associated with the tightening of closed flow paths into the connecting node.

На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления заявленного способа; на фиг. 2 схема первого и второго разделения потоков хладагента на составляющие потоки перед дросселированием (представлен циркуляционный контур хладагента для случая семи ТО); на фиг. 3 схема устройства, изображенного на фиг. 1, в компактном варианте для замкнутых контуров по хладагенту (замкнутые контуры по раствору и по теплоносителю аналогичны); на фиг. 4 схема еще более компактного варианта устройства. In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the inventive method; in FIG. 2 is a diagram of the first and second separation of refrigerant flows into component streams before throttling (a refrigerant circulation circuit is presented for the case of seven TO); in FIG. 3 is a diagram of the device of FIG. 1, in a compact version for closed circuits along the refrigerant (closed circuits along the solution and along the coolant are similar); in FIG. 4 diagram of an even more compact version of the device.

В способе осуществляются следующие операции: подача, первое и второе охлаждение исходного потока раствора, первый нагрев потока теплоносителя при первом охлаждении исходного потока раствора, подогрев потока раствора перед вымораживанием при втором охлаждении исходного потока раствора, разделение потока раствора на заданное количество составляющих потоков раствора, сжатие потока хладагента, первое охлаждение и конденсация потока сжатого хладагента, второй нагрев потока теплоносителя при первом охлаждении и конденсации потока хладагента, отделение после второго нагрева потока теплоносителя одной части нагретого потока теплоносителя для последующего плавления льда и разделение этой части на заданное количество составляющих потоков, первое перед дросселированием разделение потока хладагента на заданное количество составляющих потоков (первичных), второе охлаждение и конденсация теперь уже первичных составляющих потоков хладагента, дополнительное плавление льда при охлаждении и конденсации первичных составляющих потоков хладагента, второе перед дросселированием разделение теперь уже первичных составляющих потоков хладагента на заданное количество вторичных составляющих потоков хладагента, дросселирование вторичных составляющих потоков хладагента, испарение вторичных составляющих потоков хладагента, охлаждение составляющих потоков раствора и вымораживание из них льда при испарении вторичных составляющих потоков хладагента (полуцикл вымораживания), промывка и плавление льда составляющими потоками теплоносителя и талой воды, полученной от расплавления льда), одновременно с вышеуказанным дополнительным плавлением льда первичными составляющими потоками хладагента (полуцикл плавления), объединение вторичных составляющих потоков хладагента в единый поток хладагента для последующего сжатия, объединение составляющих потоков раствора в единый поток и направление его на подогрев перед вымораживанием, объединение составляющих потоков теплоносителя с талой водой в единый поток теплоносителя и направление этого потока теплоносителя для первого и второго нагрева, отделение после второго нагрева одной части нагретого потока теплоносителя для последующего плавления льда и направление другой части нагретого потока теплоносителя для последующего вывода потребителю, вывод сконцентрированного раствора и нагретого теплоносителя потребителю. При этом из отношения длительностей полуциклов вымораживания и плавления льда, представленного в виде простой дроби, определяют количество вторичных и первичных составляющих потоков хладагента (соответственно числитель и знаменатель указанной дроби), а также количество составляющих потоков теплоносителя (знаменатель дроби). Причем процессы вымораживания и плавления льда проводят со сдвигом во времени относительно друг друга, определяемым как обратная величина суммы числителя и знаменателя вышеуказанной простой дроби от времени полного цикла. The following operations are carried out in the method: feeding, first and second cooling of the initial solution stream, first heating of the coolant stream during the first cooling of the initial solution stream, heating of the solution stream before freezing during the second cooling of the initial solution stream, separation of the solution stream into a predetermined number of component solution flows, compression refrigerant flow, first cooling and condensing the compressed refrigerant flow, second heating of the coolant flow during the first cooling and condensing of the refrigerant flow enta, separation after the second heating of the coolant stream of one part of the heated coolant flow for subsequent melting of ice and separation of this part into a predetermined number of component streams, the first before throttling the separation of the refrigerant stream into a predetermined number of component streams (primary), the second cooling and condensation are now primary components refrigerant flows, additional ice melting during cooling and condensation of the primary components of the refrigerant flows, the second before throttled we divide now the primary components of the refrigerant flows into a predetermined number of secondary components of the refrigerant flows, throttling the secondary components of the refrigerant flows, evaporate the secondary components of the refrigerant flows, cool the components of the solution flows and freeze ice from them during the evaporation of the secondary components of the refrigerant flows (freezing half cycle), washing and melting of ice by the constituent flows of coolant and melt water obtained from the melting of ice), simultaneously with the above additional melting of the ice with the primary components of the refrigerant flows (melting half cycle), combining the secondary components of the refrigerant flows into a single refrigerant stream for subsequent compression, combining the components of the solution flows into a single stream and directing it for heating before freezing, combining the components of the coolant with melt water into a single coolant flow and direction of this coolant flow for the first and second heating, separation after the second heating of one part of the heated sweat Single coolant subsequent to melting ice and the direction of another part of the heated coolant flow for subsequent output to the consumer, the output of the concentrated solution and the heated heating medium to the consumer. Moreover, from the ratio of the durations of the half-cycles of freezing and melting of ice, presented in the form of a simple fraction, the number of secondary and primary components of the refrigerant flows (respectively the numerator and denominator of the indicated fraction) is determined, as well as the number of components of the coolant flows (denominator of the fraction). Moreover, the processes of freezing and melting of ice are carried out with a time shift relative to each other, defined as the reciprocal of the sum of the numerator and denominator of the above simple fraction of the time of the full cycle.

Комбинированный тепловой насос содержит циркуляционный контур 1 хладагента, образованный последовательно соединенными по хладагенту компрессором 2, форконденсатором 3 и ТО 4, 5, 6. ТО 4, 5, 6 снабжены каждый своим дросселем 7, 8, 9 и включены параллельно друг другу в контур 1 при помощи переключателей 10-17 потока по хладагенту. Во входах и выходах ТО 4, 5, 6 по раствору и по теплоносителю установлены переключатели 18, 19, 20 и 21, 22, 23 потоков соответственно. Циркуляционный контур 24 концентрируемого раствора образован ТО 4, 5, 6, параллельно включенными по раствору с помощью переключателей 18-23 потоков насосом 25 раствора, который сообщен с накопительной емкостью 26 раствора, и ТО-охладителем 27 в линии 28 вывода сконцентрированного раствора. Циркуляционный контур 29 теплоносителя (как правило, вода) образован ТО 4, 5, 6, параллельно включенными по теплоносителю с помощью переключателей 18-23 потоков и последовательно соединенными по воде насосом 30 воды, ТО-охладителем 31 и форконденсатором 3. Подпитка контура 29 внешней водой может осуществляться по линии 32 внешней воды через накопительную емкость 33 воды. Линия 34 охлаждаемого исходного раствора образована последовательно соединенными по исходному растворе ТО-охладителями 31 (первый) и 27 (второй) и накопительной емкостью 26 раствора. Линия вывода нагретой воды потребителю обозначена позицией 35. The combined heat pump contains a circulating refrigerant circuit 1 formed by a compressor 2 connected in series via the refrigerant, a pre-condenser 3, and TO 4, 5, 6. TO 4, 5, 6 are each equipped with their own chokes 7, 8, 9 and are connected in parallel to each other in circuit 1 using switches 10-17 refrigerant flow. Switches 18, 19, 20 and 21, 22, 23 of flows, respectively, are installed in the inputs and outputs of MOT 4, 5, 6 in the solution and in the coolant. The circulation circuit 24 of the concentrated solution is formed by TO 4, 5, 6, connected in parallel through the solution using the flow switches 18-23 by the solution pump 25, which is in communication with the storage capacity 26 of the solution, and the TO cooler 27 in the concentrated solution outlet line 28. The coolant circulating circuit 29 (usually water) is formed by TO 4, 5, 6, connected in parallel through the coolant using flow switches 18-23 and connected in series with the water pump 30, the TO-cooler 31 and the pre-condenser 3. Make-up of the external circuit 29 water can be carried out through line 32 of external water through a storage tank 33 of water. The line 34 of the cooled stock solution is formed by TO-coolers 31 (first) and 27 (second) connected in series through the stock solution and the storage tank 26 of the solution. The outlet line of heated water to the consumer is indicated at 35.

Насос снабжен переключателями 36, 37 потока и вентилями 38-45 для ввода, вывода и перекрытия соответствующих потоков. Переключатели 10-23, 36, 37 выполнены в виде трехходовых кранов. Форконденсатор 3 дополнительно может охлаждаться при помощи вентилятора 46. The pump is equipped with switches 36, 37 flow and valves 38-45 for input, output and shutdown of the respective flows. The switches 10-23, 36, 37 are made in the form of three-way valves. The pre-condenser 3 can additionally be cooled by a fan 46.

На фиг. 2 представлена схема разделения потоков хладагента в циркуляционном контуре 1 перед дросселированием в случае семи ТО: 4, 5, 6, 47, 48, 49, 50 со своими дросселями 7-9, 51, 52, 53, 54. Контур 1 дополнен переключателями 55-66 потока. Схема на фиг. 2 представляет собой как бы развертку цилиндра. Поэтому на фиг. 3 представлен компактный вариант выполнения устройства с образованием при помощи стыковочного переключателя 67 потока замкнутого контура 68 и замкнутых проточных контуров 69, 70, 71 хладагента соответственно из переключателей 13-17, 67 и линейных трубопроводов 72, 73, 74, 75 (фиг. 1). То же относится к трубопроводам 76 и 77 по входу и выходу теплоносителя и 78 и 79 по входу и выходу раствора (образованные из них замкнутые проточные контуры на фиг. 3 не показаны). Таким образом, в устройстве имеются семь замкнутых проточных контуров на основе линейных трубопроводов 72-79 и один просто замкнутый контур 68. In FIG. 2 shows a diagram of the separation of refrigerant flows in the circulation circuit 1 before throttling in the case of seven MOTs: 4, 5, 6, 47, 48, 49, 50 with their own chokes 7-9, 51, 52, 53, 54. Circuit 1 is supplemented by switches 55 -66 flow. The circuit of FIG. 2 represents, as it were, a scan of the cylinder. Therefore, in FIG. 3 shows a compact embodiment of the device with the formation of a closed loop flow 68 and closed flow circuits 69, 70, 71 of refrigerant using switches 13-17, 67 and linear pipelines 72, 73, 74, 75, using a docking switch 67 (Fig. 1) . The same applies to pipelines 76 and 77 at the inlet and outlet of the coolant and 78 and 79 at the inlet and outlet of the solution (closed flow paths formed from them are not shown in Fig. 3). Thus, the device has seven closed flow circuits based on linear pipelines 72-79 and one simply closed circuit 68.

На фиг. 4 представлен еще более упрощенный и компактный вариант устройства по фиг. 3, в котором замкнутые проточные контуры 69, 70, 71 стянуты в соответствующие соединительные узлы 80, 81, 82. Всего таких узлов в соответствии с числом замкнутых проточных контуров в устройстве семь. In FIG. 4 shows an even more simplified and compact version of the device of FIG. 3, in which the closed flow paths 69, 70, 71 are tightened into the corresponding connecting nodes 80, 81, 82. In total, there are seven such nodes in accordance with the number of closed flow paths in the device.

Тепловой комбинированный насос работает в режиме подогрева воды и отвода ее потребителю благодаря непрерывным вымораживанию льда из раствора и получению талой воды от плавления намороженного льда. The combined heat pump operates in the mode of heating water and discharging it to the consumer due to the continuous freezing of ice from the solution and obtaining melt water from the melting of frozen ice.

Работу устройства рассмотрим на примере фиг. 1. Пусть, например, соотношение времен вымораживания и плавления льда составляет 2:1. Тогда необходимое количество ТО равно сумме этих чисел, т.е. трем. Один полный цикл (вымораживание и плавление) состоит из трех равных по длительности фаз, причем в каждом ТО две трети цикла (две фазы) идет вымораживание (полуцикл вымораживания), а одну треть цикла (одну фазу) плавление (полуцикл плавления). Таким образом, в каждый момент времени процесс вымораживания идет в двух ТО, каждый из которых выступает в роли ТО-испарителя-заморозителя, а процесс плавления в одном, который выступает в этот момент времени в роли ТО-плавителя. Компрессор 2 и оба насоса 25, 30 работают непрерывно. We consider the operation of the device using the example of FIG. 1. Let, for example, the ratio of the times of freezing and melting of ice be 2: 1. Then the necessary amount of TO is equal to the sum of these numbers, i.e. three. One full cycle (freezing and melting) consists of three phases of equal duration, and in each TO two thirds of the cycle (two phases) are freezing (half-cycle of freezing), and one third of the cycle (one phase) are melting (half-cycle of melting). Thus, at each moment of time, the freezing process takes place in two TOs, each of which acts as a TO-evaporator-freezer, and the melting process in one, which acts as a TO-melter at this point in time. Compressor 2 and both pumps 25, 30 operate continuously.

Рассмотрим первую фазу какого-либо произвольного цикла работающего устройства, которой соответствуют положения переключателей 10-23, 36 и 37, показанные на фиг. 1. При таких положениях переключателей 10, 11 ТО 4, 5 подключены по хладагенту в контуре 1 к входу в компрессор 2, а по раствору с помощью переключателей 18, 19, 21, 22 в контур 24 раствора. В этих ТО идет процесс вымораживания льда после дросселирования хладагента соответственно в дросселях 7, 8. Таким образом, в контуре 1 сжатые пары хладагента подаются компрессором 2 в форконденсатор 3 и далее по направлению 12-6-15-17 через дроссели 7, 8 поступают в ТО 4, 5, а затем через переключатели 10, 11 вновь в компрессор 2. ТО 6, в котором остался намороженный лед от предыдущего цикла, переключателем 12 отключен от входа в компрессор 2 и подключен к выходу форконденсатора 3, откуда в ТО 6 поступают еще не совсем остывшие пары хладагента. Здесь они остывая, отдают тепло через стенку ТО слою намороженного на ней льда, плавя его снизу, и далее идут в обход дросселя 9 к дросселям 7, 8. В то же время ТО 6 своими переключателями 20, 23 включен в контур 29 воды, которая плавит слой намороженного льда сверху. Таким образом, лед плавится с двух сторон, что ускоряет процесс плавления. Consider the first phase of any arbitrary cycle of a working device, which corresponds to the positions of switches 10-23, 36 and 37, shown in FIG. 1. With these positions of the switches 10, 11, TO 4, 5 are connected through the refrigerant in circuit 1 to the inlet to the compressor 2, and through the solution using the switches 18, 19, 21, 22 into the circuit 24 of the solution. In these TOs, the process of ice freezing after throttling of the refrigerant, respectively, in the chokes 7, 8 is carried out. Thus, in the circuit 1, the compressed refrigerant vapors are supplied by the compressor 2 to the pre-condenser 3 and then in the direction 12-6-15-17 through the chokes 7, 8 enter MOT 4, 5, and then through the switches 10, 11 again to the compressor 2. MOT 6, in which the frozen ice remained from the previous cycle, is switched off by the switch 12 from the input to the compressor 2 and connected to the output of the pre-capacitor 3, from which more not completely cooled refrigerant vapor. Here they are cooling, they transfer heat through the wall TO with a layer of ice frozen on it, melting it from below, and then go around the throttle 9 to the throttles 7, 8. At the same time, TO 6, with its switches 20, 23, is connected to the water circuit 29, which melts a layer of frozen ice on top. Thus, ice melts on both sides, which speeds up the melting process.

В контуре 24 циркулирует концентрируемый раствор, из которого на охлаждаемых поверхностях ТО 4, 5 вымораживается лед. Раствор подается насосом 25 из емкости 26 на входы переключателей 18, 19, а также откачивается через выходы переключателей 21, 22 и выводится из устройства по линии 28, предварительно охлаждая в ТО-охладителе 27 подаваемый по линии 34 исходный раствор. Тепло, отбираемое в ТО-охладителе 27, идет на подогрев концентрируемого раствора перед вымораживанием. Вентили 38, 41, 42 регулируют соотношение величин потоков, в вентили 39, 40 закрыты. Concentrated solution circulates in circuit 24, from which ice is frozen on cooled surfaces TO 4, 5. The solution is supplied by the pump 25 from the tank 26 to the inputs of the switches 18, 19, and is also pumped out through the outputs of the switches 21, 22 and is removed from the device via line 28, after cooling in the TO-cooler 27 the initial solution supplied through line 34. The heat taken in the TO-cooler 27 is used to heat the concentrated solution before freezing. Gates 38, 41, 42 regulate the ratio of the values of the flows in the valves 39, 40 are closed.

Итак, в ТО 6 идет плавление льда, намороженного в предыдущем цикле, двумя путями: с помощью теплой воды циркуляционного контура 29 и с помощью горячих паров хладагента из форконденсатора 3 контура 1. Талая вода через переключатель 23, по контуру 29 и через переключатель 36 подается на вход насоса 30 и через охладитель 31, в котором предварительно охлаждает исходный раствор в линии 34, подается в форконденсатор 3. Отсюда одна часть нагретой воды отводится для плавления льда по контуру 29 через переключатель 20 и ТО 6, а другая часть нагретой воды выводится по линии 35 потребителю. Если собственной талой воды недостаточно, то может быть осуществлена подпитка внешней водой по линии 32. Если полученной в устройстве воды много, то нагретый избыток ее может отводиться потребителю по линии 35. Когда вентиль 44 закрыт, охлаждение форконденсатора 3 осуществляет при помощи вентилятора 46. So, in TO 6, the ice frozen in the previous cycle is melted in two ways: using warm water from the circulation circuit 29 and using hot refrigerant vapor from the pre-condenser 3 of circuit 1. Melt water is supplied through switch 23, along circuit 29 and through switch 36 at the inlet of the pump 30 and through a cooler 31, in which the initial solution in line 34 is pre-cooled, it is supplied to the pre-condenser 3. From here, one part of the heated water is discharged to melt ice on the circuit 29 through the switch 20 and TO 6, and the other part of the heated water is discharged 35 by the consumer line. If own melt water is not enough, then external water can be fed through line 32. If there is a lot of water received in the device, then the heated excess can be discharged to the consumer via line 35. When valve 44 is closed, the pre-condenser 3 is cooled by fan 46.

Во второй фазе положения переключателей в ТО 4 и 6 меняются местами, а в ТО 5 остается неизменным, т. е. в нем продолжается процесс вымораживания льда. ТО 4 выключается из процесса вымораживания, и в нем начинается плавление, а ТО 6, в котором закончилось плавление, подключается к процессу вымораживания. Хладагент в контуре 1 после форконденсатора 3 идет по направлению 10-4-13-16 и далее через дроссели 8, 9 к ТО 5, 6. При этом ТО 4 выключается из контура 24 раствора и включается в контур 29 воды, из которого в свою очередь выключается ТО 6 и затем включается в контур 24 раствора. Таким образом, во второй фазе продолжается вымораживание в ТО 5, начинается и идет вымораживание в ТО 6, а также начинается и заканчивается плавление льда в ТО 4 аналогично тому, как это было описано выше для ТО 6. In the second phase, the positions of the switches in TO 4 and 6 are interchanged, while in TO 5 it remains unchanged, i.e., the process of freezing ice continues in it. TO 4 is turned off from the freezing process, and melting begins in it, and TO 6, in which melting has ended, is connected to the freezing process. The refrigerant in circuit 1 after the pre-condenser 3 goes in the direction 10-4-13-16 and then through the chokes 8, 9 to TO 5, 6. In this case, TO 4 is turned off from the solution circuit 24 and is turned on to the water circuit 29, from which the turn off is TO 6 and then turns on in the solution circuit 24. Thus, in the second phase, freezing in TO 5 continues, freezing starts and goes in TO 6, and ice melting in TO 4 also begins and ends in the same way as described above for TO 6.

В третьей фазе положения переключателей в ТО 5 и 4 меняются местами, в ТО 6 остается неизменным, т.е. в нем продолжается процесс вымораживания, а в ТО 4 начинается этот процесс. В ТО 5 происходит процесс плавления. Соответственно ТО 4, 6 включены в контур 24 по раствору, а ТО 5 в контур 29 по воде. Таким образом, в третьей фазе в ТО 4 начинается вымораживание, в ТО 5 начинается и заканчивается плавление льда, в ТО 6 продолжается вымораживание льда. Далее наступает новый цикл, и все процессы последовательно повторяются. In the third phase, the positions of the switches in TO 5 and 4 change places, in TO 6 it remains unchanged, i.e. the freezing process continues in it, and in TO 4 this process begins. In TO 5, the melting process takes place. Accordingly, TO 4, 6 are included in the circuit 24 for the solution, and TO 5 in the circuit 29 for water. Thus, in the third phase in TO 4, freezing begins, in TO 5 ice melting begins and ends, and in 6 ice freezing continues. Next comes a new cycle, and all processes are repeated sequentially.

Рассмотрим другой пример, когда соотношение времени вымораживания и плавления дробное, например 1:0,4. Представив его в виде простой дроби 1:0,4 10: 4 5:2, получают аналогично предыдущему примеру необходимое минимальное число параллельно включенных во все три контура ТО семь (фиг. 2). Тем самым в устройстве осуществляется семифазный цикл вымораживания и плавления льда, причем в каждом ТО пять седьмых цикла (пять фаз) идет вымораживание так называемый полуцикл вымораживания, а две седьмых цикла (две фазы) идет плавление полуцикл плавления. Работает устройство так же, как это показано для трехфазного цикла. С каждой новой фазой от процесса вымораживания отключается один из ТО, в котором закончилось вымораживание, и подключается к процессу вымораживания один из ТО, в котором закончилось плавление. Отличие от случая трех ТО заключается только в том, что здесь в каждой фазе цикла процесс вымораживания идет в пяти ТО, а процесс плавления в двух. Устройство работает аналогично и при других кратных соотношениях числа ТО: 5:2, 10:4, 15:6 и т.д. Consider another example, when the ratio of the time of freezing and melting is fractional, for example 1: 0.4. Representing it in the form of a simple fraction 1: 0.4 10: 4 5: 2, we obtain, similarly to the previous example, the required minimum number of MOTs seven simultaneously included in all three circuits (Fig. 2). Thus, a seven-phase freezing and melting cycle of ice is carried out in the device, and in each TO five seventh cycles (five phases) are freezing the so-called freezing half-cycle, and two seventh cycles (two phases) are melting half-melting. The device works in the same way as shown for a three-phase cycle. With each new phase, one of the TO in which the freezing ended is disconnected from the freezing process, and one of the TO in which the melting ended is connected to the freezing process. The difference from the case of three TO is only that here, in each phase of the cycle, the freezing process takes place in five TO, and the melting process in two. The device works similarly with other multiple ratios of the TO number: 5: 2, 10: 4, 15: 6, etc.

Кроме того, из фиг. 2 хорошо видна суть заявленного способа, показанная через схему разделения и движения потоков хладагента на примере контура 1. После форконденсатора 3 происходит первое разделение потока хладагента на два первичных составляющих потока, направляемые через переключатели 55, 56 в ТО 47, 48, в которых они отдают тепло льду, намороженному из раствора на поверхности ТО. После ТО 47, 48 эти потоки хладагента через переключатели 63, 65 направляют на вторичное разделение с образованием пяти вторичных составляющих потоков, дросселируемых соответственно в дросселях 7, 8, 9, 53, 54. После ТО 4, 5, 6, 49, 50 эти пять составляющих потоков вновь объединяются в единый поток хладагента и подаются на вход компрессора 2. Разделение потоков раствора и теплоносителя на составляющие потоки происходит аналогично тому, как это показано на фиг. 1. In addition, from FIG. 2, the essence of the claimed method is clearly visible, shown through the separation and movement of the refrigerant flows as an example of circuit 1. After the pre-condenser 3, the first separation of the refrigerant flow into two primary components of the flow, sent through switches 55, 56 to TO 47, 48, in which they give warm ice frozen from a solution on the surface of the TO. After TO 47, 48, these refrigerant flows through the switches 63, 65 are directed to the secondary separation with the formation of five secondary component flows, throttled respectively in the chokes 7, 8, 9, 53, 54. After TO 4, 5, 6, 49, 50 these the five component streams are again combined into a single refrigerant stream and fed to the inlet of compressor 2. Separation of the solution and coolant flows into component flows occurs similarly to that shown in FIG. 1.

В момент времени, изображенный на фиг. 2, в роли ТО-плавителей выступают ТО 47, 48, а остальные в роли ТО-испарителей. В следующей фазе в роли ТО-плавителей выступают ТО 48, 49, потом 49, 50 и т.д. по замкнутому кругу, т. е. процесс имеет циклический характер. Это дает возможность выполнить устройство в компактном виде, изображенном на фиг. 3 с образованием замкнутых проточных контуров 69, 70 и 71 по хладагенту. Замкнутые проточные контуры по раствору и по теплоносителю вокруг ТО 4, 5, 6 на основе линейных трубопроводов 76, 77 и 78, 79 имеют аналогичный характер. Замкнутый контур 68 не является проточным, так как перегорожен переключателями потоков. На фиг. 3 показана та же самая фаза процесса, что и на фиг. 1: за потоками хладагента можно проследить по направлению стрелок, руководствуясь вышеприведенным описанием процессов к фиг. 1. At the point in time shown in FIG. 2, TO 47, 48 act as TO-melters, and the rest as TO-evaporators. In the next phase, the TO-melters are TO 48, 49, then 49, 50, etc. in a vicious circle, i.e., the process has a cyclical nature. This makes it possible to execute the device in the compact form shown in FIG. 3 with the formation of closed flow paths 69, 70 and 71 of the refrigerant. Closed flow paths along the solution and along the coolant around TO 4, 5, 6 based on linear pipelines 76, 77 and 78, 79 are of a similar nature. Closed loop 68 is not flow-through because it is blocked by flow switches. In FIG. 3 shows the same phase of the process as in FIG. 1: refrigerant flows can be monitored in the direction of the arrows, guided by the above process description of FIG. 1.

На фиг. 4 показан более упрощенный и компактный вариант устройства (по сравнению с фиг. 3), в котором замкнутые проточные контуры 69, 70, 71 по хладагенту выполнены в виде соединительных узлов 80,81, 82 соответственно. Аналогичные узлы получаются и для замкнутых контуров по раствору и по теплоносителю. Такое решение позволяет организовать компактный циклический агрегат. Направление потоков легко проследить по стрелкам. In FIG. 4 shows a more simplified and compact version of the device (compared with FIG. 3), in which the closed flow paths 69, 70, 71 of the refrigerant are made in the form of connecting nodes 80,81, 82, respectively. Similar nodes are obtained for closed circuits in the solution and in the coolant. This solution allows you to organize a compact cyclic unit. The direction of flows is easy to follow along the arrows.

Таким образом, по сравнению с прототипом в способе ускоряется плавление льда, а в устройстве исключается второй конденсатор при сохранении двухстадийности охлаждения потока хладагента и сокращается число ТО-испарителей, приходящихся на один ТО-плавитель, что все вместе и определяет положительный эффект. Thus, in comparison with the prototype, the method accelerates the melting of ice, and the device eliminates the second condenser while maintaining the two-stage cooling of the refrigerant stream and reduces the number of TO-evaporators per one TO-melter, which together determines the positive effect.

Непрерывное поступление талой воды от расплавленного льда позволяет установке работать с ограниченным подводом воды извне или вообще без него, что особенно важно для работы в засушливых районах. При помощи вентилей 44, 45 часть полученной в устройстве нагретой воды используется для очередного плавления льда, а часть отводится потребителю (а может и вся вода отводиться потребителю, а плавление осуществляться только горячим хладагентом), т.е. устройство может работать по непрерывному замкнутому циклу с самообеспечением и обеспечением потребителя по воде. The continuous flow of melt water from the molten ice allows the unit to work with a limited supply of water from the outside or without it at all, which is especially important for working in arid areas. Using valves 44, 45, part of the heated water obtained in the device is used for the next melting of ice, and part is discharged to the consumer (or maybe all water is discharged to the consumer, and melting is carried out only by hot refrigerant), i.e. the device can operate in a continuous closed cycle with self-sufficiency and providing the consumer with water.

Предназначенность устройства для осуществления способа состоит в том, что поток хладагента разделяют на составляющие потоки перед дросселированием и дважды, после чего их вновь объединяют в единый поток. Кроме того, вход и выход каждого ТО могут менять свою функцию на противоположную, т.е. вход становится выходом, а выход становится входом в зависимости от протекания соответствующего процесса: вымораживания или плавления. The purpose of the device for implementing the method is that the refrigerant stream is divided into component streams before throttling and twice, after which they are again combined into a single stream. In addition, the input and output of each TO can change their function to the opposite, i.e. the input becomes the output, and the output becomes the input depending on the course of the corresponding process: freezing or melting.

Технико-экономические преимущества изобретения состоят в повышении эффективности охлаждения паров хладагента и ускорения плавления льда в способе, что приводит к упрощению устройства, заключающемуся в исключении второго конденсатора, что, однако, сохраняет двухстадийный характер процесса охлаждения горячих паров хладагента, а также к дальнейшему упрощению конструкции сокращению числа ТО при одинаковой с прототипом производительности по льду. Кроме того, с помощью замкнутых контуров и соединительных узлов удалось сделать устройство более простым и компактным. The technical and economic advantages of the invention are to increase the cooling efficiency of the refrigerant vapor and to accelerate the melting of ice in the method, which simplifies the device by eliminating the second condenser, which, however, preserves the two-stage nature of the process of cooling hot refrigerant vapor, as well as further simplifying the design reducing the number of TO with the same performance with ice on the prototype. In addition, using closed loops and connecting nodes, it was possible to make the device simpler and more compact.

Экономическая эффективность изобретения заключается в том, что в устройстве возросло число ТО с намораживанием льда, приходящихся на один ТО с плавлением льда, т. е. повышена производительность устройства по льду и соответственно по отделенной воде и нагретому теплоносителю на один ТО. The economic efficiency of the invention lies in the fact that the device has increased the number of MOT with freezing of ice attributable to one MOT with melting ice, i.e., the productivity of the device on ice and, accordingly, on separated water and heated coolant per MOT is increased.

Цель достигается тем, что поток хладагента перед дросселированием и дважды разделяется на составляющие потоки и может направляться в ТО как со стороны выхода (до дросселирования), так и со стороны входа (после дросселирования). The goal is achieved by the fact that the refrigerant stream before throttling and is divided twice into component flows and can be directed to the maintenance both from the outlet side (before throttling) and from the inlet side (after throttling).

Claims

1. A method of heat transformation during desalination and concentration of solutions by freezing, including compression of the refrigerant, two-stage cooling and condensation, throttling and evaporation of the compressed refrigerant, heating of the coolant, separation of the flows of refrigerant, solution and the separated part of the coolant into predetermined quantities of component streams and their subsequent combination into single ones flows, supply and cooling of the initial solution, freezing of ice from it and melting of ice with constituent flows of refrigerant and heat carrier, respectively while at the same time the quantities of the constituent flows of the refrigerant and the heat carrier are determined from the ratio of the durations of the freezing and melting processes of ice, presented in the form of a simple fraction, and the processes of freezing and melting of ice are carried out with a time shift equal to the quotient of dividing the time of one full cycle by the sum of the numerator and denominator the specified simple fraction, the conclusion of a concentrated solution and a heated coolant to the consumer, characterized in that, in order to increase efficiency by using components x refrigerant flows to accelerate the melting of ice, double the separation of the refrigerant flows before it is throttled into predetermined numbers of component streams, the first separation being carried out after the first cooling and condensation of the refrigerant, the second separation after its second cooling and condensation, at the same time as the refrigerant additionally melting the ice , and after the second separation, throttling and evaporation of the obtained secondary components of the refrigerant flows are carried out, while t he components of the refrigerant flows in the first and second divisions are set respectively the numerator and denominator of said fraction simple.

2. The method according to p. 1, characterized in that, in order to improve the quality of the frozen ice, the solution is heated before it is frozen.

3. Combined heat pump for heat transformation during desalination and concentration of solutions by freezing, containing a refrigerant circuit, including a compressor in series, a condenser and a predetermined number of mutually connected heat exchangers, the outputs of which are connected to the compressor inlet through the refrigerant, and the refrigerant inlets are installed main flow switches interconnected by pipelines, throttle communicated by refrigerant output with one of the main flow switches, the circulation circuit of the solution, including the pump of the solution, and the circulation circuit of the coolant, including the pump of the coolant and the first heat exchanger-cooler, moreover, the heat exchangers are connected to the circuits of the solution and the coolant in parallel with their inputs and outputs through the flow switches respectively for the solution and the coolant, and the cooling line of the initial solution with the first and second heat exchangers-coolers sequentially installed in it, the concentrated discharge line solution and coolant to the consumer, characterized in that, in order to simplify the design and increase productivity, the exits of the heat exchangers through the refrigerant through additional flow switches are connected to the output of the condenser, the main choke is independently connected to one of the main flow switches, and connected to the rest of the main flow switches one additional choke, and the inputs of all chokes are directly communicated with each other, as well as with other additional flow switches installed in pipelines that communicate with the adjacent main flow switches, while the pre-condenser is connected through the coolant to the coolant circulation circuit.

4. The pump according to claim 3, characterized in that the main and other additional flow switches, together with an additional docking flow switch, are connected by pipelines to form a closed loop, and the inputs of the additional heat exchanger flow switches, as well as other inputs of the same switches, as well as inputs and the outputs of all the switches of the flow of heat exchangers in the solution and in the coolant are connected respectively to each other by means of corresponding closed flow paths.

5. The pump according to claim 4, characterized in that all closed flow paths for the refrigerant, solution and coolant are made in the form of corresponding connecting nodes.

6. The pump according to PP.3 to 5, characterized in that the second heat exchanger-cooler is included in the circulation circuit of the solution.