RU2083933C1

RU2083933C1 - Method of cooling products of articles, refrigerating plant for realization of this method and its distributing manifold

Info

Publication number: RU2083933C1
Application number: RU95101670A
Authority: RU
Inventors: Н.Х. Ванинский; М.С. Рыжик; В.Б. Козловский; Л.Е. Поляков
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Криогенная технология"
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95101670A

Abstract

FIELD: refrigerating plants for cooling products with cryogenic fluid. SUBSTANCE: liquid cooling agent is taken from reservoir and is fed to heat exchanger through pipe line fitted with shut-off valve; cooling agent is heated in heat exchanger and is evaporated by heat of medium contained in chamber. Cooling agent is directed to chamber by common flow which is then divided into two separate flows having parallel sections over entire perimeter of chamber. Vapor-and-liquid mixture thus formed is fed inside chamber by means of atomizers towards heat exchanger in parallel jets under pressure, transversely and in parallel with ceiling of chamber towards colder common flow of cooling agent. "Hot" end of heat exchanger is located opposite "cold" end of manifold. Thus working mixture formed in chamber is circulated transversely; circulation is closed and unidirectional. Atomizers of distributing manifold are made in form of ejectors. Each ejector has one central active nozzle connected to cooler source of cooling agent and at least one active peripheral nozzle connected to manifold. EFFECT: enhanced efficiency. 10 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к способам охлаждения (установкам для их осуществления и распределительным коллекторам таких установок), при которых различные продукты или изделия, находящиеся в замкнутом объеме охлаждают с помощью криогенной жидкости, подаваемой в данный объем, нагреваемой, испаряемой и образующей с газовой средой, находящейся в этом объеме различные циркуляционные контуры, омывающие помещенные в объеме продукты или изделия. The invention relates to refrigeration, and more specifically to cooling methods (installations for their implementation and distribution manifolds of such installations), in which various products or products located in a closed volume are cooled using a cryogenic liquid supplied to this volume, heated, evaporated and forming with the gaseous medium located in this volume various circulating circuits washing products or products placed in the volume.

Известны способы охлаждения продуктов или изделий, помещенных в камеру путем направления в эту камеру жидкого хладагента с одновременным его подогревом и частичным испарением теплом находящейся в камере среды, подачи внутрь камеры параллельными струями под давлением парожидкостной смеси хладагента, ее испарения и эжектирования ею окружающей газовой среды с последующей продольной циркуляцией образовавшейся газовой смеси. В указанном способе парожидкостную смесь подают внутрь камеры вдоль поточному перекрытию (см. патент Великобритании N 2060821 кл. F 25 D3/10 1981). Каких-либо более конкретных данных о характере циркуляции образовавшейся рабочей смеси описание патента не содержит. В данном случае скорость продольной циркуляции будет низкой, а ее равномерность также невысока, в частности из-за отсутствия коллекторов для распределения смеси хладагента. Known methods of cooling products or products placed in the chamber by directing liquid refrigerant into this chamber while simultaneously heating and partially evaporating with heat the medium in the chamber, supplying the chamber with parallel jets under pressure of a vapor-liquid mixture of refrigerant, evaporating it and ejecting the surrounding gas medium with it subsequent longitudinal circulation of the resulting gas mixture. In this method, a vapor-liquid mixture is fed into the chamber along the flow ceiling (see UK patent N 2060821 CL F 25 D3 / 10 1981). The patent description does not contain any more specific data on the nature of the circulation of the resulting working mixture. In this case, the longitudinal circulation rate will be low, and its uniformity is also low, in particular due to the lack of collectors for the distribution of the refrigerant mixture.

Известны и способы охлаждения продуктов или изделий, помещенных в камеру с образованием пристеночных зазоров, путем направления в эту камеру жидкого хладагента с одновременным его подогревом и частичным испарением теплом находящейся в камере среды, подачи внутрь камеры параллельными струями под давлением парожидкостной смеси хладагента, ее испарения и эжектирования ею окружающей газовой среды с последующей поперечной циркуляцией образовавшейся рабочей смеси через пристеночные зазоры, причем хладагент направляют в камеру вначале общим, а затем двумя автономными потоками, имеющими параллельные участки (см. авторское свидетельство N 1204888, кл. F 25 B 19/00 1986). В указанном способе автономные потоки направляют не по всему периметру камеры, а парожидкостную смесь подают в камеру сверху вниз параллельно боковым стенам камеры. Из описания указанного авторского свидетельства можно лишь четко судить о поперечном движении образовавшейся рабочей смеси в боковых пристеночных зазорах камеры, перемещение смеси в этих зазорах осуществляют двумя параллельными потоками. Как будут вести себя эти потоки в зоне днища камеры и, особенно, в зоне осевого продольного разреза определить по данным описания не представляется возможным, очевидно лишь что в этих зонах при столкновении двух противоположных (направленных встречно один другому) потоков возможно образование застойных ("мертвых") зон со скоростью циркуляции, равной нулю, равномерность циркуляции также будет недостаточной из-за того, что автономные потоки не распределены по всему периметру камеры, а также потому, что парожидкостную смесь подают в камеру сверху вниз параллельно боковым стенкам. Known methods of cooling products or products placed in the chamber with the formation of wall gaps, by directing liquid refrigerant into this chamber with its simultaneous heating and partial evaporation of heat from the medium in the chamber, supplying parallel to the chamber with parallel jets under pressure of a vapor-liquid mixture of refrigerant, its evaporation and her ejection of the surrounding gas medium, followed by transverse circulation of the resulting working mixture through the wall gaps, and the refrigerant is directed into the chamber first about common, and then two autonomous streams having parallel sections (see copyright certificate N 1204888, class F 25 B 19/00 1986). In this method, autonomous flows are directed not along the entire perimeter of the chamber, but the vapor-liquid mixture is fed into the chamber from top to bottom parallel to the side walls of the chamber. From the description of the indicated copyright certificate, one can only clearly judge the transverse movement of the resulting working mixture in the lateral wall gaps of the chamber; the mixture is moved in these gaps by two parallel flows. It will not be possible to determine how these flows will behave in the area of the bottom of the chamber and, especially, in the area of the axial longitudinal section, it is only obvious that in these areas when two opposite (opposite directions to one another) flows collide, stagnant ("dead" ") zones with a circulation speed equal to zero, the uniformity of circulation will also be insufficient due to the fact that autonomous flows are not distributed around the entire perimeter of the chamber, and also because the vapor-liquid mixture is fed into the chamber with erhu downwards parallel to the side walls.

Задача изобретения разработка способа, обеспечивающего наиболее эффективный режим охлаждения при наименьшем перепаде температур по объему камеры. The objective of the invention is the development of a method that provides the most efficient cooling mode with the least temperature difference in the chamber volume.

Технический результат повышение скорости и равномерности циркуляции рабочей смеси по объему камеры. The technical result is an increase in the speed and uniformity of circulation of the working mixture in the chamber volume.

Данный технический результат достигается тем, что в способе охлаждения продуктов или изделий, помещенных в камеру с образованием пристеночных зазоров путем направления в эту камеру жидкого хладагента с одновременным его подогревом и частичным испарением теплом находящейся в камере среды, подачи внутрь камеры параллельными струями под давлением парожидкостной смеси хладагента, ее испарения и эжектирования ею окружающей газовой среды с последующей поперечной циркуляцией образовавшейся рабочей смеси через пристеночные зазоры, причем хладагент направляют в камеру вначале общим, а затем двумя автономными потоками, имеющими параллельные участки; автономные потока хладагента направляют по всему периметру камеры, а парожидкостную смесь подают в камеру поперечно и параллельно потолочному перекрытию в сторону наиболее холодного общего потока хладагента, причем поперечную циркуляцию образовавшейся рабочей смеси осуществляют замкнутой и однонаправленной по всему периметру камеры. This technical result is achieved by the fact that in the method of cooling products or products placed in the chamber with the formation of wall gaps by directing liquid refrigerant into this chamber with its simultaneous heating and partial evaporation of heat from the medium in the chamber, supplying the chamber with parallel jets under pressure of a vapor-liquid mixture refrigerant, its evaporation and its ejection of the surrounding gas medium with subsequent transverse circulation of the resulting working mixture through wall gaps, and the refrigerant is directed into the chamber at first by common, and then by two autonomous flows having parallel sections; Autonomous refrigerant flow is directed around the entire perimeter of the chamber, and the vapor-liquid mixture is fed into the chamber transversely and parallel to the ceiling to the side of the coldest total refrigerant flow, and the transverse circulation of the resulting working mixture is closed and unidirectional around the entire perimeter of the chamber.

Данный технический результат достигается также тем, что в способе, характеризуемом вышеперечисленными существенными признаками, параллельные участки автономных потоков хладагента направляют вдоль одной из стен камеры при противолежании наиболее нагретого участка одного из потоков наименее нагретому участку второго потока, а нагрев хладагента ведут при минимальной разности температур рабочей среды внутри камеры, не превышающей 4^oC.This technical result is also achieved by the fact that in the method characterized by the above essential features, parallel sections of autonomous refrigerant flows are directed along one of the walls of the chamber when the most heated section of one of the flows is opposite to the least heated section of the second stream, and the refrigerant is heated at a minimum temperature difference of the working environment inside the chamber, not exceeding 4 ^o C.

Все перечисленные существенные признаки находятся в причинно-следственной связи. All of the essential features listed are in a causal relationship.

Известны холодильные установки, содержащие камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный подводящим трубопроводом через запорный клапан с теплообменником, размещенным в верхней части камеры, который, в свою очередь, (через эжектор) соединен с распределительным коллектором (коробом), снабженным распылителями (соплами) для раздачи подогретого хладоагента под избыточным давлением (см. авт. св. N 1330424, кл. F 25 D3/10 1987). В данной установке коллектор и теплообменник расположены в одной зоне камеры, вспомогательный коллектор отсутствует, что не обеспечивает создания равномерной по температуре рабочей смеси по всему объему камеры. Known refrigeration units containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a supply pipe through a shut-off valve to a heat exchanger located in the upper part of the chamber, which, in turn, (through an ejector) is connected to a distribution manifold (duct), equipped with nebulizers (nozzles) for dispensing heated refrigerant under excess pressure (see ed. St. N 1330424, class F 25 D3 / 10 1987). In this installation, the collector and the heat exchanger are located in the same zone of the chamber; the auxiliary collector is absent, which does not ensure the creation of a uniform temperature mixture throughout the chamber volume.

Известны также холодильные установки, содержащие камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный подводящим трубопроводом через запорный клапан с теплообменником, размещенным в верхней части камеры, который, в свою очередь, соединен с распределительным коллектором, снабженным распылителями (форсунками) для раздачи подогретого хладагента под избыточным давлением и вспомогательный коллектор для раздачи парожидкостной смеси, установленный параллельно распределительному коллектору (см. авт. св. N 1204888, кл. F 25 B 19/00 1986). В данной установке теплообменник (испарительный трубопровод) расположен между коллекторами (которые, в свою очередь, размещены по противолежащим стенкам камеры) и перед ними по ходу движения хладагента, причем каждый коллектор снабжен своими распылителями и против "холодного" (или "горячего") конца одного коллектора расположен аналогичный "холодный" конец второго коллектора. Данная установка также не обеспечит равномерности, т.к. симметричное расположение и аналогичное выполнение коллекторов, а также теплоизолированное выполнение теплообменника (испарительного трубопровода) потребует высокого расхода хладагента, который испаряется лишь на 30% что (наряду с неэффективной циркуляцией рабочей смеси) не обеспечит создание равномерной рабочей смеси по всему объему камеры. Also known are refrigeration units containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a supply pipe through a shut-off valve to a heat exchanger located in the upper part of the chamber, which, in turn, is connected to a distribution manifold equipped with sprayers (nozzles) for distribution of heated refrigerant under excess pressure and an auxiliary manifold for distributing a vapor-liquid mixture, installed parallel to the distribution manifold (see watts. binding. N 1204888, cl. F 25 B 19/00 1986). In this installation, a heat exchanger (evaporation pipe) is located between the collectors (which, in turn, are located on the opposite walls of the chamber) and in front of them along the direction of the refrigerant, each collector equipped with its own nozzles and against the “cold” (or “hot”) end one collector has a similar "cold" end to the second collector. This setting also does not provide uniformity, as the symmetrical arrangement and similar design of the collectors, as well as the thermally insulated design of the heat exchanger (evaporation pipeline) will require a high flow rate of refrigerant, which evaporates only by 30%, which (along with inefficient circulation of the working mixture) will not ensure the creation of a uniform working mixture throughout the chamber volume.

Задача изобретения создание установки, обеспечивающей наиболее эффективный режим охлаждения при наименьшем перепаде температур по объему камеры. The objective of the invention is the creation of an installation that provides the most efficient cooling mode with the lowest temperature difference in the chamber volume.

Технический результат, достигаемый изобретением, повышение равномерности температуры рабочей смеси по всему объему камеры. The technical result achieved by the invention, increasing the uniformity of the temperature of the working mixture throughout the chamber.

Данный технический результат достигается тем, что в холодильной установке, содержащей камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный подводящим трубопроводом через запорный клапан с теплообменником, размещенным в верхней части камеры, который, в свою очередь, соединен с распределительным коллектором, снабженным распылителями для раздачи подогретого хладагента под избыточным давлением, и вспомогательный коллектор, установленный параллельно распределительному коллектору; теплообменник и распределительный коллектор размещены по противолежащим сторонам камеры один против другого и распылители коллектора направлены в сторону теплообменника, при этом "горячий" конец теплообменника расположен против "холодного" конца распределительного коллектора, а "холодный" конец теплообменника против "горячего" конца распределительного коллектора, а вспомогательный коллектор установлен на одной стороне камеры с распределительным коллектором, соединен с распылителями распределительного коллектора и подсоединен к подводящему трубопроводу на участке между запорным клапаном и теплообменником через регулирующий орган. This technical result is achieved in that in a refrigeration unit containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a supply pipe through a shut-off valve to a heat exchanger located in the upper part of the chamber, which, in turn, is connected to a distribution manifold, equipped with nozzles for dispensing heated refrigerant under overpressure, and an auxiliary manifold mounted parallel to the distribution manifold; the heat exchanger and the distribution manifold are placed on opposite sides of the chamber one against the other and the manifold nozzles are directed towards the heat exchanger, with the "hot" end of the heat exchanger located against the "cold" end of the distribution manifold, and the "cold" end of the heat exchanger against the "hot" end of the distribution manifold, and the auxiliary collector is installed on one side of the chamber with the distribution manifold, connected to the atomizers of the distribution manifold and connected to the lead pipe in the area between the shutoff valve and the heat exchanger through the regulatory body.

Данный технический результат достигается также тем, что в холодильной установке, характеризуемой перечисленными существенными признаками, подводящий трубопровод снабжен обводной магистралью имеющей свой запорный клапан, причем эта магистраль одним концом встроена в подводящий трубопровод на участке за его запорным клапаном, а вторым во вспомогательный трубопровод на участке за регулирующим органом; распылители распределительного коллектора выполнены в виде эжекторов, вспомогательный коллектор размещен от распределительного коллектора на расстоянии, равном 2 8 условных диаметров последнего, вспомогательный коллектор выполнен теплоизолированным. This technical result is also achieved by the fact that in a refrigeration unit characterized by the essential features listed above, the inlet pipe is equipped with a bypass line having its own shut-off valve, and this line is integrated at one end in the inlet pipe in the section behind its shut-off valve and the other in the auxiliary pipe in the section for the regulatory body; distribution manifold sprays are made in the form of ejectors, the auxiliary manifold is placed from the distribution manifold at a distance equal to 2 8 nominal diameters of the latter, the auxiliary manifold is thermally insulated.

Известны распределительные коллекторы холодильной камеры, содержащие корпус, снабженный параллельно расположенными распылителями парожидкостной смеси хладагента под давлением (см. авт.св. N 1330424, кл. F 25 D 3/110 1987). На входе в данный коллектор установлен эжектор выполненный с двумя активными последовательно расположенными центральными соплами. О конкретном выполнении и взаимном расположении сопел судить из описания указанного авторского свидетельства судить невозможно. Можно лишь констатировать, что ни одно из сопел не подсоединено к распределительному коллектору. Данный коллектор характеризуется достаточно низким напором распределяемой парожидкостной смеси из-за того, что эжектор и сопла не в состоянии обеспечить высоконапорную подачу смеси в камеру. Known distribution manifolds of the refrigerating chamber, comprising a housing provided with parallel-mounted atomizers of a vapor-liquid mixture of refrigerant under pressure (see ed. St. N 1330424, class F 25 D 3/110 1987). An ejector made with two active sequentially located central nozzles is installed at the entrance to this collector. It is impossible to judge the specific implementation and mutual arrangement of the nozzles from the description of the specified copyright certificate. We can only state that none of the nozzles are connected to the distribution manifold. This collector is characterized by a sufficiently low pressure of the distributed vapor-liquid mixture due to the fact that the ejector and nozzles are not able to provide a high-pressure supply of the mixture to the chamber.

Известны также распределительные коллекторы холодильной камеры, содержащие корпус, снабженный параллельно расположенными распылителями парожидкостной смеси хладоагента под давлением (см. авт. св. N 1204888, кл. F 25 B 19/00 1986). В данном коллекторе распылители выполнены в виде форсунок. Однако и этот коллектор не обеспечивает в должной степени напора парожидкостной смеси хладагента из-за того, что отсутствует эффект эжектирования. Distribution manifolds of a refrigerating chamber are also known, comprising a housing provided with parallel-mounted sprayers of a vapor-liquid mixture of a refrigerant under pressure (see ed. St. N 1204888, class F 25 B 19/00 1986). In this collector, nozzles are made in the form of nozzles. However, this collector does not provide a sufficient degree of pressure of the vapor-liquid mixture of the refrigerant due to the fact that there is no ejection effect.

Задача изобретения создание распределительного коллектора с эжекторами в качестве распылителей парожидкостной смеси, обеспечивающими максимальный напор этой смеси от двух источников. The objective of the invention is the creation of a distribution manifold with ejectors as atomizers of the vapor-liquid mixture, providing the maximum pressure of this mixture from two sources.

Технический результат, достигаемый изобретением, повышение напора распределяемого хладагента. The technical result achieved by the invention, increasing the pressure of the distributed refrigerant.

Этот технический результат достигается тем, что в распределительном коллекторе холодильной камеры, содержащем корпус, снабженный параллельно расположенными распылителями парожидкостной смеси хладагента, каждый распылитель выполнен в виде эжектора, имеющего одно центральное активное сопло и по крайней мере одно периферийное активное сопло, причем периферийное сопло соединено с самим распределительным коллектором, а центральное снабжено профилированным переходником соединенным с более холодным источником хладагента. This technical result is achieved by the fact that in the distribution manifold of the refrigerating chamber, comprising a housing provided with parallel-arranged nebulizers of the vapor-liquid mixture of refrigerant, each atomizer is made in the form of an ejector having one central active nozzle and at least one peripheral active nozzle, the peripheral nozzle being connected to the distribution manifold itself, and the central one is equipped with a profiled adapter connected to a cooler source of refrigerant.

Данный результат, в частности случае, достигается также тем, что в распределительном коллекторе, характеризуемом вышеперечисленными признаками, площадь центрального активного сопла больше площади периферийного активного сопла в 1,5-2,5 раза. This result, in particular, is also achieved by the fact that in the distribution manifold characterized by the above features, the area of the central active nozzle is 1.5-2.5 times larger than the area of the peripheral active nozzle.

На фиг.1 схематически показана описываемая установка в плане; на фиг.2 - та же установка в продольном разрезе, показывающая движение хладагента до распылителей; на фиг. 3 та же установка в аксонометрии, иллюстрирующая распределение (циркуляцию) рабочей смеси по объему камеры (показанное стрелками); на фиг. 4 поперечный разрез этой же установки, также иллюстрирующий циркуляцию рабочей смеси через пристеночные зазоры камеры (показанную стрелками); на фиг.5 выполнение распределительного коллектора и его эжектора в поперечном разрезе; на фиг.6 участки камеры с эжектором, иллюстрирующие характер циркуляции в камере (с двойным эжектированием находящейся в камере среды, показанным стрелками). Figure 1 schematically shows the described installation in plan; figure 2 is the same installation in longitudinal section, showing the movement of the refrigerant to the nozzles; in FIG. 3 the same installation in a perspective view illustrating the distribution (circulation) of the working mixture over the chamber volume (shown by arrows); in FIG. 4 is a cross-sectional view of the same installation, also illustrating the circulation of the working mixture through the wall gaps of the chamber (shown by arrows); figure 5 the implementation of the distribution manifold and its ejector in cross section; in Fig.6 sections of the chamber with an ejector, illustrating the nature of the circulation in the chamber (with double ejection of the medium in the chamber, shown by arrows).

Холодильная установка содержит теплоизолированную камеру 1 и примыкающий к камере отсек 2 для размещения источника жидкого хладагента (в частном случае двух сдвоенных цистерн 3, выполненных по типу сосудов Дюара). Возможны варианты выполнения установки, когда для размещения жидкого хладагента (преимущественно азота) не потребуется отдельный отсек, а также варианты иного выполнения цистерн, например без вакуумной изоляции, имеющейся в сосудах Дюара. Сдвоенные цистерны снабжены переточной магистралью 4, к которой примыкают подводящий трубопровод 5, имеющий в зоне соединения с магистралью 4 запорный клапан 6. В свою очередь трубопровод 5 соединен с расположенным в верхней части камеры теплообменником 7, который в частном случае выполнен в виде оребренной трубы путем соединения двух профилированных листов, причем ребра теплообменника расположены одно относительно другого под углом 120^o, и одно ребро направлено вертикально вверх. Этот теплообменник может иметь и другое широко известное выполнение. Теплообменник 7 трубопроводом 8 соединен с распределительным коллектором 9 (также расположенным в верхней части камеры), который снабжен распылителями для подачи подогретого хладагента под давлением, выполненными в виде эжекторов 10. Распылители могут быть выполнены и по-другому, например в виде форсунок. Параллельно распределительному коллектору 9 и на одной стороне камеры с ним и в верхней ее части установлен вспомогательный коллектор 11, который снабжен теплоизоляцией 12 (В некоторых вариантах теплоизоляции может не быть). Этот коллектор 11 посредством профилированных переходников 13 соединен с эжекторами 10 и подсоединен к подводящему трубопроводу 5 посредством вспомогательного трубопровода 14 через регулирующий орган 15 (В качестве такого органа используется преимущественно электромагнитный клапан). Подводящий трубопровод 5 снабжен также обводной магистралью 16, имеющий свой запорный клапан 17. Эта магистраль 16 встроена в подводящий трубопровод 5 одним концом за его запорным клапаном 6, а вторым
во вспомогательный трубопровод 14 за регулирующим органом 15. Наиболее оптимальное расстояние между вспомогательным 11 и распределительным коллектором 9 лежит в пределах 2 8 условиях диаметров последнего. Это расстояние найдено опытно-расчетным путем.The refrigeration unit contains a thermally insulated chamber 1 and a compartment 2 adjacent to the chamber for accommodating a source of liquid refrigerant (in the particular case of two twin tanks 3 made according to the type of Dewar vessels). Installation options are possible when a separate compartment is not required to accommodate liquid refrigerant (mainly nitrogen), as well as options for another design of tanks, for example, without the vacuum insulation available in Dewar vessels. The double tanks are equipped with a transfer line 4, to which a supply pipe 5 is adjacent, having a shut-off valve 6 in the zone of connection with the line 4. In turn, the pipe 5 is connected to a heat exchanger 7 located in the upper part of the chamber, which in a particular case is made in the form of a finned tube the connection of two profiled sheets, and the ribs of the heat exchanger are located relative to each other at an angle of 120 ^o , and one rib is directed vertically upward. This heat exchanger may have another well-known implementation. The heat exchanger 7 is connected by a pipe 8 to a distribution manifold 9 (also located in the upper part of the chamber), which is equipped with sprayers for supplying heated refrigerant under pressure, made in the form of ejectors 10. The sprayers can also be made differently, for example, in the form of nozzles. Parallel to the distribution manifold 9 and on one side of the chamber with it and in its upper part, an auxiliary collector 11 is installed, which is provided with thermal insulation 12 (In some embodiments, there may be no thermal insulation). This collector 11 is connected by means of profiled adapters 13 to the ejectors 10 and connected to the supply pipe 5 by means of an auxiliary pipe 14 through a regulating organ 15 (mainly an electromagnetic valve is used as such an organ). The supply pipe 5 is also provided with a bypass line 16 having its own shut-off valve 17. This line 16 is built into the supply pipe 5 at one end behind its shut-off valve 6, and the second
into the auxiliary pipeline 14 behind the regulatory body 15. The most optimal distance between the auxiliary 11 and the distribution manifold 9 lies within 2 8 conditions of the diameters of the latter. This distance was found experimentally.

Теплообменник 7 и распределительный коллектор 9 размещены по противолежащим сторонам камеры ( в ее верхней части) один против другого, а распылители (эжектора 10) направлены в сторону теплообменника. The heat exchanger 7 and the distribution manifold 9 are placed on opposite sides of the chamber (in its upper part) one against the other, and the nebulizers (ejector 10) are directed towards the heat exchanger.

По длине распределительный коллектор 9 и теплообменник 7 условно имеют "горячий" и "холодный" концы. Свободный конец 18 коллектора и конец 19 теплообменника 7 (где хладагент имеет более высокую температуру) будут "горячими", а конец 20 распределительного коллектора 9, примыкающий к трубопроводу 8, и конец 21 теплообменника (где хладагент имеет менее высокую температуру) "холодными". При этом "горячий" конец 18 распределительного коллектора 9 лежит против "холодного" конца 21 теплообменника 7, соответственно "холодный" конец 20 против "горячего" конца 19. The length of the distribution manifold 9 and the heat exchanger 7 conventionally have "hot" and "cold" ends. The free end 18 of the manifold and the end 19 of the heat exchanger 7 (where the refrigerant has a higher temperature) will be “hot”, and the end 20 of the distribution manifold 9 adjacent to the pipe 8 and the end 21 of the heat exchanger (where the refrigerant has a lower temperature) will be “cold”. In this case, the "hot" end 18 of the distribution manifold 9 lies against the "cold" end 21 of the heat exchanger 7, respectively, the "cold" end 20 against the "hot" end 19.

Внутри камеры 1 расположен охлаждаемый объект 22. В качестве объекта 22 используются преимущественно продукты такие, как мясо, рыба, фрукты, овощи. В некоторых случаях объектом 22 могут быть и изделия, например, в тех случаях, когда камера служит экспериментальной установкой для определения оптимальных температур внутри нее. Сама камера имеет потолочное перекрытие 23, стены 24 и днище 25. Охлажденный объект 22 помещен в камеру с образованием межстеночных зазоров: верхнего 26 (между потолочным перекрытием 23 и объектом 22), боковых 27 (между стенами 24 и объектом 22) и нижнего 28. Inside the chamber 1 there is a cooled object 22. As an object 22, mainly products such as meat, fish, fruits, vegetables are used. In some cases, objects 22 can also be objects, for example, in those cases when the camera serves as an experimental setup for determining the optimal temperatures inside it. The chamber itself has a ceiling 23, walls 24 and a bottom 25. The cooled object 22 is placed in the chamber with the formation of inter-wall gaps: the upper 26 (between the ceiling 23 and the object 22), the side 27 (between the walls 24 and the object 22) and the lower 28.

Распределительный коллектор имеет цилиндрический корпус 29 (трубу), снабженный параллельно расположенными эжекторами 10. Каждый эжектор выполнен с одним центральным активным соплом 30 и двумя активными периферийными соплами 31, равномерно расположенными на одном радиусе от активного сопла. Возможен вариант выполнения эжектора с одним или тремя и более активными периферийными соплами. Центральное сопло 30 через профилированный переходник 13 соединено с более холодным источником (по сравнению с самим распределительным коллектором) хладагента, в частности с теплоизолированным вспомогательным коллектором 11. Источники могут быть и другими, в частности различные емкости, трубопроводы и т. п. Периферийные сопла 31 через промежуточную камеру 32 и отверстия 33 соединены с корпусом 29 коллектора. В средней части эжектор имеет камеру 34 смещения с окнами (не показаны) для подбора газовой среды из камеры 1, а на выходе цилиндро-коническое сопло 35. Площадь (поперечное сечение) центрального активного сопла больше площади периферийного сопла в 1,5 2,5 раза. Оптимальность такого соотношения найдена опытно-расчетным путем. The distribution manifold has a cylindrical body 29 (pipe) equipped with parallel arranged ejectors 10. Each ejector is made with one central active nozzle 30 and two active peripheral nozzles 31 uniformly spaced from the active nozzle. An embodiment of an ejector with one or three or more active peripheral nozzles is possible. The central nozzle 30 is connected through a profiled adapter 13 to a cooler source (in comparison with the distribution manifold itself) of the refrigerant, in particular to a thermally insulated auxiliary manifold 11. The sources can be different, in particular various containers, pipelines, etc. Peripheral nozzles 31 through the intermediate chamber 32 and the holes 33 are connected to the housing 29 of the collector. In the middle part, the ejector has a displacement chamber 34 with windows (not shown) for selecting a gas medium from chamber 1, and a cylinder-conical nozzle 35 at the outlet. The area (cross section) of the central active nozzle is 1.5 2.5 more than the area of the peripheral nozzle times. The optimality of this ratio was found experimentally.

Работа холодильной установки. The work of the refrigeration unit.

Описывается вариант установки с азотом в качестве хладагента с продуктом в качестве охлаждаемого объекта. The installation option with nitrogen as a refrigerant with the product as a refrigerated object is described.

Жидкий азот подается из одной из цистерн 3, проходит по переточной магистрали 4 и общим потоком (при открытом клапане 6) подается по подводящему трубопроводу 5. Затем хладагент подается двумя автономными потоками: одним через теплообменник 7, трубопровод 8 к распределительному коллектору 9, вторым через вспомогательный трубопровод 14 к вспомогательному коллектору 11. На этом пути жидкий азот с помощью тепла, передаваемого находящейся в камере 1 газовой средой, нагревается и испаряется. Из эжекторов 10 коллектора 9 хладагент подается в камеру в виде пара, при этом температура подогретого хладагента, подаваемого по переходникам 13 в эжекторы 10, ниже температуры хладагента, находящегося в коллекторе 9, благодаря тому, что трубопровод 14 не имеет теплообменника (иначе оребренного участка), а коллектор 11 выполнен теплоизолированным. Паровая фаза подается из эжекторов в верхний зазор 26 параллельно и поперечно потолочному перекрытию 23. При этом благодаря выполнению распылителей в виде эжекторов происходит двойное эжектирование рабочей смеси, находящейся в камере 1 (через окна эжекторов и через межстеночные зазоры камеры). Liquid nitrogen is supplied from one of the tanks 3, passes through the transfer line 4 and is supplied through the supply pipe 5 with the general flow (with the valve 6 open). Then the refrigerant is supplied by two independent flows: one through the heat exchanger 7, pipe 8 to the distribution manifold 9, and the second through auxiliary pipeline 14 to the auxiliary manifold 11. In this way, liquid nitrogen is heated and evaporated with the help of the heat transferred by the gas medium contained in the chamber 1. From the ejectors 10 of the manifold 9, the refrigerant is supplied to the chamber in the form of steam, while the temperature of the heated refrigerant supplied through the adapters 13 to the ejectors 10 is lower than the temperature of the refrigerant in the manifold 9, due to the fact that the pipe 14 does not have a heat exchanger (otherwise a finned section) and the collector 11 is made insulated. The vapor phase is supplied from the ejectors to the upper gap 26 in parallel and transversely to the ceiling 23. In this case, due to the design of the ejectors in the form of ejectors, the working mixture located in chamber 1 is double ejected (through the windows of the ejectors and through the inter-wall gaps of the chamber).

Благодаря расположению коллектора 9 и теплообменника 7 один против другого с направлением эжекторов 10 в сторону теплообменника, в камере созданы наиболее благоприятные условия конвекции, образующейся в камере рабочей смеси, с обеспечением ее поперечной однонаправленной циркуляции через межстеночные зазоры параллельными потоками (равными числу эжекторов) с высокой скоростью и высокой степенью равномерности. Этому же способствует и взаимное расположение вспомогательного и распределительного коллекторов. При необходимости увеличения расхода автономного потока к вспомогательному коллектору (если необходимо понизить температуру подогретого хладагента в коллекторе и увеличить его расход) открывается запорный клапан 17 и поток хладагента поступает через обводную магистраль 16 и далее по вспомогательному трубопроводу 14 в коллектор 11. Процесс истечения паровой фазы из эжекторов 10 и процесс циркуляции рабочей смеси будет аналогичен вышеописанному. Due to the location of the collector 9 and the heat exchanger 7 one against the other with the direction of the ejectors 10 towards the heat exchanger, the most favorable conditions for convection created in the chamber of the working mixture are created in the chamber, ensuring its transverse unidirectional circulation through the interwall gaps in parallel flows (equal to the number of ejectors) with high speed and a high degree of uniformity. The mutual arrangement of auxiliary and distribution collectors also contributes to this. If it is necessary to increase the flow rate of the autonomous flow to the auxiliary manifold (if it is necessary to lower the temperature of the heated refrigerant in the collector and increase its flow rate), the shutoff valve 17 opens and the refrigerant flow flows through the bypass line 16 and then through the auxiliary pipeline 14 to the collector 11. The process of expiration of the vapor phase from ejectors 10 and the process of circulation of the working mixture will be similar to the above.

Работа распределительного коллектора. Distribution manifold operation.

В каждый эжектор 10 по периферийным соплам 31 из корпуса 29 коллектора через отверстия 33 и промежуточную камеру 32 подаются струи пара хладагента. Через центральное сопло 30 из более холодного источника хладагента (из вспомогательного коллектора 11) по профилированному переходнику 13 подается смесь паров хладагента с жидкой фазой. Через окна камеры 34 смещения в эжектор поступает газовая среда (рабочая смесь) из камеры 1, затем через цилиндро-коническое сопло 35 смесь газовой среды и паров хладагента поступает в камеру 1, обеспечивая двойной подсос рабочей смеси из камеры 1 и соответственно ее однонаправленную поперечную циркуляцию поперечными потоками (по числу эжекторов) через межстеночные зазоры 26, 27, 28. A stream of refrigerant vapor is supplied to each ejector 10 through peripheral nozzles 31 from the manifold body 29 through openings 33 and the intermediate chamber 32. Through a central nozzle 30 from a colder source of refrigerant (from auxiliary collector 11), a mixture of refrigerant vapor with a liquid phase is supplied through a profiled adapter 13. Through the windows of the displacement chamber 34, a gaseous medium (working mixture) enters from the chamber 1 into the ejector, then through a cylinder-conical nozzle 35 a mixture of the gas medium and refrigerant vapors enters the chamber 1, providing a double suction of the working mixture from chamber 1 and, accordingly, its unidirectional transverse circulation transverse flows (according to the number of ejectors) through the interwall gaps 26, 27, 28.

Осуществление способа. The implementation of the method.

Перед осуществлением способа охлаждения продуктов или изделий, как такового, необходимо вывести установку на рабочий режим. Это достигается тем, что жидкий хладагент (преимущественно азот) направляет в коллекторы 9, 11 по трубопроводам 5, 8, 14 и по обводной магистрали 16 при открытых клапанах 6, 17 и регулирующем органе 15. Вывод установки на режим осуществляет при загруженном в центр камеры охлаждаемом объекте 22 (преимущественно продукте) с образованием межстеночных зазоров. При этом через распылители (эжекторы 10) в камеру поступает парожидкостная смесь хладагента (преимущественно пар), которая, попадая на продукт, охлаждает его. При этом, в камере достигается заданная температура (например, в пределах от -2 до +2^oC) и, таким образом, холодильная установка выведена на режим. Далее в зависимости от того какая температура в камере нужна для охлаждения продукта, устанавливается конкретная температура охлаждения: +2.-4^oC для фруктов, овощей и т.п. -18.-20^oC для мяса, рыбы и т.п. Можно установить также режим для охлаждения изделий с целью нахождения оптимальных размеров камеры и ее элементов.Before implementing the method of cooling products or products, as such, it is necessary to bring the installation into operation. This is achieved by the fact that the liquid refrigerant (mainly nitrogen) directs to the manifolds 9, 11 through pipelines 5, 8, 14 and along the bypass line 16 with open valves 6, 17 and the regulating body 15. The installation is switched on when the chamber is loaded in the center of the chamber cooled object 22 (mainly the product) with the formation of inter-wall gaps. In this case, a vapor-liquid mixture of refrigerant (mainly steam) enters the chamber through nebulizers (ejectors 10), which, falling on the product, cools it. At the same time, the set temperature is reached in the chamber (for example, in the range from -2 to +2 ^o C) and, thus, the refrigeration unit is put into operation. Further, depending on what temperature in the chamber is needed to cool the product, a specific cooling temperature is set: + 2.-4 ^o C for fruits, vegetables, etc. -18.-20 ^o C for meat, fish, etc. You can also set the mode for cooling products in order to find the optimal size of the camera and its elements.

При первом режиме клапан 6 открыт, клапан 17 закрыт, а регулирующий орган 15 установлен на заданный режим. In the first mode, valve 6 is open, valve 17 is closed, and regulator 15 is set to a predetermined mode.

При втором режиме открыты клапаны 6, 17, а регулирующий орган 15 также установлен на заданный режим. In the second mode, the valves 6, 17 are open, and the regulatory body 15 is also set to a predetermined mode.

При осуществлении любого режима жидкий хладагент направляют и испаряют с помощью тепла находящейся в камере газовой среды. В начале жидкий хладагент направляют общим потоком по трубопроводу 5. Затем одним автономным потоком через теплообменник 7 направляют в распределительный коллектор 9, в котором большая часть хладагента испарится, благодаря предварительному интенсивному теплообмену в теплообменнике 7. Вторым автономным потоком по трубопроводу 14 хладагента будет поступать во вспомогательный коллектор 11, в котором количество неиспаренного хладагента будет больше, чем в коллекторе 9, благодаря отсутствию теплообменника и благодаря выполнению коллектора 11 теплоизолированным. Таким образом, автономные потоки направляют по всему периметру камеры, что позволит более эффективно использовать тепло находящейся в камере 1 газовой среды. В зоне расположения коллекторов 9, 11 автономные потоки имеют параллельные участки. Регулировочный орган 15 автоматически настраивают на заданную пропускную способность (заданный режим), тем самым регулируя поступление в камеру более "холодного" хладагента, и в конечном итоге, устанавливая в ней заданную температуру. Далее из распылителей (эжекторов 10) хладагент (по периферийным соплам 31 из коллектора 9 и по центральному соплу 30 из коллектора 11) поступает в камеру 1, где окончательно испаряется и испаренными струями эжектирует окружающую (находящуюся в камере) газовую среду, причем число струй соответствует числу эжекторов. При этом, парожидкостную смесь из эжекторов подают в камеру поперечно и параллельно потолочному перекрытию 23 (благодаря том, что эжекторы расположены параллельно потолочному перекрытию в сторону теплообменника) и в сторону наиболее холодного общего потока, подаваемого по трубопроводу 5. При этом будет осуществлена поперечная циркуляция образовавшейся рабочей смеси (смеси паров хладагента и газа, находящегося в камере) через пристеночные зазоры 26, 27, 28, циркуляция будет замкнутой и однонаправленной по всему периметру камеры. In any mode, the liquid refrigerant is directed and evaporated using the heat of the gas medium in the chamber. At the beginning, the liquid refrigerant is directed by a common stream through the pipeline 5. Then, by a single autonomous stream through the heat exchanger 7, it is directed to the distribution manifold 9, in which most of the refrigerant is vaporized due to preliminary intensive heat exchange in the heat exchanger 7. The second autonomous stream through the pipeline 14 of the refrigerant will enter the auxiliary a collector 11, in which the amount of unevaporated refrigerant will be greater than in the collector 9, due to the absence of a heat exchanger and due to the design of the collector 11 thermally insulated. Thus, autonomous flows are directed around the entire perimeter of the chamber, which will allow more efficient use of the heat in the gas medium 1. In the area of the collectors 9, 11, autonomous flows have parallel sections. The adjusting body 15 is automatically tuned to a predetermined throughput (predetermined mode), thereby regulating the entry of more “cold” refrigerant into the chamber, and ultimately, setting a predetermined temperature in it. Then, from the atomizers (ejectors 10), the refrigerant (through the peripheral nozzles 31 from the collector 9 and through the central nozzle 30 from the collector 11) enters the chamber 1, where it finally evaporates and vaporizes the gas medium surrounding the (in the chamber), and the number of jets corresponds to the number of ejectors. In this case, the vapor-liquid mixture from the ejectors is fed into the chamber transversely and parallel to the ceiling 23 (due to the fact that the ejectors are parallel to the ceiling towards the heat exchanger) and towards the coldest total flow supplied through the pipeline 5. In this case, the resulting circulation will be transverse the working mixture (a mixture of refrigerant vapor and gas in the chamber) through the wall gaps 26, 27, 28, the circulation will be closed and unidirectional around the entire perimeter of the chamber.

Естественно, что в камере будет иметь место тепловая конвекция, напор которой соизмерим с энергией струй паров хладагента (напор паров хладагента составляет примерно 50% напора тепловой конвекции). Поскольку направления тепловой конвекции и поперечной циркуляции совпадают благодаря описанному движению автономных потоков, то обеспечивается высокая степень равномерности температур рабочей смеси по всему объему камеры. Параллельные участки автономных потоков хладагента (участки с коллекторами 9 и 11) направляют вдоль одной из стен камеры при противолежании наиболее нагретого участка одного из потоков наименее нагретому участку второго потока, что также способствует равномерности распределения температуры рабочей смеси. Naturally, thermal convection will take place in the chamber, the pressure of which is comparable with the energy of the jets of refrigerant vapor (the pressure of the refrigerant vapor is approximately 50% of the pressure of thermal convection). Since the directions of thermal convection and transverse circulation coincide due to the described motion of autonomous flows, a high degree of uniformity of the temperature of the working mixture over the entire volume of the chamber is ensured. Parallel sections of autonomous refrigerant flows (sections with collectors 9 and 11) are directed along one of the chamber walls when the most heated section of one of the flows is opposite to the least heated section of the second stream, which also contributes to the uniform distribution of the temperature of the working mixture.

При необходимости получить в камере более низкую температуру открывают клапан 17 и увеличивают подачу хладагента по обводной магистрали 16 к вспомогательному коллектору. If it is necessary to obtain a lower temperature in the chamber, open the valve 17 and increase the flow of refrigerant along the bypass line 16 to the auxiliary manifold.

Все распределение хладагента по потокам ведут автоматически в зависимости от заданного режима и температуры внутри камеры: автоматически открывают и закрывают клапаны 6, 17, автоматически устанавливают пропускную способность регулирующего органа 15. При этом нагрев хладагента ведут при минимальной разности температур внутри камеры, не превышающей 4^oC.All distribution of the refrigerant in the flows is carried out automatically, depending on the set mode and temperature inside the chamber: the valves 6, 17 are automatically opened and closed, the capacity of the regulating organ 15 is automatically set. At the same time, the refrigerant is heated at a minimum temperature difference inside the chamber not exceeding 4 ^o C.

Автоматика в данной заявке не раскрыта, поскольку не является предметом изобретения, а осуществлять способ можно и вручную, однако это будет связано с большими трудозатратами. Automation in this application is not disclosed, since it is not the subject of the invention, and the method can be carried out manually, however, this will be associated with large labor costs.

В настоящее время проведен полный тепловой расчет предложенного способа, холодильной установки и ее коллектора, подтверждающий экономическую эффективность группы изобретений. Также осуществлен рабочий проект холодильной установки и проведены испытания некоторых ее узлов, подтверждающие ее эффективность. Currently, a complete thermal calculation of the proposed method, the refrigeration unit and its collector, confirming the economic efficiency of the group of inventions. Also, a working draft of the refrigeration unit was carried out and tests of some of its units were carried out, confirming its effectiveness.

Claims

1. The method of cooling products or products placed in the chamber with the formation of wall gaps, by directing liquid refrigerant into this chamber with its simultaneous heating and evaporation by heat of the medium in the chamber, supplying parallel to the chamber with parallel jets under pressure of a vapor-liquid mixture of refrigerant, its evaporation and ejection the surrounding gas medium with subsequent transverse circulation of the resulting working mixture through wall gaps, and the refrigerant is directed into the chamber first by common, and then two onomic flows having parallel sections, characterized in that the autonomous flows of the refrigerant are directed around the entire perimeter of the chamber, and the vapor-liquid mixture is fed into the chamber transverse and parallel to the ceiling in the direction of the coldest total refrigerant flow, and the transverse circulation of the resulting working mixture is closed and unidirectional the entire perimeter of the camera.

2. The method according to claim 1, characterized in that the parallel sections of the autonomous flows of the refrigerant are directed along one of the walls of the chamber when the most heated section of one of the flows is opposite to the least heated section of the second stream.

3. The method according to p. 1, characterized in that the heating of the refrigerant is carried out at a minimum temperature difference of the working medium inside the chamber, not exceeding 4 ^o C.

4. A refrigeration unit containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a supply pipe through a shut-off valve to a heat exchanger located in the upper part of the chamber, which is connected to a distribution manifold equipped with atomizers for dispensing heated refrigerant under overpressure, and auxiliary collector mounted parallel to the distribution manifold, characterized in that it is equipped with an auxiliary pipeline with a regulating gan, with the heat exchanger and distribution manifold placed on opposite sides of the chamber one against the other, the manifold nozzles are directed towards the heat exchanger, while the "hot" end of the heat exchanger is located against the "cold" end of the distribution manifold, and the "cold" end of the heat exchanger is against the "hot" end distribution manifold, while the auxiliary manifold is mounted on one side of the chamber with the distribution manifold, connected to the atomizers of the distribution manifold a and is connected to the supply pipe in the area between the shut-off valve and the heat exchanger by means of an auxiliary pipe through a regulating body.

5. The installation according to claim 4, characterized in that the inlet pipe is provided with a bypass line having its own shut-off valve, and this line is integrated at one end in the inlet pipe in the section behind its shut-off valve, and the second in the auxiliary pipe in the section behind the regulatory body.

6. Installation according to claim 4, characterized in that the distribution manifold atomizers are made in the form of ejectors.

7. Installation according to claim 4, characterized in that the auxiliary collector is placed from the distribution manifold at a distance equal to 2 8 nominal diameters of the latter.

8. Installation according to claim 4, characterized in that the auxiliary collector is thermally insulated.

9. The distribution manifold of the refrigeration unit, comprising a housing provided with parallel-mounted nebulizers of a vapor-liquid mixture of refrigerant under pressure, characterized in that each atomizer is made in the form of an ejector having one central active nozzle and at least one peripheral active nozzle, the peripheral nozzle being connected to distribution manifold, and the central nozzle is equipped with a profiled adapter connected to a cooler source of refrigerant.

10. The collector according to claim 9, characterized in that the passage area of the central active nozzle is 1.5 to 2.5 times greater than the passage area of the peripheral active nozzle.