RU2170890C1 - Пароротационная холодильная машина - Google Patents

Пароротационная холодильная машина Download PDF

Info

Publication number
RU2170890C1
RU2170890C1 RU2000119958A RU2000119958A RU2170890C1 RU 2170890 C1 RU2170890 C1 RU 2170890C1 RU 2000119958 A RU2000119958 A RU 2000119958A RU 2000119958 A RU2000119958 A RU 2000119958A RU 2170890 C1 RU2170890 C1 RU 2170890C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
condenser
evaporator
heat
diameter
insulating member
Prior art date
Application number
RU2000119958A
Other languages
English (en)
Inventor
Н.В. Камышанченко
Геннадий Владимирович Маханьков
Иван Владимирович Рыжков
Н.А. Чеканов
Original Assignee
Белгородский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белгородский государственный университет filed Critical Белгородский государственный университет
Priority to RU2000119958A priority Critical patent/RU2170890C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2170890C1 publication Critical patent/RU2170890C1/ru

Links

Landscapes

  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Пароротационная холодильная машина периодического действия состоит из испарителя и конденсатора, жестко соединенных термоизолирующим элементом. Теплота испарения переносится рабочим телом из испарителя в конденсатор при вращении. Расположенный под конденсатором испаритель, конденсатор и термоизолирующий элемент выполнены цилиндрической формы с возможностью вращения вокруг центральной общей оси. Диаметр конденсатора больше диаметра испарителя в 10-12 раз. Диаметр испарителя больше диаметра термоизолирующего элемента в 1,5-2 раза. Дно конденсатора выполнено в виде усеченного конуса с углом наклона 1,5-3° с возможностью периодического слива рабочего тела в виде конденсата без переноса теплоты конденсации в испаритель. Боковые стенки испарителя и конденсатора имеют внешнее оребрение. Конденсатор снабжен радиальными пластинами. Использование изобретения позволит упростить конструкцию холодильной машины и получить низкие температуры без дополнительных затрат энергии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Предлагаемое устройство относится к области холодильной техники, в частности к бытовым и промышленным холодильникам, тепловым насосам, кондиционерам.
Известные в этой области устройства, как правило, работают на фреонах [1-3] , что является их основным недостатком, т.к. установлено разрушающее действие фреонов на озоновый слой атмосферы Земли и в соответствии с Монреальским протоколом запрещена разработка и производство приборов и устройств, работающих на фреонах [4].
Известны устройства для передачи теплоты, работающие на принципе изменения агрегатного состояния промежуточного теплоносителя, переносящего тепло из горячей зоны в холодную. К ним относятся тепловые трубы [5], центробежные тепловые трубы [6].
За прототип принято устройство "Теплопереносящий воздушный кондиционер/тепловая труба" [7] , содержащее изолированную трубку с прямой средней частью, которая служит для транспортировки теплоносителя из испарителя в конденсатор и расположена рядом с осью вращения, а конденсатором и испарителем являются колена трубки, расположенные на разных расстояниях от оси вращения, причем испаритель находится ближе, чем конденсатор.
При вращении указанной трубки вокруг оси вращения создается разность давлений в испарителе и конденсаторе, и рабочее тело в виде пара переходит в конденсатор. При этом испарительное колено охлаждается и, в случае работы устройства в качестве кондиционера, на него подается воздух для охлаждения. После полного перехода рабочего тела в конденсатор в устройстве предусмотрен процесс ретранспортировки рабочего тела обратно в испаритель. Для этого на конденсаторное колено направляется подогретый воздух и рабочее тело вновь в виде пара возвращается в испаритель, полностью перенося обратно всю теплоту испарения, поэтому рассматриваемое устройство не может быть использовано в качестве холодильника.
Другим недостатком является то, что для функционирования указанного устройства требуются дополнительные затраты энергии, т.к. для его работы необходим подвод тепла. Для увеличения эффективности работы вышеуказанного устройства, авторы предлагают увеличивать количество как изолированных трубок в тепловой трубе, так и количество самих тепловых труб, что усложняет конструкцию. Кроме того, устройство по патенту США [7] использует в качестве рабочего тела запрещенные фреоны или токсичный диоксид серы.
Предлагаемым изобретением решается задача использования в качестве рабочего тела как высококипящих (tкип > 0oC), так и низкокипящих (tкип < 0oC) веществ, среди которых имеются экологически безопасные, например, такие как спирты и их водные растворы. Одновременно упрощается конструкция холодильной машины и достигаются требуемые низкие температуры без дополнительных затрат энергии.
Для достижения указанного технического результата предлагается устройство, содержащее жестко соединенные цилиндрические испаритель, конденсатор и расположенный между ними цилиндрический термоизолирующий элемент, выполненный в виде патрубка. Отличительным признаком предлагаемой холодильной машины является то, что, во-первых, диаметр конденсатора больше диаметра испарителя, а диаметр испарителя больше диаметра теплоизолирующего патрубка. Во-вторых, вращение всего устройства осуществляется вокруг оси, проходящей через центр симметрии устройства. В-третьих, ретранспортировка рабочего тела из конденсатора в испаритель осуществляется при прекращении вращения устройства не в виде пара, как в устройстве по патенту США, а в виде конденсата, поэтому для возвращения рабочего тела в испаритель не требуется дополнительного подвода энергии. Таким образом, через термоизолирующий патрубок рабочее тело переносит теплоту испарения в конденсатор при вращении машины, а при прекращении вращения конденсат сливается в испаритель без переноса теплоты конденсации. Для полного слива конденсата днище конденсатора выполнено в виде усеченного конуса. Кроме того, в конденсаторе для увеличения эффективности конденсации имеются радиальные пластины, а для улучшения теплообмена стенки испарителя и конденсатора снабжены внешним оребрением.
На чертеже представлен поперечный и продольный разрезы пароротационной холодильной машины.
Холодильная машина включает в себя испаритель 1, который жестко соединен при помощи термоизолирующего патрубка 2 с конденсатором 3. Конденсатор снабжен радиальными пластинами 4 и расположен над испарителем, причем конденсатор и испаритель имеют внешнее оребрение 5. Испаритель, конденсатор и термоизолирующий элемент выполнены цилиндрической формы с возможностью вращения вокруг центральной общей оси, диаметр конденсатора больше диаметра испарителя в 10-12 раз, диаметр испарителя больше диаметра термоизолирующего элемента в 1,5-2 раза, а дно конденсатора выполнено в виде усеченного конуса с углом наклона 1,5 - 3o.
Холодильная машина работает следующим образом. При вращении устройства за счет ротации паров хладагента в конденсаторе создается перепад давления между испарителем и конденсатором. Известно, что давление p газа во внешнем силовом поле с потенциальной энергией U определяется формулой p=p0exp(-U/kT),
где p0 - давление при нулевом значении потенциальной энергии,
Т - температура в градусах Кельвина,
k - постоянная Больцмана.
При вращении конденсатора с парами хладагента вследствие центробежной силы возникает радиальный градиент давления, зависящий от круговой частоты ω и радиуса R. Таким образом, давление в приосевой области конденсатора понизится, а на боковых стенках повысится. Если температура стенки конденсатора будет равна или ниже равновесной при данном давлении p, то пар будет конденсироваться. При этом выделится теплота конденсации Q. Соответственно при понижении давления в испарителе жидкий хладагент будет интенсивно испаряться и температура в испарителе понизится до равновесной, соответствующей давлению в приосевой области. После испарения всего жидкого хладагента из испарителя привод отключается автоматически, вращение прекращается, и конденсат сливается обратно в испаритель, благодаря выполненному в виде усеченного конуса днищу конденсатора.
Поскольку теплота конденсации Q в диапазоне рабочих температур ΔT много больше теплоты q жидкого конденсата, равной произведению теплоемкости на разность температур q = Cp • ΔT, где Cp - теплоемкость, то температура испарителя в зависимости от применяемого хладагента может достигать желаемых низких значений, если устройство работает как холодильная машина. Например, используемый в качестве хладагента этиловый спирт при температуре 40oC имеет теплоту конденсации, равную Q = 1013 кДж/кг, а его теплоемкость Cp = 2,33 кДж/(кг • град), то при разности температур между испарителем и конденсатором ΔT = 60o теплота конденсата определяется величиной q = 2,33 • 60 = 140 кДж/кг, т.е. в испаритель возвращается не более 20% теплоты конденсации Q и температура в испарителе достигает 20oC ниже нуля.
Так как температура замерзания водного раствора спирта должна быть ниже температуры, создаваемой в испарителе, для получения желаемых температур в испарителе рекомендуется использовать растворы спиртов с концентрацией не менее 50%.
Так как предлагаемое устройство не содержит разделяющих контур элементов - дросселирующего органа, вакуумного насоса или компрессора, то оно по сути представляет собой бесконтурную холодильную машину. Это значительно упрощает конструкцию, повышает ее надежность, долговечность, снижает габариты, металлоемкость и стоимость изготовления. Причем предлагаемая холодильная машина не будет уступать фреоновым холодильникам по таким параметрам, как безопасность, экономичность, простота конструкции, технологичность изготовления. Особенно эффективны такие машины будут в холодильниках, тепловых насосах и кондиционерах высокой производительности.
Литература
1. Быков А. В. и др. Холодильные компрессоры. Справочник. Москва, "Колос", 1992.
2. Вейнберг Б.С., Вайн Л.Н. Бытовые компрессионные холодильники. Москва, "Пищевая промышленность", 1974.
3. Доссат P. Дж. Основы холодильной техники. Москва, "Легкая и пищевая промышленность", 1984.
4. Быков А. В., Калнинь И.М., Сапронов В.И. Программа перехода на озонобезопасные хладагенты. Холодильная техника, N 10, 1991, с. 2.
5. Авторское свидетельство СССР N 452743, кл. F 25 В 15/00, 1974 г.
6. Авторское свидетельство СССР N 476433, кл. F 28 D 15/00, 1976 г.
7. Патент США N 4438636, МКИ F 25 B 3/00, F 25 B 29/00, 1984 г.

Claims (2)

1. Пароротационная холодильная машина периодического действия, состоящая из испарителя и конденсатора, жестко соединенных между собою термоизолирующим элементом, выполненная с возможностью переноса рабочим телом теплоты испарения из испарителя в конденсатор при вращении, отличающаяся тем, что расположенный под конденсатором испаритель, конденсатор и термоизолирующий элемент выполнены цилиндрической формы с возможностью вращения вокруг центральной общей оси, диаметр конденсатора больше диаметра испарителя в 10 - 12 раз, диаметр испарителя больше диаметра термоизолирующего элемента в 1,5 - 2 раза, а дно конденсатора выполнено в виде усеченного конуса с углом наклона 1,5 - 3o с возможностью периодического слива рабочего тела в виде конденсата без переноса теплоты конденсации в испаритель.
2. Холодильная машина по п.1, отличающаяся тем, что боковые стенки испарителя и конденсатора имеют внешнее оребрение, а конденсатор снабжен радиальными пластинами.
RU2000119958A 2000-07-26 2000-07-26 Пароротационная холодильная машина RU2170890C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119958A RU2170890C1 (ru) 2000-07-26 2000-07-26 Пароротационная холодильная машина

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119958A RU2170890C1 (ru) 2000-07-26 2000-07-26 Пароротационная холодильная машина

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2170890C1 true RU2170890C1 (ru) 2001-07-20

Family

ID=20238410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000119958A RU2170890C1 (ru) 2000-07-26 2000-07-26 Пароротационная холодильная машина

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2170890C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493505C2 (ru) * 2007-07-31 2013-09-20 Бернхард АДЛЕР Способ преобразования тепловой энергии при низкой температуре в тепловую энергию при относительно высокой температуре при помощи механической энергии и наоборот

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493505C2 (ru) * 2007-07-31 2013-09-20 Бернхард АДЛЕР Способ преобразования тепловой энергии при низкой температуре в тепловую энергию при относительно высокой температуре при помощи механической энергии и наоборот

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4454456B2 (ja) 水蒸気圧縮冷凍機の冷凍システム
CN101191679A (zh) 利用非共沸混合致冷剂的制冷装置
CN105865064A (zh) 一种冷柜制冷循环系统
Eames et al. An experimental investigation into the integration of a jet-pump refrigeration cycle and a novel jet-spay thermal ice storage system
JPH0423185B2 (ru)
JP2014102030A (ja) ヒートポンプ給湯装置
RU2170890C1 (ru) Пароротационная холодильная машина
TW514716B (en) Stirling cooling apparatus, cooler, and refrigerator
US4207748A (en) Heat exchange device and method
CN116222157A (zh) 冻干机
KR100859354B1 (ko) 보텍스 튜브를 이용한 증기 압축식 냉동장치
KR100518842B1 (ko) 냉장고의 이슬맺힘 방지장치
RU65193U1 (ru) Холодильная машина
RU2168584C2 (ru) Устройство для аккумуляции холода
JPH01114639A (ja) ヒートパイプ式蓄熱水槽装置
KR19990004819A (ko) 냉각시스템용 냉각장치
JPH08178445A (ja) ヒートポンプ式空気調和機
Thu et al. A Study on COP of Existing Ice Plant
RU128922U1 (ru) Холодильная машина
KR100436935B1 (ko) 과냉각응축기 일체형 증발기
JPH06307725A (ja) 空気調和機
Kumar et al. Experimentation and Performance Evaluation of Heat Recovery from Domestic Refrigerator
SU1211546A1 (ru) Бытовой холодильник
JP2004069276A (ja) 廃熱回収式冷却システム
JPH0737867B2 (ja) 二元式極低温冷凍機における霜取り装置

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100727

PD4A Correction of name of patent owner