RU2188367C2 - Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом цикле - Google Patents

Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом цикле Download PDF

Info

Publication number
RU2188367C2
RU2188367C2 RU99117144/06A RU99117144A RU2188367C2 RU 2188367 C2 RU2188367 C2 RU 2188367C2 RU 99117144/06 A RU99117144/06 A RU 99117144/06A RU 99117144 A RU99117144 A RU 99117144A RU 2188367 C2 RU2188367 C2 RU 2188367C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
refrigerant
container
circulation cycle
refrigeration unit
Prior art date
Application number
RU99117144/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99117144A (ru
Inventor
Кнут БАККЕН
Original Assignee
Норильд Ас
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 Норильд Ас filed Critical Норильд Ас
Publication of RU99117144A publication Critical patent/RU99117144A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2188367C2 publication Critical patent/RU2188367C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/16—Receivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/22—Refrigeration systems for supermarkets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23—Separators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный контур, заполнена холодильным агентом, например двуокисью углерода, который при температуре окружающей среды имеет давление насыщения выше, чем максимальное рабочее давление в холодильном цикле. В случае, например, нерабочего периода или аварии давление в циркуляционном цикле может поддерживаться ниже максимального рабочего давления за счет конденсации парообразного холодильного агента на поверхности жидкого холодильного агента, содержащегося в термоизолированном контейнере. Использование термоизолированного контейнера позволит снизить капитальные затраты на всю установку. Запуск установки после нерабочего периода или аварии обеспечивается посредством регулировочных вентелей, при помощи которых создают контролируемое падение давления в изолированном контейнере. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Description

Изобретение относится к холодильной установке, имеющей замкнутый циркуляционный цикл и заполненной холодильным агентом, предназначенным для теплопередачи, причем этот холодильный агент при атмосферном давлении имеет давление насыщения, которое выше, чем максимальное рабочее давление в циркуляционном цикле, причем эта холодильная установка состоит по меньшей мере из одного или более испарителей или теплообменников, оборудования для циркуляции холодильного агента и одного или более конденсаторов и также по меньшей мере одного контейнера для холодильного агента, соединенного с холодильным циклом.
В последние годы в связи с заботой об окружающей среде внесены изменения в использование холодильных агентов в холодильных установках/тепловых насосах для, например, прилавков-холодильников гастрономических магазинов, охлаждения воздуха, рефрижераторного транспорта и рефрижераторных камер хранения. Это изменение в первую очередь связано с тем фактом, что громадное большинство синтетических холодильных агентов, которые использовались ранее (например, хлорфторуглероды), при их выделении приводили к ослаблению озонового слоя в стратосфере и что таким образом также повышало ультрафиолетовое излучение. Использование и, следовательно, распространение этих холодильных агентов в настоящее время регулируются международными соглашениями, и в обязательных региональных и международных требованиях указывается, что значительное большинство синтетических холодильных агентов (холодильных агентов CFC) не может быть далее использовано.
Для того, чтобы сопоставить различные холодильные агенты и их влияние на окружающую среду, важно исследовать их потенциал ослабления озонового слоя (ПООС) и потенциал парникового нагрева (ППН). Обзор холодильных агентов, которые обычно применялись в холодильных установках, например, в гастрономических магазинах, приведен в табл.1.
Галоидуглероды могут быть использованы для замены этих холодильных агентов. Они не разрушают озоновый слой, однако все еще способствуют парниковому эффекту.
Примеры этих холодильных агентов приведены в табл.2.
Кроме того, могут быть использованы природные холодильные агенты, такие как, например, аммиак (NН3), двуокись углерода (СО2) и пропан (С8Н8). Эти холодильные агенты фактически не имеют потенциала ослабления озонового слоя и, за исключением двуокиси углерода, они почти не имеют потенциала парникового нагрева. Однако использование СО2 в качестве холодильного агента не может считаться содействующим парниковому эффекту, так как она допускает повторное использование.
Из этих холодильных агентов природного происхождения аммиак и двуокись углерода считаются наиболее подходящими и безопасными для окружающей среды холодильными агентами, которые могут быть использованы. Когда в качестве холодильного агента используется аммиак, применяются известные технологии, которые приспособлены к индивидуальному применению и установке, но эта среда является токсичной и при определенных обстоятельствах является огнеопасной. Это означает, что рассол должен быть использован как вторичный агент для индивидуальных применений в холодильном цикле. То же применимо, когда в качестве холодильного агента используется пропан.
Использование двуокиси углерода в качестве холодильного агента было известно ранее, но когда были введены синтетические холодильные агенты, использование двуокиси углерода для этой цели было значительно уменьшено, что также определялось значительным числом недостатков, связанных с использованием двуокиси углерода в качестве холодильного агента.
Эти недостатки включают тот факт, что интервал температур между критической температурой и так называемой тройной точкой является относительно небольшим по сравнению с традиционными холодильными агентами. Это означает, что когда СО2 используется в обычном процессе охлаждения, двуокись углерода по большей части используется и интервале температур от -50oС (испарение) до - 5oС (конденсация) со значительным коэффициентом полезного действия. Это означает, что двуокись углерода является довольно негибкой для различных применений (температурных уровней). Индивидуальная установка должна, следовательно, быть приспособлена к индивидуальному применению.
Дополнительный недостаток при использовании СО2 в качестве холодильного агента по сравнению с традиционными холодильными установками связан с увеличением давления, которое происходит, когда температура холодильного агента изменяется от рабочей температуры до температуры окружающей среды. При комнатной температуре давление насыщения двуокиси углерода составляет от около 5 до 6 МПа, и это значительно выше, чем рабочее давление в традиционной холодильной установке. Это означает, что в случае аварии давление насыщения возрастет в циркуляционном цикле, как только возрастет температура, и если цикл способен выдерживать давление насыщения при температуре окружающей среды, отдельные компоненты холодильного цикла должны быть сконструированы для этого высокого давления, что означает резкое повышение стоимости по сравнению с традиционными холодильными установками.
В связи с этой проблемой предварительно известно из, например, патента США N 5042262, что в холодильной установке, использующей двуокись углерода как холодильный агент, когда установка не работает, поддерживается давление в холодильном цикле менее чем 1,7 МПа, либо посредством машинного охлаждения холодильного агента в циркуляционном цикле, либо при помощи средства для сброса давления, которое выпускает парообразную двуокись углерода в окружающую среду для того, чтобы отрегулировать давление. В больших установках машинное охлаждение целого холодильного цикла или его частей для понижения давления, когда установка не работает, приводит к значительному повышению стоимости установки и эксплуатации. Если холодильный агент выпускается через предохранительный клапан с целью поддержать давление в холодильном цикле ниже максимального рабочего давления, при этом предполагается добавление нового холодильного агента при запуске установки, что подразумевает добавочные затраты к косвенным затратам на холодильную установку, которая не работает, до повторного заполнения холодильным агентом.
Кроме того, из патента США 4693737 известно использование двуокиси углерода как рассола во вторичном цикле холодильной установки. В этом случае холодильный агент во вторичном цикле хранится в большой емкости в жидком состоянии, и индивидуальные применения цикла охлаждаются посредством испарения жидкой СО2. Емкость поддерживается в охлажденном состоянии посредством первичного цикла, и при возвращении парообразной СО2 во вторичный цикл она конденсируется в контейнере для хранения. Если установка не работает, парообразная СО2, будет конденсироваться на поверхности содержимого контейнера, но после некоторого времени конденсация будет уменьшаться с последующим увеличением давления, которое ограничивается путем выпуска парообразной СО2 из вторичного цикла.
Более того, из патента США 4986086 известна холодильная установка, где холодильный агент, предпочтительно двуокись углерода, используется, когда рекомендуемое максимальное рабочее давление составляет приблизительно 3,5 МПа. Испарение, которое в результате создает дополнительное давление, регулируется путем выпуска СО2 из установки в окружающую среду. Эта вентиляция имеет место главным образом из контейнера в установке, который может воспринимать более высокое давление, чем рабочее давление в остальной части холодильной установки.
Другой двухстадийный процесс охлаждения с использованием двуокиси углерода во вторичном цикле описан в патенте Великобритании 2258298 А. Вторичный цикл в этой системе имеет максимальное рабочее давление приблизительно 3,4 МПа, которое, как указано, выше, чем нормальное в холодильной установке этого типа. Это вызывает специальную конструкцию различных элементов холодильного цикла с целью регулировать это высокое давление. В случае аварии или нерабочего периода не установлено, каким образом решается вопрос с дополнительным повышением давления в результате воздействия температуры окружающей среды.
Чтобы поддержать температуру и, следовательно, давление в контейнере с двуокисью углерода на относительно низком уровне, когда, например, двуокись углерода транспортируется, из WO 88/04007 известна изоляция контейнера, в котором содержится двуокись углерода. Вдобавок к изоляции из WO 93/23117 известно, что предусматривается отдельная холодильная установка, соединенная с контейнером, в котором содержится двуокись углерода, с целью поддержания температуры и, таким образом, давления на оптимальном уровне по отношению к максимальной рабочей температуре в контейнере для хранения.
Использование двуокиси углерода в одном из применений, соединенном с холодильной установкой, в которой двуокись углерода содержится в изолированной емкости, также описано в патенте США 4129432 и патенте США 4407144. В этих установках двуокись углерода выпускается в окружающую среду после испарения.
В Nordic Refrigeration Journal ("Kulde-Skandinavia") 5/96 на страницах от 25 до 28 приведено обсуждение недостатков и преимуществ, которые возникают, когда используют двуокись углерода в качестве холодильного агента, причем указано, что применение двуокиси углерода в холодильных установках требует создания установки для чрезвычайно высокого давления, например от 12 до 14 МПа, и даже при работе при низкой температуре с проектным давлением от 2,5 до 4,0 МПа необходимо устанавливать дополнительное оборудование для того, чтобы найти выход из положения в нерабочей ситуации. Аналогичная проблема также представлена в статье на страницах от 34 до 37 и странице 60 в Nordic Refrigeration Journal ("Kulde-Skandinavia") 4/96. Особое внимание уделено ситуации, которая возникает, когда установка не работает, когда давление насыщения холодильного агента превышает максимальное рабочее давление.
В SE 9202969 описана холодильная установка, в которой контейнер в циркуляционном цикле расположен между первым и вторым средствами для уменьшения давления. Назначением контейнера является сбор холодильного агента для того, чтобы направить его в винтовой компрессор между входным и выходным патрубками компрессора для того, чтобы охладить винтовой компрессор. Кроме того, установлен клапан, который регулирует расход газообразного холодильного агента через проход из контейнера в винтовой компрессор. Контейнер размещен в холодильном цикле, но давление на участках холодильного цикла снижается далее после контейнера при помощи средств для понижения давления, и если система прекращает работу, холодильный агент будет иметь возможность течь обратно в контейнер, поскольку это предполагает температуру окружающей среды, и давление в данных обстоятельствах повышается, вследствие чего газообразный холодильный агент будет иметь возможность конденсироваться на поверхности жидкого холодильного агента в контейнере. Однако это не будет происходить непосредственно из тех частей установки, где давление ниже, т.е. после редукционного клапана давления. Кроме того, нет раскрытия характерных отличительных признаков контейнера или расположения средств регулирования давления, соединенных с ним, которые дают возможность контейнеру быть приемником для парообразного холодильного агента для того, чтобы он мог с большой степенью вероятности конденсироваться на поверхности холодильного агента в контейнере, который впоследствии станет контейнером-хранилищем для холодильного агента в неработающей установке.
В DK 159894В, так же как в вышеупомянутом описании патента Швеции, контейнер также размещен в холодильном цикле. Контейнер разделен на две камеры, и цель этого, как представляется, заключается в том, чтобы была достигнута кратность рециркуляции большая, чем единица, посредством чего жидкость и пар циркулируют вместе в холодильном цикле, что дает лучшую теплопередачу в испарителе. Предусмотрена система клапанов, соединенных с контейнером, которая помогает поддерживать жидкости в отдельных камерах на заданном уровне и также содействует выравниванию давления между камерами. В этой публикации контейнер не сконструирован для возможности приема холодильного агента в парообразной форме с тем, чтобы он впоследствии конденсировался на свободной поверхности холодильного агента, и контейнер таким образом не снабжен средствами, которые необходимы, если контейнер должен выполнять эту функцию.
Задачей изобретения является устранение недостатков, связанных с известным уровнем техники, и холодильная установка отличается в соответствии с изобретением тем, что в ней предусмотрена по меньшей мере одна изолированная емкость для холодильного агента, соединенная с холодильным циклом, причем этот контейнер имеет достаточный размер и изоляцию и достаточно заполнен холодильным агентом в жидкой фазе, так что по меньшей мере часть парообразного холодильного агента в холодильном цикле конденсируется на поверхности жидкости в контейнере, и тем, что давление насыщения в цикле, по существу, не превышает максимального рабочего давления во всем холодильном цикле или в его частях.
Дополнительные конструктивные исполнения холодильной установки излагаются в пунктах формулы изобретения и в последующем описании со ссылками на чертежи.
Настоящее изобретение предусматривает такое решение, которое дает возможность изготовить холодильную установку в основном из традиционных элементов, которые требуются для такого максимального рабочего давления, которое ниже давления насыщения холодильного агента, используемого при температуре окружающей среды. Это имеет место в случае, например, когда двуокись углерода используется как холодильный агент в большинстве примеров, поскольку двуокись углерода при обычной комнатной температуре имеет давление насыщения в диапазоне от 5 до 6 МПа, что выше, чем обычное максимальное рабочее давление для холодильной установки, состоящей из традиционных элементов. Кроме того, настоящее изобретение предусматривает решение, при котором парообразный холодильный агент, который в результате даст повышение давления в холодильной установке, не выпускается через предохранительный клапан, если установка не работает и на нее действует температура окружающей среды. Это избавляет от необходимости повторного заполнения системы охлаждения холодильным агентом перед повторным запуском. Идеальная ситуация в этом случае имеет место, если холодильный агент в случае аварии практически полностью поступает в контейнер без того, чтобы давление превысило максимальное рабочее давление, так что холодильная установка может быть повторно запущена без добавления нового холодильного агента, даже если в продолжение аварии холодильный агент достиг температуры, которая значительно ближе к температуре среды, окружающей установку, чем к температуре холодильного агента. Кроме того, концепция настоящего изобретения ограничена ростом давления в случае аварии, так что если установка запускается повторно после относительно короткого времени, что происходит без выпуска холодильного агента или без того, чтобы давление насыщения холодильного агента превысило максимальное рабочее давление в системе.
Путем размещения в холодильном цикле изолированного контейнера, который является подходящим в отношении размера, изоляции и скорости входа холодильного агента в жидкой фазе, становится возможным в случае аварии поддерживать температуру в контейнере на таком уровне, что парообразный холодильный агент, возвращающийся в контейнер, будет конденсироваться на поверхности жидкой фазы в контейнере и, таким образом, уменьшит повышение давления, связанное с испарением в циркуляционном цикле. Путем конструирования контейнера таким образом, что толщина стенки, изоляция, величина поверхности жидкости и размер емкости во всех отношениях помогают поддерживать температуру в емкости стабильной даже в случае аварии, возможно получить значительно меньший рост давления в единицу времени в цикле, чем путем использования неизолированного контейнера стандартного типа. Кроме того возможно конструировать контейнер таким образом, что весь поток в циркуляционном цикле или его часть конденсируется в контейнере перед тем, как давление насыщения превысит максимальное рабочее давление в цикле, если установка не работает.
В результате холодильная установка, например, для гастрономических магазинов, может быть изготовлена с использованием традиционных элементов для среднего рабочего давления, которое значительно ниже, чем давление насыщения холодильного агента при температуре окружающей среды. В случае аварии в соответствии с изобретением возможно конденсировать парообразный холодильный агент в изолированном контейнере, тем самым поддерживая давление в холодильной установке, которое не превышает максимального рабочего давления.
Если, кроме того, предусмотрены ручные или автоматические клапаны для того, чтобы перекрыть соединения на входе/выходе из контейнера при помощи байпаса из клапанов, в котором предусмотрен контрольный клапан, становится возможным допустить возврат парообразного холодильного агента в изолированный контейнер и его конденсацию для того, чтобы таким образом поддержать давление в циркуляционном цикле, которое ниже, чем максимальное рабочее давление. Могут быть предусмотрены также предохранительные клапаны, которые в случае нежелательного подъема давления в циркуляционном цикле выпускают парообразный холодильный агент в окружающую среду.
Если контейнер сконструирован для более высокого давления, которое ниже, равно или выше давления насыщения холодильного агента, весь холодильный агент или его часть может храниться в контейнере после конденсации в течение различных периодов времени или неопределенно долго.
Запуск после, например, нерабочего периода или аварии обеспечивается при помощи клапанов, которые создают регулируемое падение давления в изолированном контейнере после подъема давления в этом контейнере выше максимального рабочего давления в циклах.
Изобретение будет описано более подробно со ссылками на фиг. 1 - 4, на которых показаны различные конструктивные исполнения концепции изобретения:
фиг.1 изображает обычную холодильную установку в соответствии с изобретением, в которой изолированная емкость используется как приемник низкого давления;
фиг. 2 - установка, в которой холодильный агент циркулирует из контейнера с жидкостью в соответствии с настоящим изобретением посредством насоса или самоциркуляции;
фиг. 3 - установка, аналогичная установке на фиг.2, в которой настоящее изобретение использовано во вторичном цикле;
фиг. 4 - установка, аналогичная установке по фиг. 3, в которой настоящее изобретение использовано во вторичном цикле, причем устройство испарителя/конденсатора может быть сконструировано для более низкого давления, чем давление насыщения холодильного агента при температуре окружающей среды.
На фиг.1 показана холодильная установка, имеющая изолированный контейнер 1 для холодильного агента в жидкой фазе и газообразной фазе, и цикл с патрубком подвода 4 холодильного агента в жидкой фазе к испарителю 2 и затем через рециркуляционный трубопровод 5 в изолированную емкость 1. Из емкости 1 парообразный холодильный агент проходит в компрессор, затем в конденсатор 3 и затем обратно через патрубок подвода 7 в патрубок подвода 4 через теплообменник в изолированной емкости 1. На каждом из соединений трубопроводов, где холодильный агент находится в парообразном состоянии, размещен предохранительный клапан 20, который в случае подъема давления в трубопроводе сверх максимального рабочего давления выпускает парообразный холодильный агент в окружающую среду.
В соответствии с изобретением парообразный холодильный агент в рециркуляционном трубопроводе 5 и патрубке подвода 8 имеет возможность поступить обратно в изолированную емкость 1 и, когда холодильная установка не работает, парообразный холодильный агент будет иметь возможность конденсироваться там же на поверхности холодильного агента в жидкой форме для того, чтобы таким образом поддержать давление насыщения холодильного агента ниже максимального рабочего давления в холодильном цикле без выпуска парообразного холодильного агента через клапаны сброса давления или предохранительные клапаны от 20 до 22. В случае аварии установки клапаны 13 могут быть закрыты вручную иди автоматически, и на байпасе 4 установлен контрольный клапан 15, который дает возможность впустить парообразный холодильный агент в изолированный контейнер 1 по мере того, как растет давление в тех частях холодильного цикла, где температура холодильного агента поднимается под действием температуры среды, окружающей холодильную установку. Клапаны 40 и 41 дают возможность регулируемого уменьшения давления в изолированной емкости 1 после подъема давления в этой емкости выше максимального рабочего давления в циклах в связи, например, с нерабочим периодом или аварией. Регулируемое падение давления происходит в связи с работой холодильной установки или непосредственной конденсации в конденсаторе. Во время регулируемого падения давления важно, чтобы емкость 50, конденсатор или соединяющая их секция трубопровода имели необходимый объем для того, чтобы аккумулировать сконденсированную жидкость при падении давления. Более того, испарители 2, которые, например, могут представлять собой прилавки для замороженных продуктов в гастрономических магазинах или тому подобное, снабжены клапанами и так далее, как в обычном традиционном холодильном цикле.
На фиг. 2 показана холодильная установка, по существу аналогичная установке по фиг. 1, однако в которой патрубок подвода 7 из конденсатора 3 в изолированную емкость 1 не входит в замкнутый цикл с патрубком подвода 4 из изолированной емкости 1 в испарители 2. В этом случае также предусмотрен на патрубке подвода 4 автоматический или ручной клапан 13, который может быть закрыт в случае аварии холодильной установки. Более того, может быть предусмотрен насос 9 для транспортировки жидкого холодильного агента; в альтернативном случае система может быть основана на самоциркуляции. Эта холодильная установка также выполнена в соответствии с концепцией изобретения, по которой контейнер 1 изолирован и приспособлен по размеру и расходу на подаче, так что если установка потерпит аварию, холодильный агент в холодильном цикле подвергнется воздействию температуры окружающей среды, в результате чего будет иметь место повышение давления, и парообразный холодильный агент будет иметь возможность возврата в изолированную емкость 1 через трубопроводы 5 и 8. Так как изолированная емкость 1 выполнена в соответствии с изобретением, парообразный холодильный агент будет конденсироваться в емкости на поверхности холодильного агента в жидкой фазе и повышение давления в холодильной установке будет сдерживаться.
На фиг. 3 настоящее изобретение использовано как часть вторичного холодильного цикла. В этом случае холодильный цикл работает в соединении с холодильной установкой 30 через устройство испарителя/конденсатора 31, 3, в котором поток 8, выходящий из изолированной емкости 1, циркулирует через конденсатор 3 и возвращается через патрубок подвода 7 в изолированную емкость 1. Цикл с испарителями 2 является в других отношениях аналогичным циклу на фиг. 1 и 2, ив этой системе также возможен в случае аварии возврат парообразного холодильного агента в изолированную емкость 1, посредством чего, в соответствии с изобретением, он конденсируется на поверхности холодильного агента в жидкой фазе, и рост давления в холодильной установке значительно замедляется.
На фиг. 4 настоящее изобретение использовано как часть вторичного холодильного цикла, как на фиг. 3. В этом случае холодильный цикл работает в соединении с холодильной установкой 30 через устройство испарителя/конденсатора 31, 3, в котором поток 8, выходящий из изолированной емкости 1, циркулирует через конденсатор 3 и возвращается через патрубок подвода 7 в изолированную емкость 1. Клапаны между 3 и 7, 8 обозначают, что конденсирующее устройство 3 может быть сконструировано для более низкого давления, чем изолированная емкость 1. Цикл с испарителями 2 является в других отношениях аналогичным циклу на фиг.1, 2 и 3, и в этой системе также возможен в случае аварии возврат парообразного холодильного агента в изолированную емкость 1, посредством чего в соответствии с изобретением он конденсируется на поверхности холодильного агента в жидкой фазе и рост давления в холодильной установке значительно замедляется.
Контейнер 1, таким образом, образует часть циркуляционного цикла в качестве приемника низкого давления и, возможно, в качестве контейнера жидкости, в котором холодильный агент используется как вторичный агент.
Также путем конструирования контейнера 1 для высокого давления и посредством снабжения его клапанами 13, 14 и 15 и также клапанами 20, 21 и 22, приспособленными к размерам соответствующей циркуляционной установки, контейнера и, возможно, компрессора/конденсатора, весь подаваемый холодильный агент или его часть может храниться в течение различных периодов времени или неопределенно долго.
Когда холодильный агент испаряется в устройствах 2 и затем конденсируется на холодной поверхности жидкости в хранилище 1, отношение между теплотой конденсации и удельной теплоемкостью жидкости станет критическим, и путем адекватной изоляции емкости 1 и также обеспечения наличия достаточного объема жидкости возможно получить увеличение давления в холодильной установке, например, в диапазоне около 0,2 МПа в час или менее. Альтернативно, все количество жидкости или его часть в циркуляционном цикле конденсируется в контейнере или нескольких контейнерах 1 перед тем, как давление насыщения в холодильном цикле превысит максимальное рабочее давление, даже когда температура холодильного цикла приблизительно достигнет температуры окружающей среды. Если аварийная ситуация продолжится, температура в изолированном контейнере 1 поднимется так, что давление в нем превысит максимальное рабочее давление в холодильном цикле, однако благодаря клапанам 13 и контрольным клапанам 15 этот подъем давления не распространится на остальную холодильную установку, и если давление превысит максимальное рабочее давление в изолированной емкости, клапан сброса давления или предохранительный клапан 21, соединенный с емкостью, расположенный, как показано, на патрубке 8 выхода на емкости 1 на фиг. 1-4, будет иметь возможность выпустить парообразный холодильный агент и таким образом регулировать давление в контейнере 1. Это предполагает потерю холодильного агента, и при запуске холодильной установки после аварии эта потеря должна быть возмещена путем добавки нового холодильного агента. Однако эта ситуация может быть значительно замедлена или исключена путем использования настоящего изобретения, и более того, холодильные установки для того типа холодильного агента, который описан в связи с данной заявкой, например, двуокиси углерода, могут быть спроектированы и сконструированы для значительно более низких рабочих давлений, чем давление насыщения парообразного холодильного агента при температуре среды, окружающей холодильную установку.
Это значительно уменьшает стоимость холодильной установки в связи с тем, что в значительной степени исключаются элементы специального назначения, и тем, что клапаны, трубопроводы и тому подобное воспринимают существенно меньшую нагрузку, чем в случае, если установка была бы сконструирована для давления насыщения холодильного агента при температуре окружающей среды.

Claims (10)

1. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, заполненная холодильным агентом, предназначенным для теплопередачи, причем этот холодильный агент при температуре окружающей среды имеет давление насыщения, которое выше, чем максимальное рабочее давление в циркуляционном цикле, причем эта холодильная установка состоит, по меньшей мере, из одного или более испарителей или теплообменников, оборудования для циркуляции холодильного агента и одного или более конденсаторов и также, по меньшей мере, одного контейнера для холодильного агента, соединенного с холодильным циклом, отличающаяся тем, что контейнер (1) изолирован и сконструирован для давления, которое меньше, равно или выше, чем давление насыщения холодильного агента при температуре окружающей среды, причем этот контейнер (1) в достаточной степени заполнен холодильным агентом в жидкой фазе для того, чтобы сконденсировать, по меньшей мере, часть парообразного холодильного агента на поверхности жидкости в контейнере (1), и тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один предохранительный клапан (21), соединенный с контейнером, который выпускает холодильный агент, когда давление насыщения превышает максимальное рабочее давление в емкости.
2. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по п.1, отличающаяся тем, что холодильным агентом является двуокись углерода.
3. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один предохранительный клапан (20), соединенный с циркуляционным циклом, который выпускает холодильный агент, когда давление насыщения превышает максимальное рабочее давление в циркуляционном цикле.
4. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в соединениях между изолированным контейнером (1) и циклами периферийных компонентов в циркуляционном цикле предусмотрены ручные или автоматические клапаны (13), сконструированные так, что они закрываются перед тем, как давление насыщения превысит максимальное рабочее давление во всех циклах или их частях.
5. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл по п.4, отличающаяся тем, что предусмотрены контрольные клапаны (15), соединенные с ручными или автоматическими клапанами, причем эти контрольные клапаны (15) дают возможность парообразному холодильному агенту поступать только в изолированный контейнер из других компонентов циклов.
6. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что изолированный контейнер (1) образует часть циркуляционного цикла как контейнер низкого давления.
7. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что изолированный контейнер (1) образует часть циркуляционного цикла как контейнер жидкости, в котором холодильный агент используется как вторичная среда.
8. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрен клапан (40), причем этот клапан (40) дает возможность парообразному холодильному агенту поступить в компрессор (6) из изолированного контейнера (1) при регулируемом давлении после клапана (40) для того, чтобы обеспечить регулируемое падение давления в изолированном контейнере (1) после повышения давления в том же изолированном контейнере (1) выше максимального рабочего давления в циклах.
9. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по пп. 1-7, отличающаяся тем, что в ней предусмотрен клапан (41), причем этот клапан (41) дает возможность парообразному холодильному агенту поступить в конденсатор (3) из изолированного контейнера (1) при регулируемом давлении после клапана (41) и посредством конденсации в конденсаторе (3) для обеспечения регулируемого падения давления в изолированном контейнере (1) после повышения давления в том же изолированном контейнере (1) выше максимального рабочего давления в циклах.
10. Холодильная установка, имеющая замкнутый циркуляционный цикл, по предыдущим пунктам, отличающаяся тем, что имеется необходимый объем в контейнере (50), или конденсаторе (3), или в секции трубопровода между конденсатором (3) и секцией трубопровода (7) для аккумулирования сконденсированного холодильного агента во время регулируемого падения давления в изолированной емкости (1) после повышения давления в том же изолированном контейнере (1) выше максимального рабочего давления в циклах.
RU99117144/06A 1997-01-08 1998-01-08 Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом цикле RU2188367C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO970066 1997-01-08
NO970066A NO970066D0 (no) 1997-01-08 1997-01-08 Kuldeanlegg med lukket sirkulasjonskrets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99117144A RU99117144A (ru) 2001-06-27
RU2188367C2 true RU2188367C2 (ru) 2002-08-27

Family

ID=19900246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99117144/06A RU2188367C2 (ru) 1997-01-08 1998-01-08 Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом цикле

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6112532A (ru)
EP (1) EP0953132B1 (ru)
JP (1) JP2001507784A (ru)
AT (1) ATE247263T1 (ru)
AU (1) AU719149B2 (ru)
DE (1) DE69817151T2 (ru)
DK (1) DK0953132T3 (ru)
ES (1) ES2206881T3 (ru)
NO (1) NO970066D0 (ru)
PL (1) PL186144B1 (ru)
PT (1) PT953132E (ru)
RU (1) RU2188367C2 (ru)
WO (1) WO1998030847A1 (ru)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1134514A1 (en) * 2000-03-17 2001-09-19 Société des Produits Nestlé S.A. Refrigeration system
DE10061545A1 (de) * 2000-12-11 2002-06-13 Behr Gmbh & Co Verfahren zur Kältemittel-Füllmengenüberwachung
US6981385B2 (en) * 2001-08-22 2006-01-03 Delaware Capital Formation, Inc. Refrigeration system
US6539735B1 (en) 2001-12-03 2003-04-01 Thermo Forma Inc. Refrigerant expansion tank
US7065979B2 (en) * 2002-10-30 2006-06-27 Delaware Capital Formation, Inc. Refrigeration system
FR2847664B1 (fr) * 2002-11-25 2005-12-02 Dispositif compensant les fuites d'un circuit de climatisation automobile ou de refrigeration de vehicule frigorifique utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frogorigene
US6923011B2 (en) * 2003-09-02 2005-08-02 Tecumseh Products Company Multi-stage vapor compression system with intermediate pressure vessel
US6959557B2 (en) * 2003-09-02 2005-11-01 Tecumseh Products Company Apparatus for the storage and controlled delivery of fluids
BRPI0416759B1 (pt) 2003-11-21 2017-09-12 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. Ammonia / CO2 refrigeration system, system for producing CO2 brine, ammonia cooling unit to produce CO2 brine
US6996998B2 (en) * 2003-12-19 2006-02-14 Carrier Corporation Refrigerant system pressure control for storage and transportation
US7024883B2 (en) * 2003-12-19 2006-04-11 Carrier Corporation Vapor compression systems using an accumulator to prevent over-pressurization
US7096679B2 (en) * 2003-12-23 2006-08-29 Tecumseh Products Company Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device
WO2006022829A1 (en) * 2004-08-09 2006-03-02 Carrier Corporation Co2 refrigeration circuit with sub-cooling of the liquid refrigerant against the receiver flash gas and method for operating the same
DE102004038640A1 (de) * 2004-08-09 2006-02-23 Linde Kältetechnik GmbH & Co. KG Kältekreislauf und Verfahen zum Betreiben eines Kältekreislaufes
US7422422B2 (en) * 2004-08-24 2008-09-09 Tecumseh Products Company Compressor assembly with pressure relief valve fittings
EP1795831B1 (en) 2004-09-30 2014-02-12 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. Ammonia/co2 refrigeration system
DK176740B1 (da) * 2004-12-14 2009-05-25 Agramkow Fluid Systems As Fremgangsmåde og anlæg til kölemiddelpåfyldning på et köleanlæg
US20100269523A1 (en) * 2008-01-17 2010-10-28 Carrier Corporation Mounting of pressure relief devices in a high pressure refrigeration system
US9989280B2 (en) * 2008-05-02 2018-06-05 Heatcraft Refrigeration Products Llc Cascade cooling system with intercycle cooling or additional vapor condensation cycle
US8631666B2 (en) * 2008-08-07 2014-01-21 Hill Phoenix, Inc. Modular CO2 refrigeration system
US9664424B2 (en) 2010-11-17 2017-05-30 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
US9657977B2 (en) 2010-11-17 2017-05-23 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
US9541311B2 (en) 2010-11-17 2017-01-10 Hill Phoenix, Inc. Cascade refrigeration system with modular ammonia chiller units
RU2468301C1 (ru) * 2011-03-15 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ работы закрытой системы теплоснабжения
DE102011014944B4 (de) * 2011-03-24 2014-08-07 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems
JP6495053B2 (ja) * 2015-03-03 2019-04-03 三菱重工業株式会社 冷凍システム、冷凍システムの運転方法及び冷凍システムの設計方法
CN107461967A (zh) * 2017-08-03 2017-12-12 海信容声(广东)冷柜有限公司 一种自复叠制冷系统用中间换热器及自复叠制冷系统
US11835270B1 (en) 2018-06-22 2023-12-05 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11408649B1 (en) 2018-11-01 2022-08-09 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11333402B1 (en) 2018-11-01 2022-05-17 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11761685B1 (en) 2019-03-05 2023-09-19 Booz Allen Hamilton Inc. Open cycle thermal management system with a vapor pump device and recuperative heat exchanger
US11629892B1 (en) * 2019-06-18 2023-04-18 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
EP3998435A4 (en) * 2019-07-09 2022-06-29 NEC Corporation Cooling system
US11629890B1 (en) * 2019-12-18 2023-04-18 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems
US11561030B1 (en) 2020-06-15 2023-01-24 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175400A (en) * 1977-02-18 1979-11-27 The Rovac Corporation Air conditioning system employing non-condensing gas with accumulator for pressurization and storage of gas
DE3030754A1 (de) * 1980-08-14 1982-02-18 Franz Ing.(grad.) 6232 Bad Soden König Verfahren und anordnung zur aenderung der kaeltemittelmenge im kaeltemittelkreislauf einer kaltdampfanlage
US5245836A (en) * 1989-01-09 1993-09-21 Sinvent As Method and device for high side pressure regulation in transcritical vapor compression cycle
US5042262A (en) * 1990-05-08 1991-08-27 Liquid Carbonic Corporation Food freezer
CA2119015C (en) * 1991-09-16 2002-07-09 Gustav Lorentzen Method of high-side pressure regulation in transcritical vapor compression cycle device
NO175830C (no) * 1992-12-11 1994-12-14 Sinvent As Kompresjonskjölesystem
GB9426194D0 (en) * 1994-12-23 1995-02-22 Halozone Technologies Inc Containment tank system
DE69831534T2 (de) * 1997-07-18 2006-06-29 Denso Corp., Kariya Drucksteuerventil für Kälteanlage

Also Published As

Publication number Publication date
PL334631A1 (en) 2000-03-13
NO970066D0 (no) 1997-01-08
AU719149B2 (en) 2000-05-04
DE69817151D1 (de) 2003-09-18
JP2001507784A (ja) 2001-06-12
ES2206881T3 (es) 2004-05-16
EP0953132A1 (en) 1999-11-03
ATE247263T1 (de) 2003-08-15
DK0953132T3 (da) 2003-12-01
PL186144B1 (pl) 2003-10-31
DE69817151T2 (de) 2004-06-09
US6112532A (en) 2000-09-05
PT953132E (pt) 2003-12-31
EP0953132B1 (en) 2003-08-13
AU5579798A (en) 1998-08-03
WO1998030847A1 (en) 1998-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2188367C2 (ru) Холодильная установка с циркуляцией в замкнутом цикле
US5400615A (en) Cooling system incorporating a secondary heat transfer circuit
US8474276B2 (en) Direct expansion ammonia refrigeration system and a method of direct expansion ammonia refrigeration
US20160245575A1 (en) Co2 refrigeration system for ice-playing surfaces
RU2620609C2 (ru) Конденсаторная испарительная система (варианты) и способ ее эксплуатации
US20020033024A1 (en) Utilization of harvest and/or melt water from an ice machine for a refrigerant subcool/precool system and method therefor
US3641784A (en) Absorption refrigeration system with multiple absorption
JP2006329601A (ja) 冷却器及びその運転方法
Sawalha Using CO2 in supermarket refrigeration
US4878361A (en) Harvest cycle refrigerant control system
JP2007218466A (ja) 二次冷媒式冷凍装置
DK174257B1 (da) Anlæg samt fremgangsmåde, hvor CO2 anvendes som kølemiddel og som arbejdsmedie ved afrimning
US7111472B1 (en) Circuit apparatus and configurations for refrigeration systems
JP3490691B2 (ja) 水蒸気圧縮冷凍機および蓄熱槽の組合せにおける水質管理システム
US20240230176A9 (en) Closed loop chiller system having single pass recycled water loop
US20240133595A1 (en) Closed loop chiller system having single pass recycled water loop
Pearson Ammonia refrigeration systems
KR102618118B1 (ko) 냉동시스템의 냉매를 증압 순환시키는 냉매액 펌프의 흡입측에 낮은 온도의 냉매를 공급 순환시키기 위한 액상냉매 순환방법
US20240011690A1 (en) Refrigeration system with heat pump compression
JP2008057974A (ja) 冷却装置
RU2375649C2 (ru) Схема охлаждения с приемником жидкости/пара
JP2006523819A (ja) 冷蔵システムとその作動方法
WO2024035968A1 (en) Low gwp cascade refrigeration system
KR20230150445A (ko) 냉동싸이클 시스템의 수액기 냉매액 온도저감방법
KR20210021617A (ko) 냉각 효율이 개선된 냉동장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090109