RU2572560C1

RU2572560C1 - Method of removing frost in air vaporiser

Info

Publication number: RU2572560C1
Application number: RU2014128262/13A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Велюханов; Константин Анатольевич Коптелов
Original assignee: Виктор Иванович Велюханов; Константин Анатольевич Коптелов
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method of removing frost in an air vaporiser comprises the periodic exposure of frost to directed infrared radiation, the energy of which is sufficient to melt frost. The cross-sectional boundary of the directed infrared flux stays within the perimeter of the irradiated area of the vaporiser, and the direction of the action of the infrared radiation is perpendicular to the longitudinal axis of the finned tubes of the vaporiser in the direction of the airflow.

EFFECT: method reduces the power consumed when removing frost.

2 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам удаления снеговой шубы воздушных испарителей холодильных установок.The invention relates to refrigeration, and in particular to methods of removing a snow coat of air evaporators of refrigeration units.

На всех испарителях, предназначенных для охлаждения воздуха, при отрицательных температурах окружающего воздуха образуется иней, заметно уменьшающий их холодопроизводительность по следующим причинам. Во-первых, слой инея представляет собой термическое сопротивление, снижающее коэффициент теплоотдачи между хладагентом внутри трубок и окружающим воздухом, во-вторых, за счет нарастания инея уменьшается проходное сечение воздушного потока, что ведет к уменьшению расхода воздуха, проходящего через испаритель. А это ведет повышенному энергопотреблению при эксплуатации холодильных установок. Поэтому иней периодически необходимо удалять путем его оттаивания.On all evaporators designed for air cooling, frost is formed at negative ambient temperatures, which significantly reduces their cooling capacity for the following reasons. Firstly, the frost layer is a thermal resistance that reduces the heat transfer coefficient between the refrigerant inside the tubes and the surrounding air, and secondly, due to the increase in frost, the flow area of the air flow decreases, which leads to a decrease in the flow rate of air passing through the evaporator. And this leads to increased energy consumption during the operation of refrigeration units. Therefore, frost should be periodically removed by thawing it.

Известны различные способы оттаивания инея с поверхности воздушного испарителя. В коммерческих холодильных установках широко применяется оттаивание испарителей при помощи электронагревателей, равномерно установленных в объеме теплообменной батареи испарителя между трубками. При этом значения мощностей электронагревателей находятся в пределах от 1200 до 1800 Вт на 1 м² теплообменной поверхности (см. с. 76 в книге «Учебник по холодильной технике ПОЛЬМАН» авторов В Мааке и др. Издательство МГУ, 1998 г.). Ограниченное число нагревателей большой единичной мощности ведет к тому, что температура поверхности испарителя становится неравномерной и в местах установки нагревателей достаточно высокой (до 100°C). При этом возрастают потери тепла на излучение от воздушного испарителя в объем холодильной камеры, что ведет к нежелательному повышению температуры внутри нее. Кроме того, высокая температура поверхности испарителя порождают большое количество пара, который оседая на стенах и потолке вблизи испарителя, может превращаться в ледяную корку.Various methods are known for thawing frost from the surface of an air evaporator. In commercial refrigeration units, thawing of evaporators is widely used with the help of electric heaters evenly installed in the volume of the heat exchanger battery of the evaporator between the tubes. In this case, the power values of electric heaters are in the range from 1200 to 1800 W per 1 m ^{2 of} heat exchange surface (see p. 76 in the book "Textbook on refrigeration POLMAN" authors Maak et al. MSU Publishing House, 1998). A limited number of heaters with a large unit power leads to the fact that the surface temperature of the evaporator becomes uneven and at the places of installation of the heaters is quite high (up to 100 ° C). In this case, heat losses due to radiation from the air evaporator increase into the volume of the refrigerating chamber, which leads to an undesirable increase in temperature inside it. In addition, the high temperature of the surface of the evaporator gives rise to a large amount of steam, which can settle on the walls and ceiling near the evaporator into an ice crust.

Известен также способ оттаивания инея горячими парами хладагента, например, описанный на с. 760-761 упомянутой выше книги. Этот способ предполагает, что холодильная установка оснащена несколькими испарителями, один из которых можно по отдельности оттаивать, подавая в него часть горячего сжатого хладагента из компрессора, в то время как другие испарители продолжают работать. Если испаритель в холодильной машине один, то для реализации оттаивания инея горячими парами, испаритель выполняется двухсекционным и оттаивание каждой секции осуществляется по очереди. Этот способ на порядок более экономичен по сравнению с электрооттайкой, поскольку тепловая мощность, необходимая для оттаивания горячими газами испарителя с оребренными трубками, составляет примерно 150-180 Вт/м². Однако такая схема оттаивания сложна в монтаже и эксплуатации, кроме того, ее трудно использовать в холодильных установках с одним испарителем.There is also known a method of thawing frost with hot refrigerant vapor, for example, described on p. 760-761 of the above book. This method assumes that the refrigeration unit is equipped with several evaporators, one of which can be thawed separately, supplying part of the hot compressed refrigerant from the compressor to it, while the other evaporators continue to operate. If there is only one evaporator in the chiller, then in order to realize frost defrosting with hot vapors, the evaporator is carried out in two sections and each section is thawed in turn. This method is an order of magnitude more economical compared to electric defrosting, since the thermal power required for thawing hot gases of an evaporator with finned tubes is approximately 150-180 W / m ² . However, such a defrosting circuit is difficult to install and operate, in addition, it is difficult to use in refrigeration units with a single evaporator.

В российском патенте №2067269, F25D 21/06, «Способ оттаивания инея с батарей холодильной камеры» оттаивание осуществляется орошением инея на поверхности батареи гидрофобной жидкостью с плотностью не менее 0,95 г/см³ и температурой +2°C÷+5°C, при этом одновременно 20÷25% этой жидкости подается в поддон батареи для расплавления упавшего в поддон инея. Жидкость из поддона отводят в отстойник для отделения и вывода талой воды из установки, а гидрофобную жидкость из верхней части отстойника нагревают и повторно насосами подают на оттаивание.In Russian patent No. 2067269, F25D 21/06, “Method of thawing frost from batteries of the refrigerator”, thawing is carried out by irrigation of frost on the surface of the battery with a hydrophobic liquid with a density of at least 0.95 g / cm ³ and a temperature of + 2 ° C ÷ + 5 ° C, while at the same time 20 ÷ 25% of this liquid is supplied to the battery tray to melt the frost that has fallen into the tray. The liquid from the sump is diverted to the sump to separate and withdraw the melt water from the installation, and the hydrophobic liquid from the upper part of the sump is heated and re-pumped for thawing.

Недостатками такой схемы является существенное повышение влажности в холодильной камере после оттаивания, где наряду с водяными парами будут присутствовать пары гидрофобной жидкости. Кроме того, такой способ требует установки системы отделения гидрофобной жидкости от талой воды для ее повторного использования, поскольку такие жидкости достаточно дорогие.The disadvantages of this scheme is a significant increase in humidity in the refrigerator after thawing, where, along with water vapor, hydrophobic liquid vapors will be present. In addition, this method requires the installation of a system for separating hydrophobic liquid from melt water for reuse, since such liquids are quite expensive.

В патенте SU №450060, F25D 21/06, «Способ удаления инея с охлаждающих приборов холодильных камер» авторы предлагают для удаления инея с поверхности охлаждающих приборов нагревать охлаждающее приборы до момента достижения поверхностью прибора температуры плавления инея, а затем к этой поверхности прикладывают электрический силовой импульс. Существенным недостатком предложенного способа является само воздействие этого импульса на поверхность с инеем, поскольку в этом случае вся холодильная установка, как единая металлическая конструкция, будет на несколько долей секунд под высоким напряжением, что может вызвать поражения током персонала. Кроме того, такие электрические разряды могут вывести из строя автоматику охлаждающего прибора и шкаф управления холодильной установки. Кроме того, масса воздушных испарителей, в зависимости от производительности, может составлять от несколько десятков до сотен килограмм, что потребует значительных энергетических затрат на разогрев этой массы металла до температуры плавления льда.In SU patent No. 450060, F25D 21/06, “Method for removing frost from cooling appliances of refrigerating chambers”, the authors propose to heat the cooling appliances to remove frost from the surface of the cooling appliances until the surface of the appliance reaches the melting point of hoarfrost, and then apply electric power to this surface pulse. A significant drawback of the proposed method is the very effect of this pulse on the surface with hoarfrost, since in this case the entire refrigeration unit, as a single metal structure, will be under high voltage for several fractions of a second, which can cause electric shock to personnel. In addition, such electrical discharges can damage the automation of the cooling device and the control cabinet of the refrigeration unit. In addition, the mass of air evaporators, depending on productivity, can range from several tens to hundreds of kilograms, which will require significant energy costs for heating this mass of metal to the melting temperature of ice.

Известен также способ оттаивания снеговой шубы испарителя холодильника описанный в патенте SU 235777, F28F 17, заключающийся в том, что при нарастании на поверхности испарителя снеговой шубы до заданной заранее величины включают устройство, например понижающий трансформатор, индуктирующий вихревые токи в испарителе. Это устройство работает до тех пор, пока полностью не растает снеговая шуба, после чего его отключают и включают холодильник на нормальный режим. Предлагаемый способ позволяет подводить к испарителю тепловую энергию бесконтактно при низком напряжении. Время оттаивания снеговой шубы можно сократить до минимального, так как к испарителю можно подвести любое количество тепла. Недостатком данного устройства является его энергоемкость, поскольку вихревые токи наводятся только в металлических элементах испарителя, т.е. на ребрах и трубках испарителя и лишь после того, как нагреются металлические элементы, начнется плавление инея. Другим недостатком является то, что он имеет применение только в бытовых холодильниках со статическим испарителем, выполненным в виде замкнутого объема без вентиляторов.There is also a known method of thawing the snow coat of the refrigerator evaporator described in patent SU 235777, F28F 17, which consists in the fact that when the surface of the evaporator of the snow coat grows to a predetermined value, a device, for example, a step-down transformer, inducing eddy currents in the evaporator, is turned on. This device works until the snow coat has completely melted, after which it is turned off and the refrigerator is turned on in normal mode. The proposed method allows to supply thermal energy to the evaporator non-contact at low voltage. The thawing time of a snow coat can be reduced to a minimum, since any amount of heat can be brought to the evaporator. The disadvantage of this device is its energy intensity, since eddy currents are induced only in the metal elements of the evaporator, i.e. on the ribs and tubes of the evaporator, and only after the metal elements are heated will the frost melt. Another disadvantage is that it is used only in domestic refrigerators with a static evaporator, made in the form of a closed volume without fans.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ оттаивания снеговой шубы испарителя, предусматривающий прогрев льда на его поверхности посредством воздействия на испаритель электромагнитным полем по патенту SU №1083042, 1972 г., F25D 21/06, выбранный авторами за прототип. Способ включает прогрев льда и инея на поверхности испарителя посредством воздействия на испаритель электромагнитного поля в диапазоне сверхвысоких частот, при этом на поверхность испарителя предварительно наносят частицы с малой глубиной проникновения сверхвысокочастотного поля и удельным электрическим сопротивлением, максимально превышающим удельное электрическое сопротивление материала испарителя. При этом воздействие электромагнитного поля в диапазоне СВЧ на испаритель осуществляют в закрытой резонансной камере.Closest to the proposed solution is a method of thawing a snow coat of an evaporator, which involves heating the ice on its surface by exposing the evaporator to an electromagnetic field according to SU patent No. 1083042, 1972, F25D 21/06, chosen by the authors for the prototype. The method includes heating ice and hoarfrost on the surface of the evaporator by exposing the evaporator to an electromagnetic field in the microwave range, with particles with a small penetration depth of the microwave field and specific electrical resistance exceeding the specific electrical resistance of the evaporator material preliminarily applied to the surface of the evaporator. In this case, the influence of an electromagnetic field in the microwave range on the evaporator is carried out in a closed resonant chamber.

Недостатками прототипа являются значительные энергозатраты, связанные с разогревом всей конструкции испарителя, и сложность его практической реализации. Как известно, СВЧ-частоты очень вредны для человека, поэтому при обработке СВЧ-частотами обязательно используются металлические экраны, исключающие распространение этих частот за пределы рабочей зоны. Автор предлагает осуществлять оттаивание снеговой шубы на поверхности испарителя в резонансной камере. Это практически невозможно реализовать для испарителей, установленных в обычных холодильных камерах, ибо испаритель с накопившимся инеем (обычно весом от 50 до 1000 кг) необходимо отключить от гидравлического контура холодильной установки, снять с удерживающих его на стенах или потолке крепежных элементов и доставить в резонансную камеру. После оттаивания инея на поверхности воздухоохладителя все надо сделать в обратном порядке, чтобы установить воздухоохладитель на свое место. Поэтому этот способ можно реально осуществить только в специальных испытательных низкотемпературных резонансных камерах с установленными там испарителями. Таких камер в испытательных центрах, как правило, очень мало (очень узкая область испытаний), поэтому применение такого способа ограничено. Основным недостатком такого способа оттаивания является значительные энергетические затраты на разогрев конструкции теплообменной батареи, самого корпуса испарителя и металлических стенок резонансной камеры СВЧ-излучением. Учитывая, что по статистике масса инея, намороженного в теплообменнике, составляет до 50% от массы воздушного испарителя, энергозатраты будут в разы больше, чем нужно для оттаивания инея. При этом на последующее охлаждение испарителя после оттаивания потребуется дополнительная холодопроизводительность холодильной установки, т.е. дополнительные затраты энергии.The disadvantages of the prototype are significant energy costs associated with heating the entire design of the evaporator, and the complexity of its practical implementation. As you know, microwave frequencies are very harmful to humans, therefore, when processing microwave frequencies, metal screens are necessarily used to exclude the spread of these frequencies outside the working area. The author proposes to thaw a snow coat on the surface of the evaporator in a resonance chamber. It is practically impossible to implement for evaporators installed in conventional refrigerators, because the evaporator with accumulated hoarfrost (usually weighing from 50 to 1000 kg) must be disconnected from the hydraulic circuit of the refrigeration unit, removed from the fasteners holding it on the walls or ceiling and delivered to the resonance chamber . After thawing frost on the surface of the air cooler, everything must be done in the reverse order to install the air cooler in its place. Therefore, this method can actually be implemented only in special test low-temperature resonance chambers with evaporators installed there. As a rule, there are very few such chambers in test centers (a very narrow test area), so the use of this method is limited. The main disadvantage of this method of thawing is the significant energy costs for heating the design of the heat exchange battery, the evaporator body itself and the metal walls of the resonance chamber by microwave radiation. Given that, according to statistics, the mass of hoar frost frosted in the heat exchanger is up to 50% of the mass of the air evaporator, the energy consumption will be several times greater than what is needed to thaw the frost. In this case, the subsequent cooling of the evaporator after thawing will require additional cooling capacity of the refrigeration unit, i.e. additional energy costs.

Целью предлагаемого изобретения является снижение затрат энергии в процессе удаления инея в воздушных испарителях холодильных установок.The aim of the invention is to reduce energy costs in the process of removing frost in air evaporators of refrigeration units.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе удаления инея в воздушном испарителе с оребренными трубками, включающим периодическое воздействие на иней электромагнитным излучением, направленное электромагнитное излучение осуществляют в ифракрасном диапазоне частот, энергии которого достаточно для расплавления инея, при этом границы сечения направленного инфракрасного потока не выходят за периметр облучаемой площади испарителя, а направление воздействия электромагнитного излучения перпендикулярно продольной оси оребренных трубок испарителя по направлению движения воздуха.The technical essence of the invention lies in the fact that in the method of removing frost in an air evaporator with finned tubes, which includes periodic exposure of the frost to electromagnetic radiation, the directed electromagnetic radiation is carried out in the infrared frequency range, the energy of which is sufficient to melt the frost, while the directional infrared flow do not go beyond the perimeter of the irradiated area of the evaporator, and the direction of exposure to electromagnetic radiation is perpendicular but the longitudinal axis of the finned evaporator tubes in the direction of air movement.

Таким образом, в предлагаемый способ по сравнению с прототипом введены следующие отличительные признаки.Thus, in the proposed method in comparison with the prototype introduced the following distinctive features.

Первый отличительный признак - на иней воздействуют направленным электромагнитным инфракрасным излучением, позволяющим создать плоскопараллельное излучение и повысить мощность этого излучения за счет его концентрации в одном направлении. Второй отличительный признак - излучение осуществляется в инфракрасном диапазоне частот, энергии которого достаточно для расплавления инея. Инфракрасное электромагнитное излучение выбрано вследствие того, что оно в достаточной для прогрева степени проходит через лед и иней, разогревая его в течение короткого времени, таким образом, плавление инея начинается сразу после попадания инфракрасного излучения на поверхность инея. При этом металл ребер и трубок теплообменной батареи остаются холодными и нагреваются лишь тогда, когда растаял лед. При этом осуществляется осушка теплообменной поверхности после стекания талой воды. Третий отличительный признак - границы сечения направленного инфракрасного потока не выходят за периметр облучаемой площади испарителя. Это позволяет сконцентрировать инфракрасное излучение на строго определенной зоне, что снижает непроизводительные потери тепла. Четвертый отличительный признак -направление воздействия электромагнитного излучения осуществляется перпендикулярно продольной оси трубок оребренных трубок испарителя по направлению движения воздуха. Это позволяет направить плоскопараллельное инфракрасное излучение вдоль ребер испарителя, которые установлены на трубках перпендикулярно их продольной оси. Воздействие излучения в направлении движения воздуха позволяет начать процесс оттаивания инея в зоне его максимального образования - на входе в испаритель. На входе в испаритель воздух имеет наибольшую влажность, которая, конденсируясь, превращается в иней, в первую очередь, на первом ряду трубок и ребер на входе в испаритель. В дальнейшем процесс образования инея распространяется вглубь теплообменной решетки испарителя. И если начать инфракрасное облучение плоскопараллельным потоком со стороны входа воздуха в испаритель, этот поток будет распространяться преимущественно через толщу инея, намороженного на каждом ряду ребер. Поскольку наибольшая толщина инея образуется именно в теплообменной решетке на входе воздуха в испаритель, то при таком расположении инфракрасного излучателя время оттаивания инея будет минимальным, поскольку максимальное количество инея будет расположено на минимальном расстоянии от инфракрасного излучателя. Если толщина ребра составляет обычно 0,3 мм, то на него с двух сторон намораживается по 1,5-2,0 мм инея или льда. При этом инфракрасное излучение может проникать в толщу льда на несколько сантиметров, разогревая его внутри. Поэтому основная мощность инфракрасного излучения будет идти на разогрев и растапливание льда.The first distinguishing feature is that frost is exposed to directed electromagnetic infrared radiation, which allows creating plane-parallel radiation and increasing the power of this radiation due to its concentration in one direction. The second distinguishing feature - the radiation is carried out in the infrared frequency range, the energy of which is enough to melt the frost. Infrared electromagnetic radiation is selected because it passes through ice and hoarfrost to a sufficient degree for heating, warming it up for a short time, so melting of hoarfrost begins immediately after infrared radiation hits the surface of hoarfrost. In this case, the metal of the ribs and tubes of the heat exchange battery remain cold and heat up only when the ice has melted. In this case, the heat exchange surface is dried after the melt water has drained. The third distinguishing feature is that the cross-sectional boundaries of the directional infrared stream do not extend beyond the perimeter of the irradiated area of the evaporator. This allows you to concentrate infrared radiation in a strictly defined area, which reduces unproductive heat loss. The fourth distinguishing feature is the direction of exposure to electromagnetic radiation perpendicular to the longitudinal axis of the tubes of the finned evaporator tubes in the direction of air movement. This allows you to direct plane-parallel infrared radiation along the ribs of the evaporator, which are mounted on the tubes perpendicular to their longitudinal axis. The effect of radiation in the direction of air movement allows you to start the process of thawing frost in the zone of its maximum formation - at the entrance to the evaporator. At the entrance to the evaporator, the air has the highest humidity, which, when condensed, turns into frost, primarily on the first row of tubes and fins at the entrance to the evaporator. In the future, the process of frost formation extends deep into the heat exchange lattice of the evaporator. And if you start infrared irradiation with a plane-parallel flow from the air inlet side of the evaporator, this flow will spread mainly through the thickness of hoar frost frosted on each row of ribs. Since the greatest frost thickness is formed precisely in the heat exchange lattice at the air inlet to the evaporator, with this arrangement of the infrared emitter, the frost thawing time will be minimal, since the maximum amount of frost will be located at a minimum distance from the infrared emitter. If the thickness of the rib is usually 0.3 mm, then 1.5-2.0 mm of frost or ice is frozen on it from both sides. In this case, infrared radiation can penetrate the thickness of the ice by several centimeters, heating it inside. Therefore, the main power of infrared radiation will go to heat and melt the ice.

Совокупность указанных четырех отличительных признаков позволяют достичь поставленной задачи, а именно снизить энергопотребление в процессе удаления инея воздушного испарителя.The combination of these four distinctive features allows us to achieve the task, namely to reduce energy consumption in the process of removing frost from an air evaporator.

Конкретную реализацию предлагаемого способа удаления инея в воздушном испарителе рассмотрим на следующем примере.The specific implementation of the proposed method of removing hoarfrost in an air evaporator, we consider the following example.

На фиг. 1 схематично представлен воздушный испаритель 1 перед циклом оттаивания. Корпус воздушного испарителя 1 представляет собой большое число параллельных трубок 2, расположенных в шахматном порядке по объему воздушного испарителя, внутри которых кипит хладагент 3. Снаружи трубок 2 установлены ребра 4 с определенным шагом, например 10 мм, предназначенные для интенсификации теплообмена между хладагентом 3 и воздухом, проходящим поперек труб вдоль ребер 4. На поверхности трубок 2 и ребрах 4 наморожен иней 5. Инфракрасный излучатель 6 установлен со стороны входа воздуха в испаритель. На фиг. 2 схематично показан воздушный испаритель 1 после цикла оттаивания с указанием направления движения хладагента 3 и воздуха.In FIG. 1 schematically shows an air evaporator 1 before a defrost cycle. The case of the air evaporator 1 is a large number of parallel tubes 2 arranged staggered over the volume of the air evaporator, inside which the refrigerant 3 boils. Outside the tubes 2 there are ribs 4 with a certain pitch, for example 10 mm, designed to intensify the heat exchange between the refrigerant 3 and the air extending across the pipes along the ribs 4. On the surface of the tubes 2 and ribs 4 frost is frosted 5. An infrared emitter 6 is mounted on the air inlet side of the evaporator. In FIG. 2 schematically shows an air evaporator 1 after a thawing cycle, indicating the direction of movement of the refrigerant 3 and air.

Реализация предложенного способа удаления инея в воздушном испарителе осуществляется следующим образом.Implementation of the proposed method for removing frost in an air evaporator is as follows.

В процессе эксплуатации воздушного испарителя 1 в составе холодильной установки, внутри трубок 2 кипит хладагент 3, причем температура кипения его составляет -18°C. Наружная поверхность трубок 2 имеет температуру на 2-3°C выше температуры кипения, т.е. -15÷-16°C. Поэтому при прохождении воздуха холодильной камеры между трубок 2 и ребер 4 на их поверхности конденсируется влага, которая затем превращается в иней 5. Когда толщина инея 5 достигает критического значения 2-5 мм (в зависимости от шага ребра и режима работы воздухоохладителя), производительность воздушного испарителя начинает уменьшаться из-за термического сопротивления слоя инея. Это ведет к более частому включению холодильной установки и более продолжительному периоду ее непрерывной работы. В этот момент прекращают циркуляцию воздуха через воздушный испаритель и начинают процесс оттаивания путем создания достаточного для растапливания инея излучения от установленного на период оттаивания инфракрасного излучателя 6.During operation of the air evaporator 1 as part of the refrigeration unit, refrigerant 3 boils inside the tubes 2, and its boiling point is -18 ° C. The outer surface of the tubes 2 has a temperature of 2-3 ° C above the boiling point, i.e. -15 ÷ -16 ° C. Therefore, when the air of the refrigerating chamber passes between the tubes 2 and the fins 4, moisture condenses on their surface, which then turns into frost 5. When the thickness of the frost 5 reaches a critical value of 2-5 mm (depending on the fin pitch and the mode of operation of the air cooler), the air capacity the evaporator begins to decrease due to the thermal resistance of the frost layer. This leads to a more frequent inclusion of the refrigeration unit and a longer period of its continuous operation. At this moment, the air circulation through the air evaporator is stopped and the thawing process is started by creating enough radiation to melt the frost from the infrared emitter 6 installed for the thawing period.

Допустим, размеры этого воздушного испарителя составляют: длина 1470 мм, высота 670 мм и глубина (можно также назвать шириной) 600 мм. При этом размер теплообменной батареи (секция оребренных трубок) в воздушном испарителе будет длиной 1400 мм и высотой 600 мм. Тогда для удаления инея в этом воздушном испарителе используется инфракрасный нагреватель с размерами излучающей поверхности, равной площади продольного сечения теплообменной батареи. При этом инфракрасный излучатель должен быть установлен таким образом, чтобы его тепловое излучение было направлено перпендикулярно продольной оси трубок, т.е. параллельно поверхности ребер. В рассматриваемом случае длина излучающей поверхности будет 1400 мм, а ширина 600 мм, тогда площадь инфракрасного потока будет составлять 0,84 м². Расчетно-экспериментальная отработка, проведенная авторами, показала, что для этой площади и массы намороженного инея достаточно поставить два инфракрасных нагревателя с рабочей длиной излучателя 1400 мм и шириной 300 мм и мощностью каждого 1300 Вт. Тогда общая мощность инфракрасных нагревателей будет составлять 2600 Вт.Оттаивание инея будет проходить как за счет прямого воздействия теплового потока на первые ряды оребренных трубок, так и за счет проникновения инфракрасных лучей в последующие за первым ряды трубок. Когда иней с первого ряда трубок с ребрами будет удален, инфракрасное излучение будет проникать в иней следующих слоев, при этом трубки и ребра первого ряда будут сушиться от влаги. Таким же образом происходит оттаивание и высушивание оребренных трубок 2 по всему объему воздушного испарителя 1. После этого инфракрасный излучатель 6 выключают, временно (до следующего цикла оттаивания удаляют из рабочей зоны, открывая теплообменную поверхность воздушного испарителя 1 потоку воздуха, как показано на фиг. 2.Suppose the dimensions of this air evaporator are: length 1470 mm, height 670 mm and depth (also called width) 600 mm. At the same time, the size of the heat-exchange battery (section of finned tubes) in the air evaporator will be 1400 mm long and 600 mm high. Then, to remove frost in this air evaporator, an infrared heater is used with the size of the radiating surface equal to the longitudinal sectional area of the heat-exchange battery. In this case, the infrared emitter must be installed so that its thermal radiation is directed perpendicular to the longitudinal axis of the tubes, i.e. parallel to the surface of the ribs. In this case, the length of the radiating surface will be 1400 mm, and the width is 600 mm, then the infrared flow area will be 0.84 m ² . Calculation and experimental testing conducted by the authors showed that for this area and the mass of frozen frost it is enough to put two infrared heaters with a working emitter length of 1400 mm and a width of 300 mm and a power of 1300 watts each. Then the total power of infrared heaters will be 2600 W. Thawing of hoarfrost will take place both due to the direct influence of the heat flux on the first rows of finned tubes, and due to the penetration of infrared rays into the subsequent rows of tubes. When the frost from the first row of tubes with ribs is removed, infrared radiation will penetrate the frost of the following layers, while the tubes and ribs of the first row will be dried from moisture. In the same way, the fin tubes 2 are thawed and dried over the entire volume of the air evaporator 1. After that, the infrared emitter 6 is turned off temporarily (until the next defrost cycle, it is removed from the working area, opening the heat-exchange surface of the air evaporator 1 to the air flow, as shown in Fig. 2 .

Таким образом, использование предложенного способа позволяет удалять иней с теплообменной поверхности воздушного испарителя с меньшими энергетическими затратами за счет инфракрасного воздействия именно на слои инея, а не путем предварительного разогрева всей конструкции испарителя. Расчеты показывают, что удаление инея по предложенному способу позволяет снизить мощность системы оттаивания воздушного испарителя с размерами, аналогичными рассмотренному выше с 5 кВт до 2,6 кВт.Thus, the use of the proposed method allows you to remove frost from the heat exchange surface of the air evaporator with lower energy costs due to infrared effects on the layers of frost, and not by preheating the entire structure of the evaporator. Calculations show that the removal of hoarfrost according to the proposed method allows to reduce the power of the defrosting system of an air evaporator with dimensions similar to those discussed above from 5 kW to 2.6 kW.

По сравнению с аналогами предложенный способ позволяет снизить потребную мощность при удалении инея примерно на 30-40%.Compared with analogues, the proposed method allows to reduce the required power when removing frost by about 30-40%.

Claims

The method of removing frost in an air evaporator with finned tubes, which includes periodic exposure of the frost to electromagnetic radiation, characterized in that the directed electromagnetic radiation is carried out in the infrared frequency range, the energy of which is sufficient to melt the frost, while the cross-sectional boundaries of the directed infrared stream do not extend beyond the perimeter of the irradiated the area of the evaporator, and the direction of exposure to electromagnetic radiation is perpendicular to the longitudinal axis of the finned tubes evaporator in the direction of air flow.