RU2617039C1 - Low-temperature refrigeration equipment - Google Patents

Low-temperature refrigeration equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2617039C1
RU2617039C1 RU2016106630A RU2016106630A RU2617039C1 RU 2617039 C1 RU2617039 C1 RU 2617039C1 RU 2016106630 A RU2016106630 A RU 2016106630A RU 2016106630 A RU2016106630 A RU 2016106630A RU 2617039 C1 RU2617039 C1 RU 2617039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
expander
main
heat
solid
Prior art date
Application number
RU2016106630A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Тимофеевич Маринюк
Артем Фролович Порутчиков
Лев Евгеньевич Чухлебов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический 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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет"
Priority to RU2016106630A priority Critical patent/RU2617039C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617039C1 publication Critical patent/RU2617039C1/en

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
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: machine comprises a compressor, a heat exchanger, cooler, cooling vapors working medium after compression, a recuperative heat exchanger, an expander so as to expand the pre-cooled working medium to solid-phase fine condition, heat exchanger sublimator, which due to heat from the consumer is carried out sublimation of the solid working medium to obtain superheated steam, and a vacuum pumping unit of the pair, creating a vacuum in the heat exchanger sublimator for sublimation process necessary for low temperature working medium. Cooling of the main flow of the working substance, provided in the recuperative heat exchanger by cold regeneration pumped from the superheated steam and before expander - due used as a cooling medium expanded in the auxiliary expander preselected portion of the main stream, thereby reducing power consumption.
EFFECT: increased economic and technological efficiency of producing a low-temperature artificial cold.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности технике низких температур, конкретно к холодильной технике компрессорного типа, и может быть использовано в разнообразных технологических процессах пищевой и химической отраслях промышленности, в машиностроении и других областях деятельности человека, где требуется потребление искусственного холода в диапазоне низких температур до минус 140-150°С.The invention relates to the field of energy, in particular low-temperature technology, specifically to compressor-type refrigeration equipment, and can be used in various technological processes in the food and chemical industries, in mechanical engineering and other areas of human activity, where artificial cold is required in the low temperature range up to minus 140-150 ° С.

Из уровня техники известна низкотемпературная техника компрессорного типа, в которой достигается температурный уровень вплоть до минус 150°С, например автокаскадная холодильная система (US 5408848 A, 1994 г.), работающая на сложном смесевом хладагенте, таком как смесь холодильных агентов R-142b, R-134a, R-23, R-14, R-740 с массовой долей каждого вещества соответственно 25,5/23,2/12,8/23,7/14,8%, и достигнутый ею указанный температурный уровень определяется нормальной температурой кипения наиболее низкокипящего компонента смеси рабочих веществ, которым является аргон (R-740). Кроме необходимости использования в качестве рабочего вещества сложного смесевого хладагента такая установка отличается высоким расходом электроэнергии и конструктивной усложненностью из-за множества необходимого дополнительного оборудования (конденсаторы, маслоотделители, отделители жидкости и т.п.), что удорожает установку.The prior art low-temperature compressor-type technique in which a temperature level is reached up to minus 150 ° C, for example, an autocascade refrigeration system (US 5408848 A, 1994), operating on a complex mixed refrigerant, such as a mixture of refrigerants R-142b, R-134a, R-23, R-14, R-740 with a mass fraction of each substance of 25.5 / 23.2 / 12.8 / 23.7 / 14.8%, respectively, and the indicated temperature level reached by it is determined by normal boiling point of the lowest boiling component of a mixture of working substances, which is argon (R -740). In addition to the need to use a complex mixed refrigerant as a working substance, such a plant is characterized by high energy consumption and structural complexity due to the many necessary additional equipment (condensers, oil separators, liquid separators, etc.), which makes the installation more expensive.

В настоящее время при разработке низкотемпературной холодильной техники важным фактором становится использование природных хладагентов: воздух, вода, углеводороды, диоксид углерода и аммиак (Цветков О.Б. «Современные холодильные агенты и хладоносители», интернет-газета «Холодильщик.RU», выпуск №6 (66), июнь 2010 г.).At present, when developing low-temperature refrigeration equipment, the use of natural refrigerants becomes an important factor: air, water, hydrocarbons, carbon dioxide and ammonia (O. Tsvetkov “Modern refrigerants and refrigerants”, the online newspaper “Kholodilshchik.RU”, issue No. 6 (66), June 2010).

Так из уровня техники известны компрессионные холодильные машины, в которых в качестве рабочего вещества используется такой природный хладагент, как диоксид углерода (RU №2173822, 2001 г.) и диоксид углерода в смеси с пропаном (RU №2220383, 2003 г.).So, compression chillers are known in the art which use such natural refrigerant as carbon dioxide (RU No. 2173822, 2001) and carbon dioxide mixed with propane (RU No. 2220383, 2003) as a working substance.

Холодильная машина по патенту RU №2220383, работающая на смесевом хладагенте, состоящем из пропана R290 и диоксида углерода R744, представляет собой однопоточную холодильную машину (по циклу А.П. Клименко) и содержит линейный ресивер, промежуточный сосуд, оснащенный теплообменником, дроссельные вентили и испарители на промежуточную и низкую температуры кипения, компрессор высокой ступени, компрессор низкой ступени, охладитель и конденсатор.The refrigerating machine according to patent RU No. 2220383, operating on a mixed refrigerant consisting of propane R290 and carbon dioxide R744, is a single-flow refrigerating machine (according to the cycle of A.P. Klimenko) and contains a linear receiver, an intermediate vessel equipped with a heat exchanger, butterfly valves and intermediate and low boiling point evaporators, high stage compressor, low stage compressor, cooler and condenser.

Недостаток установки состоит в том, что использование смесевого рабочего вещества усложняет ее эксплуатацию и обслуживание (выражается в необходимости контроля состава смеси при заправке и наличии горючего рабочего вещества в смеси), а наличие двух комплектов дроссельных вентилей и испарителей (для соответствующих температурных уровней) обуславливает усложнение ее конструктивного построения.The disadvantage of the installation is that the use of a mixed working substance complicates its operation and maintenance (expressed in the need to control the composition of the mixture when refueling and the presence of a combustible working substance in the mixture), and the presence of two sets of throttle valves and evaporators (for the corresponding temperature levels) causes complication its constructive construction.

Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения определена низкотемпературная турбохолодильная машина с хладагентом природного происхождения (RU №2123647, 1998 г., второй вариант - фиг. 2), содержащая подключенный к потребителю холода замкнутый гидравлический контур с циркулирующей в нем газовой средой в качестве рабочего вещества (РВ), включающий в себя компрессор, на выходе которого в линии высокого давления установлен теплообменник с внешним подводом охлаждающей среды, предназначенный для отвода теплоты сжатия; блок рекуперативных теплообменников, используемых поочередно, и детандер - расширитель потока РВ перед подачей потребителю. Выходящий из компрессора поток газовой среды поступает в теплообменник, где охлаждается до 20°С и далее в рекуператоре и в турбодетандере (после передачи тепла охлаждаемому продукту) охлаждается до температуры минус 80°С - минус 85°С.The closest analogue (prototype) of the invention is defined as a low-temperature turbo-refrigerating machine with natural refrigerant (RU No. 2123647, 1998, the second option - Fig. 2), containing a closed hydraulic circuit connected to the consumer of the cold with a gas medium circulating in it as a working medium (RV), which includes a compressor, at the output of which a heat exchanger with an external supply of a cooling medium is installed in the high pressure line, designed to remove the heat of compression; a block of recuperative heat exchangers used alternately, and an expander - a reamer of the flow of RV before serving the consumer. The gas stream leaving the compressor enters the heat exchanger, where it is cooled to 20 ° С and then in the recuperator and in the turboexpander (after heat transfer to the cooled product) it is cooled to a temperature of minus 80 ° С - minus 85 ° С.

Из описания прототипа следует, что в нем обеспечивается интервал рабочих температур от минус 20°С до минус 100°С, что ограничивает область его использования и, соответственно, является его недостатком. Наличие дополнительного охлаждения основного потока РВ перед детандером - расширителем посредством циклона-холодильника не оказывает решающего влияния на расширение достигнутого диапазона температур.From the description of the prototype it follows that it provides an interval of operating temperatures from minus 20 ° C to minus 100 ° C, which limits the scope of its use and, accordingly, is its disadvantage. The presence of additional cooling of the main PB stream before the expander expander by means of a cyclone-cooler does not have a decisive influence on the expansion of the achieved temperature range.

Другой недостаток прототипа заключается в повышенном энергопотреблении, обусловленном особенностями его конструктивного и функционального построения. Так из-за выполнения компрессора центробежным с масляной смазкой мультипликатора в РВ на выходе из него присутствуют пары масла и воды, в результате конструкция машины содержит двухстадийную усложненную систему очистки РВ.Another disadvantage of the prototype is the increased energy consumption due to the features of its constructive and functional construction. So, due to the compressor being made centrifugal with an oil-lubricated multiplier in the propellant, there are oil and water vapors at the outlet from it; as a result, the design of the machine contains a two-stage sophisticated cleaning system for the propellant.

Задача, решаемая изобретением, направлена на повышение эффективности низкотемпературной холодильной машины, способной вырабатывать искусственный холод не ниже минус 90°С при использовании экологически чистого природного хладагента - диоксида углерода.The problem solved by the invention is aimed at increasing the efficiency of a low-temperature refrigeration machine capable of producing artificial cold not lower than minus 90 ° C using environmentally friendly natural refrigerant - carbon dioxide.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в расширении диапазона достигаемых околокриогенных температур за счет преобразования РВ - диоксида углерода - в твердофазное мелкодисперсное состояние и в снижении энергопотребления.The technical result obtained by the implementation of the invention consists in expanding the range of achievable near-cryogenic temperatures by converting RV - carbon dioxide - into a solid-phase finely dispersed state and in reducing energy consumption.

Достигается указанный технический результат тем, что низкотемпературная холодильная машина с хладагентом природного происхождения, преимущественно диоксидом углерода, в качестве рабочего вещества, циркулирующего в подключенном к потребителю холода закрытом гидравлическом контуре машины, содержащем компрессор, на выходе которого в линии высокого давления установлен теплообменник с внешним подводом охлаждающей среды, предназначенный для отвода теплоты сжатия, последовательно размещенные за ним рекуперативный теплообменник и детандер - расширитель потока рабочего вещества, а также средства дополнительного охлаждения основного потока рабочего вещества перед детандером, согласно изобретению снабжена системой, обеспечивающей перевод циркулирующего в гидравлическом контуре парообразного диоксида углерода в твердофазное мелкодисперсное состояние и его возврат из твердого состояния в парообразное, включающей в себя упомянутый детандер, имеющий при этом на выходе вакуум, обеспечивающий переход рабочего вещества в твердофазное мелкодисперсное состояние, и встроенные после него, вновь введенные в гидравлический контур машины: отбирающий тепло от потребителя теплообменник, в котором осуществляется процесс сублимации твердофазного рабочего вещества в перегретый пар, и блок вакуумной откачки этого пара, и при этом средства дополнительного охлаждения основного потока рабочего вещества выполнены в виде детандера, расширяющего отбираемую часть основного потока, и теплообменника, в котором расширенный этим детандером поток рабочего вещества является охлаждающей средой для основного потока, а рекуперативный теплообменник включен в линию откачки перегретого пара, воспринимающего при этом часть тепла основного потока высокого давления.This technical result is achieved by the fact that a low-temperature refrigerating machine with a natural refrigerant, mainly carbon dioxide, as a working substance circulating in the closed hydraulic circuit of the machine connected to the consumer, containing a compressor, at the outlet of which a heat exchanger with an external supply is installed in the high-pressure line cooling medium, designed to remove the heat of compression, a regenerative heat exchanger and detan der - the extender of the flow of the working substance, as well as the means for additional cooling of the main flow of the working substance before the expander, according to the invention is equipped with a system that ensures the conversion of the vaporous carbon dioxide circulating in the hydraulic circuit into a solid-phase finely divided state and its return from a solid to a vapor state, including an expander having a vacuum at the same time providing a transition of the working substance to a solid-phase finely dispersed state, and is integrated After it, newly introduced into the hydraulic circuit of the machine: a heat exchanger that takes away heat from the consumer, in which the solid-phase working substance is sublimated to superheated steam, and this steam is evacuated, and the means for additional cooling of the main working medium are made in the form of an expander expanding the selected part of the main stream, and a heat exchanger in which the working substance stream expanded by this expander is a cooling medium for the main stream, and A heat exchanger is included in the superheated steam pumping line, which at the same time receives part of the heat from the main high pressure stream.

В частном случае исполнения машины блок вакуумной откачки холодного пара выполнен в виде двухступенчатого откачного агрегата, включающего в себя основной вакуумный насос и вспомогательный вакуумный насос, работающие последовательно, и охладители нагревающегося в процессе сжатия пара.In the particular case of the machine, the cold steam vacuum pumping unit is made in the form of a two-stage pumping unit, which includes a main vacuum pump and an auxiliary vacuum pump operating in series, and coolers heated during compression of the steam.

Предлагаемая низкотемпературная холодильная машина позволяет получать температуры (в зависимости от нужд потребителя холода) в диапазоне от минус 90°С до минус 150°С и при этом имеет высокую энергетическую эффективность, выражающуюся в низком энергопотреблении, что достигается благодаря использованию процесса сублимации РВ в процессе отбора тепла от потребителя из твердофазного мелкодисперсного состояния в парообразное.The proposed low-temperature chiller allows you to obtain temperatures (depending on the needs of the consumer of the cold) in the range from minus 90 ° C to minus 150 ° C and at the same time has high energy efficiency, expressed in low energy consumption, which is achieved through the use of the sublimation of the RS in the selection process heat from the consumer from the solid-state finely divided state to vapor.

Создаваемое блоком вакуумной откачки пониженное давление способствует переходу парообразного РВ в твердофазное мелкодисперсное состояние перед началом отбора тепла от потребителя и в процессе этого отбора - сублимации твердообразного диоксида углерода.The reduced pressure created by the vacuum pumping unit promotes the transition of the vaporous RV to the solid-phase finely dispersed state before heat is taken from the consumer and, during this selection, the sublimation of solid carbon dioxide.

Признано, что у диоксида углерода высокие показатели теплообмена. Объемная холодопроизводительность R744 почти на порядок выше, чем для любого синтетического хладагента, и в пять раз выше, чем для аммиака (Цветков О.Б. «Современные холодильные агенты и хладоносители», интернет-газета «Холодильщик.RU», выпуск №6 (66), июнь 2010 г.), и общеизвестно, что в процессе сублимации твердый диоксид углерода поглощает большое количество тепла (например, Алтунин В.В. «Теплофизические свойства двуокиси углерода», г.Москва, изд. Стандарт, 1975 г.).It is recognized that carbon dioxide has high heat transfer rates. The volumetric refrigerating capacity of R744 is almost an order of magnitude higher than for any synthetic refrigerant, and five times higher than for ammonia (Tsvetkov OB, “Modern refrigerants and refrigerants”, the Internet newspaper “Kholodilshchik.RU”, issue No. 6 ( 66), June 2010), and it is well known that during the sublimation process, solid carbon dioxide absorbs a large amount of heat (for example, V. Altunin, “Thermophysical Properties of Carbon Dioxide”, Moscow, Standard Publishing House, 1975) .

Экономия энергопотребления достигается также за счет использования в качестве охлаждающей среды для охлаждения основного потока РВ: перед детандером - частично отбираемым от него с помощью дополнительного контура потока, расширяемого и охлаждаемого в этом контуре; в рекуперативном теплообменнике - откачиваемого перегретого пара.Energy saving is also achieved due to the use of the main RV stream as a cooling medium: in front of the expander — partially withdrawn from it with the help of an additional stream circuit expandable and cooled in this circuit; in a recuperative heat exchanger - pumped overheated steam.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 приведена принципиальная схема холодильной машины (пример); на фиг. 2 - то же, с вариантным исполнением блока откачки.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a schematic diagram of a refrigeration machine (example); in FIG. 2 - the same, with a variant execution of the pumping unit.

Закрытый гидравлический контур машины с циркулирующим в нем РВ - парообразным диоксидом углерода - содержит компрессор 1, теплообменник 2, предназначенный для охлаждения РВ после сжатия, установленный в линии высокого давления рекуперативный теплообменник 3, охлаждающий поток высокого давления, и детандер 4, расширяющий отбираемую часть основного потока, а также теплообменник 5, в котором охлаждающей средой для охлаждения основного потока РВ служит расширенная в детандере 4 отбираемая от основного часть потока. Детандер 6 обеспечивает повторное расширение основного потока РВ и переход диоксида углерода в твердофазное мелкодисперсное состояние.The closed hydraulic circuit of the machine with a circulating RV - vaporous carbon dioxide - contains a compressor 1, a heat exchanger 2, designed to cool the RV after compression, a recuperative heat exchanger 3 installed in the high-pressure line, a high-pressure cooling stream, and an expander 4, which expands the selected part of the main the flow, as well as a heat exchanger 5, in which the expanded medium in the expander 4, taken from the main part of the flow, serves as a cooling medium for cooling the main flow of the PB. The expander 6 provides the re-expansion of the main stream of PB and the transition of carbon dioxide in the solid phase finely divided state.

В теплообменнике-сублиматоре 7 в процессе отбора тепла от потребителя за счет перегретых паров, откачиваемых из этого теплообменника блоком 8 вакуумной откачки паров с насосом 9, осуществляется процесс сублимации РВ, причем в линию откачки перегретых паров встроен рекуперативный теплообменник 3, в котором откачиваемый пар служит охлаждающей средой для основного потока РВ. Блок 8 может быть выполнен в виде двухступенчатого откачного агрегата (фиг. 2), содержащего вакуумные насосы: основной 9 и вспомогательный 11, и охладители 10 и 12.In the heat exchanger-sublimator 7, in the process of taking heat from the consumer due to superheated vapors pumped out of this heat exchanger by the unit 8 for vacuum pumping vapors with pump 9, the process of sublimation of the RV is carried out, and a recuperative heat exchanger 3 is built into the pumping line of the superheated vapors, in which the pumped-out steam serves a cooling medium for the main flow of PB. Block 8 can be made in the form of a two-stage pumping unit (Fig. 2), containing vacuum pumps: main 9 and auxiliary 11, and coolers 10 and 12.

Холодильная машина работает следующим образом.The chiller operates as follows.

Насосом 9 блока 8 откачиваются пары РВ из теплообменника 7 при низком давлении и нагнетаются в компрессор 1, который сжимает парообразное рабочее вещество (диоксид углерода) до высокого давления.A pump 9 of block 8 is used to pump the vapors from the heat exchanger 7 at low pressure and pump it into a compressor 1, which compresses the vaporous working substance (carbon dioxide) to high pressure.

В теплообменнике-охладителе 2 отводится теплота сжатия с помощью доступной охлаждающей среды (например, воды или воздуха), и при проходе РВ через рекуперативный теплообменник 3 происходит рекуперация тепла между теплым потоком высокого давления и холодным паром, выходящим из теплообменника 7. Часть основного потока после рекуператора 3 отводится на детандер 4 вспомогательного контура, где он расширяется и охлаждается - расширенная часть потока принимает тепло от основного потока в теплообменнике 5 и, возвращаясь в основной контур, всасывается в компрессор 1 при промежуточном давлении. После предварительного охлаждения основной поток расширяется в вакуумном детандере 6 с превращением РВ в твердофазное мелкодисперсное состояние.The heat of compression is removed in the heat exchanger-cooler 2 using an available cooling medium (for example, water or air), and when the PB passes through the recuperative heat exchanger 3, heat recovery occurs between the high-pressure heat stream and the cold steam leaving the heat exchanger 7. Part of the main stream after the recuperator 3 is diverted to the auxiliary circuit expander 4, where it expands and cools - the expanded part of the stream receives heat from the main stream in the heat exchanger 5 and, returning to the main circuit, sucks tsya into the compressor 1 at an intermediate pressure. After preliminary cooling, the main stream expands in a vacuum expander 6 with the conversion of the RS into a solid-phase finely dispersed state.

Далее РВ в виде снега поступает в теплообменник 7, где забирая тепло от потребителя (с помощью циркулирующего теплоносителя или при непосредственном контакта охлаждаемого объекта с теплообменной поверхностью), в процессе сублимации переходит в парообразное состояние. Необходимая для протекания процесса сублимации низкая температура обеспечивается созданием посредством блока 8 вакуума в теплообменнике 7.Further, the RS in the form of snow enters the heat exchanger 7, where it takes heat from the consumer (using a circulating coolant or when the cooled object is in direct contact with the heat exchange surface), in the process of sublimation it passes into a vapor state. The low temperature required for the sublimation process to occur is ensured by the creation of a vacuum in the heat exchanger 7 by means of block 8.

В варианте исполнения блок 8 вакуумной откачки, выполненный в виде двухступенчатого откачного агрегата, содержащего основной вакуумный насос 9, вспомогательный вакуумный насос 11 и охладители 10 и 12 нагревающегося в процессе сжатия пара, работает следующим образом: вакуумный насос второй ступени 9 откачивает пары РВ при низком давлении из теплообменника 7, в теплообменнике-охладителе 10 отводится теплота сжатия любой доступной охлаждающей средой, пары всасываются в вакуумный насос первой ступени 11 и в теплообменнике-охладителе 12 отводится теплота сжатия любой доступной охлаждающей средой, после чего пары РВ поступают на всасывание в компрессор 1.In an embodiment, the vacuum pumping unit 8, made in the form of a two-stage pumping unit containing a main vacuum pump 9, an auxiliary vacuum pump 11, and coolers 10 and 12 heated during the steam compression process, operates as follows: the second stage vacuum pump 9 pumps out RV vapors at low pressure from the heat exchanger 7, heat of compression is removed in the heat exchanger-cooler 10 with any available cooling medium, the vapors are sucked into the vacuum pump of the first stage 11 and in the heat exchanger-cooler 12 eplota compression any available cooling medium, and then fed to a pair of PB suction into the compressor 1.

Claims (2)

1. Низкотемпературная холодильная машина с хладагентом природного происхождения, преимущественно диоксидом углерода, в качестве рабочего вещества, циркулирующего в подключенном к потребителю холода закрытом гидравлическом контуре машины, содержащем компрессор, на выходе которого в линии высокого давления установлен теплообменник с внешним подводом охлаждающей среды, предназначенный для отвода теплоты сжатия, последовательно размещенные за ним рекуперативный теплообменник и детандер - расширитель потока рабочего вещества, а также средства дополнительного охлаждения основного потока рабочего вещества перед детандером, отличающаяся тем, что в ней имеется система, обеспечивающая перевод циркулирующего в гидравлическом контуре парообразного диоксида углерода в твердофазное мелкодисперсное состояние и его возврат в процессе приема тепла от потребителя из твердого состояния в парообразное, включающая в себя упомянутый детандер, имеющий при этом на выходе вакуум, обеспечивающий переход рабочего вещества в твердофазное мелкодисперсное состояние, и встроенные после него вновь введенные в гидравлический контур машины: теплообменник, отбирающий тепло от потребителя, в котором осуществляется процесс сублимации твердофазного рабочего вещества в перегретый пар, и блок вакуумной откачки перегретого пара, и при этом средства дополнительного охлаждения основного потока рабочего вещества выполнены в виде детандера, расширяющего отбираемую часть основного потока, и теплообменника, в котором расширенный этим детандером поток рабочего вещества является охлаждающей средой для основного потока, а рекуперативный теплообменник включен в линию откачки перегретого пара, воспринимающего при этом часть тепла основного потока высокого давления.1. A low-temperature chiller with a naturally occurring refrigerant, mainly carbon dioxide, as a working substance circulating in a closed hydraulic circuit of a machine connected to a cold consumer, containing a compressor, at the outlet of which a heat exchanger with an external supply of cooling medium is installed, designed for removal of heat of compression, a recuperative heat exchanger and expander sequentially placed behind it - an expander of the flow of the working substance, as well as means of additional cooling of the main flow of the working substance in front of the expander, characterized in that it has a system that provides the transfer of the vaporous carbon dioxide circulating in the hydraulic circuit into a solid-phase finely dispersed state and its return during the reception of heat from the consumer from the solid state to the vapor state, which includes said expander having a vacuum at the same time providing a transition of the working substance to the solid-state finely dispersed state, and built-in after newly introduced into the hydraulic circuit of the machine: a heat exchanger that takes heat from the consumer, in which the solid-phase working substance is sublimated into superheated steam, and the superheated steam vacuum pumping unit, and the means for additional cooling of the main working medium stream are made in the form of an expander expanding the selected part of the main stream, and a heat exchanger, in which the working substance stream expanded by this expander is a cooling medium for the main stream, and the recuperate A conventional heat exchanger is included in the superheated steam pumping line, which at the same time receives part of the heat from the main high-pressure stream. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что блок вакуумной откачки холодного пара выполнен в виде двухступенчатого откачного агрегата, включающего в себя основной вакуумный насос и вспомогательный вакуумный насос, работающие последовательно, и охладители нагревающегося в процессе сжатия пара.2. The machine according to p. 1, characterized in that the unit for vacuum pumping out cold steam is made in the form of a two-stage pumping unit, which includes a main vacuum pump and an auxiliary vacuum pump operating in series, and coolers heated during compression of the steam.
RU2016106630A 2016-02-26 2016-02-26 Low-temperature refrigeration equipment RU2617039C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106630A RU2617039C1 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Low-temperature refrigeration equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016106630A RU2617039C1 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Low-temperature refrigeration equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617039C1 true RU2617039C1 (en) 2017-04-19

Family

ID=58642860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016106630A RU2617039C1 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Low-temperature refrigeration equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617039C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658730A1 (en) * 1993-12-14 1995-06-21 Carrier Corporation Economizer control for two-stage compressor systems
RU2123647C1 (en) * 1996-09-26 1998-12-20 Акционерное общество "ТУРБОХОЛОД" Turborefrigerating machine (versions)
US6349564B1 (en) * 2000-09-12 2002-02-26 Fredric J. Lingelbach Refrigeration system
RU2220383C1 (en) * 2002-04-22 2003-12-27 Шляховецкий Валентин Михайлович Working medium for compression refrigerating plants and thermal pumps and plant for realization of this method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658730A1 (en) * 1993-12-14 1995-06-21 Carrier Corporation Economizer control for two-stage compressor systems
RU2123647C1 (en) * 1996-09-26 1998-12-20 Акционерное общество "ТУРБОХОЛОД" Turborefrigerating machine (versions)
US6349564B1 (en) * 2000-09-12 2002-02-26 Fredric J. Lingelbach Refrigeration system
RU2220383C1 (en) * 2002-04-22 2003-12-27 Шляховецкий Валентин Михайлович Working medium for compression refrigerating plants and thermal pumps and plant for realization of this method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arpagaus et al. Multi-temperature heat pumps: A literature review
Kondou et al. Thermodynamic assessment of high-temperature heat pumps using Low-GWP HFO refrigerants for heat recovery
JP6554156B2 (en) Multistage heat pump having a two-stage expansion structure using CO2 refrigerant and its circulation method
CN105135749B (en) Carbon dioxide cold-hot combined supply system
CN108474271B (en) ORGANIC Rankine cycle for converting waste heat from a heat source into mechanical energy and compressor device utilizing same
Nekså et al. CO2-a refrigerant from the past with prospects of being one of the main refrigerants in the future
KR20150131255A (en) Apparatus, systems, and methods for low grade waste heat management
RU2529917C2 (en) Method and device for conversion of heat energy to electricity, heat of increased potential and cold
Bu et al. Working fluids selection for fishing boats waste heat powered organic Rankine-vapor compression ice maker
JP4041036B2 (en) Supercritical cooling system
Jin et al. Preliminary study on CO2 transcritical ejector enhanced compressor refrigeration system for independent space cooling and dehumidification
JP6585830B2 (en) Wave rotor type automatic cascade refrigeration system and operation method thereof
US9879568B2 (en) Method for energy saving
CN105371516B (en) Carbon dioxide twin-stage cold-hot combined supply system
RU2659839C1 (en) Low-temperature refrigeration machine on carbon dioxide
RU2617039C1 (en) Low-temperature refrigeration equipment
Kondou et al. Thermodynamic assessment of high-temperature heat pumps for heat recovery
CN210861778U (en) Super-cooled CO of non-azeotropic working medium supercharging machinery2Transcritical circulation refrigerating system
CN211060438U (en) Parallel compression machinery supercooling double-condenser combined supply system
SU591667A1 (en) Method of cooling working body
Shan A Review of Trans-Critical CO2 refrigeration cycle
Yamaguchi et al. Current Development of CO2 Heat Pump
Seyfouri et al. A totally heat-driven refrigeration system using low-temperature heat sources for low-temperature applications
Blust et al. Environment-friendly refrigeration packs for Indian supermarkets: Experimental investigation of energy performance of a multiejector-driven R744 integrated compressor rack
WO2007020472A1 (en) Heating system

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210227