RU2659696C1 - Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты) - Google Patents

Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2659696C1
RU2659696C1 RU2017119755A RU2017119755A RU2659696C1 RU 2659696 C1 RU2659696 C1 RU 2659696C1 RU 2017119755 A RU2017119755 A RU 2017119755A RU 2017119755 A RU2017119755 A RU 2017119755A RU 2659696 C1 RU2659696 C1 RU 2659696C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavity
heat exchanger
air
cooler
compressor
Prior art date
Application number
RU2017119755A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Андреевич Панин
Original Assignee
Александр Андреевич Панин
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 Александр Андреевич Панин filed Critical Александр Андреевич Панин
Priority to RU2017119755A priority Critical patent/RU2659696C1/ru
Priority to US16/619,571 priority patent/US20200132343A1/en
Priority to EP18814024.8A priority patent/EP3637018A4/en
Priority to PCT/RU2018/000367 priority patent/WO2018226122A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2659696C1 publication Critical patent/RU2659696C1/ru
Priority to US17/949,832 priority patent/US20230042241A1/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
    • F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • F25B11/02—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
    • F25B11/04—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders centrifugal type
    • 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
    • F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • 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
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • 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
    • F25B2400/14—Power generation using energy from the expansion of the 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
    • 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
    • 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
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • 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
    • F25B9/004—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 air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха, холодильниках и т.д. Воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, электродвигатель, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, холодильную камеру с охладителем и вентилятором. Установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, а также вторым и третьим влагоотделителями, выходом компрессор подключен к первой полости теплообменника, которая подключена к первой полости теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандер, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем, и через последний - со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом компрессора. Достигается возможность предотвращения образования льда и инея на внутренних полостях турбодетандера и трубопроводов, что в свою очередь позволяет предотвратить остановку ВТХУ и увеличить ее холодопроизводительность. 7 н. и 37 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха, холодильниках и т.д.
Известна холодильная установка, содержащая компрессор, соединенный через теплообменник с турбодетандером, холодильную камеру и дополнительный нагнетатель, установленный на одном валу с турбодетандером и включенный между теплообменником и холодильной камерой (см. авторское свидетельство SU №802740, кл. F25B 11/00, опубл. 07.02.1981).
В данной установке необходима система охлаждения теплообменника, т.к. температура воздуха на выходе из компрессора является достаточно высокой (порядка 120-140°C), что повышает общую потребляемую мощность холодильной установки. Кроме того, наличие паров влаги в воздухе может привести к замерзанию каналов сопловой и рабочей решеток турбохолодильника.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части устройства, как объекта изобретения является воздушная турбохолодильная установка, содержащая компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, электродвигатель, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, турбо детандер, холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход через вентилятор, а входом компрессор через запорный элемент сообщен с атмосферой (см. патент RU №2156929, кл. F25B 11/00, опубл. 27.09.2000).
Из этого же патента известны турбодетандер, содержащий рабочие колеса турбодетандера и компрессора, установленные на одном валу, установленном в корпусе в газодинамических подшипниках и известен способ работы воздушной турбохолодильной установки, включающий подачу сжатого воздуха компрессором в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя нагретый в ней воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, а затем дополнительно нагретый воздух подают из рекуператора на вход компрессора.
Однако данные установка и способ ее работы не обеспечивают требуемую надежность работы, что связано с тем, что из-за неплотностей в соединении труб и теплообменников или при разгерметизации замкнутой системы цикруляции теплоносителя может происходить попадание влажного воздуха из атмосферы в замкнутую систему цуркуляции теплоносителя, что приводит к образованию льда и инея на внутренних полостях элементов турбодетандера и трубопроводов. Как результат это приводит к уменьшению холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки (ВТХУ) или может привести к остановке установки.
Задачей изобретения является устранение выявленных недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность предотвращения образования льда и инея на внутренних полостях элементов турбодетандера и трубопроводов, что, в свою очередь, позволяет предотвратить остановку ВТХУ и увеличить ее холодопроизводительность.
Технический результат в части воздушной турбохолодильной установки в соответствии с первым вариантом выполнения, достигается за счет того, что воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, электродвигатель, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход последнего через вентилятор, а входом компрессор через запорный элемент сообщен с атмосферой, при этом установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, а также вторым и третьим влагоотделителями, причем выходом компрессор подключен к первой полости двухполостного теплообменника, которая подключена к первой полости двухполостного теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандера, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости двухполостного теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем в холодильной камере и через последний со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом компрессора.
Установка может быть снабжена блоком осушки воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент - к входу компрессора.
Двухполостной теплообменник может быть снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье.
В соответствии со вторым вариантом выполнения технический результат достигается за счет того, что воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем выход через вентилятор, при этом установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, а также вторым и третьим влагоотделителями, вторым компрессором с приводом от электродвигателя и вторым двухполостным теплообменником, причем выходом компрессор подключен к первой полости двухполостного теплообменника, которая подключена к первой полости теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель, к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандер, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем в холодильной камере и через последний со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом второго компрессора, при этом последний входом через запорный элемент сообщен с атмосферой и выходом через первую полость второго двухполостного теплообменника подключен к входу компрессора, а вход и выход второй полости второго двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход через второй вентилятор.
Установка может быть снабжена блоком осушки воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент - к входу второго компрессора.
Установка может быть снабжена вторым электродвигателем, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
Двухполостной теплообменник может быть снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье.
В соответствии с третьим вариантом выполнения технический результат достигается за счет того, что воздушная турбохолодильная установка содержит расположенные на одном валу компрессор и турбодетандер, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель и холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход через вентилятор, при этом установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, вторым и третьим влагоотделителями, а также вторым и третьим компрессорами, расположенными на одном валу, электродвигателем, вал которого соединен с валом второго и третьего компрессоров, и вторым двухполостным теплообменником, причем выходом компрессор подключен к входу второго компрессора, который выходом подключен через первую полость второго двухполостного теплообменника к входу третьего компрессора, выход которого подключен через первую полость двухполостного теплообменника к первой полости теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандера, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем в холодильной камере и через последний со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом компрессора, причем вход последнего также сообщен через запорный элемент с атмосферой, а вторая полость второго двухполостного теплообменника сообщена со стороны входа и со стороны выхода с атмосферой, причем со стороны входа через второй вентилятор.
Установка может быть снабжена блоком осушки воздуха, который входом сообщен с атмосферой, и выходом через второй запорный элемент подключен к входу компрессора, а первый и второй двухполостные теплообменники снабжены термоэлектрическими модулями Пельтье.
Установка может быть снабжена вторым электродвигателем, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
Еще одним объектом изобретения является турбодетандер, как часть описанных выше установок. Турбодетандер содержит рабочие колеса турбодетандера и компрессора, установленные на одном валу, установленном в корпусе в газодинамических подшипниках, причем в корпусе установлено устройство аксиальной стабилизации вала, выполненное в виде установленного в корпусе напротив торца вала со стороны рабочего колеса компрессора с зазором относительно последнего неподвижного магнита.
В устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита может быть установлен электромагнит.
Электромагнит может содержать устройство для изменения силы своего магнитного поля.
В устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита может быть установлен постоянный магнит.
Турбодетандер может дополнительно содержать постоянный магнит, установленный на торце вала напротив неподвижного магнита.
Турбодетандер может быть снабжен вторым устройством аксиальной стабилизации вала, выполненным в виде установленного в корпусе напротив торца вала со стороны рабочего колеса турбодетандера с зазором относительно последнего вторым неподвижным магнитом, а на торце вала напротив второго магнита установлен второй постоянный магнит.
Во втором устройстве аксиальной стабилизации вала в качестве неподвижного магнита может быть установлен электромагнит.
Электромагнит может содержать устройство для изменения силы своего магнитного поля.
Во втором устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита может быть установлен постоянный магнит.
В части способа, как объекта изобретения заявленный технический результат достигается за счет того, что способ работы воздушной турбохолодильной установки по любому из пунктов 1-3 включает подачу сжатого воздуха компрессором в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя нагретый в ней воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, а затем дополнительно нагретый воздух подают из рекуператора на вход компрессора, причем сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе, подаваемым через него воздухом из турбодетандера, и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, а от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора охладителя воздуха.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем подачи через него воды.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием оборотов электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
В соответствии со вторым вариантом технический результат может быть достигнут в способе работы воздушной турбохолодильной установки, выполненной в соответствии с любым из пунктов 4-7, причем этот способ работы воздушной турбохолодильной установки включает подачу сжатого воздуха компрессором в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, причем сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе подаваемым через него воздухом из турбодетандера и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, из второй полости рекуператора воздух подают на вход второго компрессора, который сжимает воздух и подает его в первую полость второго двухполостного теплообменника, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника воздуха окружающей среды вторым вентилятором, а из первой полости второго двухполостного теплообменника воздух подают в компрессор, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора второго двухполостного теплообменника.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов электродвигателя второго компрессора.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности холодильной установки одновременно изменением числа оборотов электродвигателя второго компрессора и изменением числа оборотов вентилятора второго двухполостного теплообменника и вентилятора охладителя.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника термоэлектрическими модулями Пельтье.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением одновременно первого и второго двухполостных теплообменников термоэлектрическими модулями Пельтье.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника водой.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением одновременно первого и второго двухполостных теплообменников водой.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов вентилятора охладителя.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов второго электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
В соответствии с третьим вариантом технический результат может быть достигнут в способе работы воздушной турбохолодильной установки, выполненной в соответствии с п. 8-11 формулы изобретения, причем этот способ работы воздушной турбохолодильной установки включает подачу сжатого воздуха в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, при этом сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе, подаваемым через него воздухом из турбодетандера, и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, из второй полости рекуператора воздух подают на вход компрессора, который сжимает воздух и подает его во второй компрессор, из которого дополнительно сжатый воздух подают в первую полость второго двухполостного теплообменника, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника воздуха окружающей среды вторым вентилятором, а из первой полости второго двухполостного теплообменника воздух подают в третий компрессор, из которого сжатый воздух подают в первую полость двухполостного теплообменника, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора, который подает через охладитель воздух, находящийся в холодильной камере.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье.
Может быть проведено дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем подачи через него воды.
Может быть проведено дополнительное регулирование холодопроизводительности и температуры в холодильной камере регулированием оборотов электродвигателя, вал которого соединен с валом второго и третьего компрессоров.
Может быть проведено дополнительное регулирование холодопроизводительности и температуры в холодильной камере регулированием оборотов второго электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
В ходе проведенного исследования было выявлено, что давление рабочего воздуха в системе после первого компрессора и особенно после второго компрессора значительно повышается, поскольку электродвигатель создает дополнительный момент на валу компрессора и увеличивает его мощность. Теплообменник-охладитель, установленный в схеме после компрессоров обеспечивает более глубокую осушку воздуха. Это видно из формулы:
Figure 00000001
; кг/кг,
где d, кг/кг - абсолютное влагосодержание воздуха (килограмм воды на килограмм сухого воздуха);
Рн - давление насыщенного пара;
Р - давление воздуха. Так, при увеличении давления воздуха Р, абсолютное влагосодержание воздуха d уменьшается, что увеличивает его осушку. Кроме того, второй и третий влагоотделители позволяют повысить эффективность осушки, а за счет устройства аксиальной стабилизации вала турбодетандера, выполненного в виде неподвижных постоянных магнитов и/или электромагнитов на торцах вала турбодетандера обеспечивается устойчивая работа холодильной установки и поддержание номинальной холодопроизводительности.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема воздушной турбохолодильной установки по первому варианту ее выполнения.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема воздушной турбохолодильной установки по второму варианту ее выполнения.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема воздушной турбохолодильной установки по второму варианту ее выполнения с установленным вторым электродвигателем.
На фиг. 4 представлена принципиальная схема воздушной турбохолодильной установки по третьему варианту ее выполнения.
На фиг. 5 представлен продольный разрез турбодетандера воздушной турбохолодильной установки.
На фиг. 6 представлен продольный разрез турбодетандера воздушной турбохолодильной установки со вторым устройством аксиальной стабилизации вала.
Воздушная турбохолодильная установка, выполненная в соответствии с п. 1 формулы изобретения (см. фиг. 1) содержит компрессор 1, расположенный на одном валу с турбодетандером 2, электродвигатель 3, вал которого соединен с валом компрессора 1 и турбодетандера 2, двухполостной теплообменник 4, рекуператор 5, влагоотделитель 6, холодильную камеру 7 с охладителем 8 и вентилятором 9.
Вход и выход второй полости двухполостного теплообменника 4 соединены с атмосферой, причем вход последнего через вентилятор 10, а входом компрессор 1 через запорный элемент 11 сообщен с атмосферой.
Установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем 12, а также вторым 13 и третьим 14 влагоотделителями.
Выходом компрессор 1 подключен к первой полости двухполостного теплообменника 4, которая подключена к первой полости двухполостного теплообменника-охладителя 12, подключенной через второй влагоотделитель 13, к первой полости рекуператора 5, сообщенной через первый влагоотделитель 6 с входом в турбодетандера 2, а последний выходом через третий влагоотделитель 14 подключен ко второй полости двухполостного теплообменника-охладителя 12, которая сообщена с охладителем 8 и через последний со второй полостью рекуператора 5, которая сообщена с входом компрессора 1.
Установка может быть снабжена блоком осушки 15 воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент 16 - к входу компрессора 1.
Двухполостной теплообменник 4 может быть снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье (не показаны на чертеже).
В соответствии со вторым вариантом выполнения (см. фиг. 2 и 3) воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор 1, расположенный на одном валу с турбодетандером 2, двухполостной теплообменник 4, рекуператор 5, влагоотделитель 6, холодильную камеру 7 с охладителем 8 и вентилятором 9.
Вход и выход второй полости двухполостного теплообменника 4 соединены с атмосферой, причем выход через вентилятор 10.
Установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем 12, а также вторым 13 и третьим 14 влагоотделителями, вторым компрессором 17 с приводом от электродвигателя 18 и вторым двухполостным теплообменником 19, причем выходом компрессор 1 подключен к первой полости двухполостного теплообменника 4, которая подключена к первой полости теплообменника-охладителя 12, подключенной через второй влагоотделитель 13, к первой полости рекуператора 5, сообщенной через первый влагоотделитель 6 с входом в турбодетандер 2, а последний выходом через третий влагоотделитель 14 подключен ко второй полости теплообменника-охладителя 12, которая сообщена с охладителем 8 и через последний со второй полостью рекуператора 5, которая сообщена с входом второго компрессора 17, при этом последний входом через запорный элемент 11 сообщен с атмосферой и выходом через первую полость второго двухполостного теплообменника 19 подключен к входу компрессора 1, а вход и выход второй полости второго двухполостного теплообменника 19 соединены с атмосферой, причем вход через второй вентилятор 20.
Установка может быть снабжена блоком осушки 15 воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент 16 - к входу второго компрессора 17.
Установка может быть снабжена вторым электродвигателем 21, вал которого соединен с валом компрессора 1 и турбодетандера 2.
Двухполостной теплообменник 4 снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье (не показаны на чертежах).
В соответствии с третьим вариантом выполнения (см. фиг. 4) воздушная турбохолодильная установка содержит расположенные на одном валу компрессор 1 и турбодетандер 2, двухполостной теплообменник 4, рекуператор 5, влагоотделитель 6 и холодильную камеру 7 с охладителем 8 и вентилятором 9.
Вход и выход второй полости двухполостного теплообменника 4 соединены с атмосферой, причем вход через вентилятор 10.
Установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем 12, вторым 13 и третьим 14 влагоотделителями, а также вторым 17 и третьим 22 компрессорами, расположенными на одном валу, электродвигателем 18, вал которого соединен с валом второго 17 и третьего 22 компрессоров, и вторым двухполостным теплообменником 19.
Компрессор 1 подключен к входу второго компрессора 17, который выходом подключен через первую полость второго двухполостного теплообменника 19 к входу третьего компрессора 22, выход которого подключен через первую полость двухполостного теплообменника 4 к первой полости теплообменника-охладителя 12, подключенной через второй влагоотделитель 13 к первой полости рекуператора 5, сообщенной через первый влагоотделитель 6 с входом в турбодетандер 2, а последний выходом через третий влагоотделитель 14 подключен ко второй полости теплообменника-охладителя 12, которая сообщена с охладителем 8 и через последний со второй полостью рекуператора 5, которая сообщена с входом компрессора 1, причем вход последнего также сообщен через запорный элемент 11 с атмосферой, а вторая полость второго двухполостного теплообменника 19 сообщена со стороны входа и со стороны выхода с атмосферой, причем со стороны входа через второй вентилятор 20.
Установка может быть снабжена блоком осушки 15 воздуха, который входом сообщен с атмосферой, и выходом через второй запорный элемент 16 подключен к входу компрессора 1, а первый 4 и второй 19 двухполостные теплообменники снабжены термоэлектрическими модулями Пельтье (не показаны на чертеже).
Установка может быть снабжена вторым электродвигателем 21, вал которого соединен с валом компрессора 1 и турбодетандера 2.
Турбодетандер 2, который является частью описанных выше установок (см. фиг. 5), содержит рабочие колеса 23 и 24, соответственно, турбодетандера 2 и компрессора 1, установленные на одном валу, установленном в корпусе 25 в газодинамических подшипниках 26, причем в корпусе 25 установлено устройство аксиальной стабилизации 27 вала 28, выполненное в виде установленного в корпусе 25 напротив торца вала 28 со стороны рабочего колеса 24 компрессора 1 с зазором относительно последнего неподвижного магнита 29.
В устройстве аксиальной стабилизации 27 вала 28 в качества неподвижного магнита 29 может быть установлен электромагнит.
Электромагнит может содержать устройство (не показано) для изменения силы своего магнитного поля.
В устройстве аксиальной стабилизации 27 вала 28 в качества неподвижного магнита может быть установлен постоянный магнит.
Турбодетандер 2 может дополнительно содержать постоянный магнит 30 (см. фиг. 6), установленный на торце вала 28 напротив неподвижного магнита 29.
Турбодетандер 2 может быть снабжен вторым устройством аксиальной стабилизации 31 вала 28, выполненным в виде установленного в корпусе 25 напротив торца вала 28 со стороны рабочего колеса 23 турбодетандера 2 с зазором относительно последнего вторым неподвижным магнитом 32, а на торце вала 28 напротив второго неподвижного магнита 32 установлен второй постоянный магнит 33.
Во втором устройстве аксиальной стабилизации 31 вала 28 в качества неподвижного магнита 32 может быть установлен электромагнит.
Электромагнит может содержать устройство для изменения силы своего магнитного поля (не показан).
Во втором устройстве аксиальной стабилизации 31 вала 28 в качества неподвижного магнита 32 может быть установлен постоянный магнит.
Способ работы воздушной турбохолодильной установки в соответствии с фиг. 1 реализуется следующим образом.
Производят подачу сжатого воздуха компрессором 1 в первую полость двухполостного теплообменника 4, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором 10 из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника 4.
Затем сжатый воздух охлаждают в первой полости двухполостного теплообменника-охладителя 12, подаваемым через него воздухом из турбодетандера 2, и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе 13.
Далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре 5 холодным воздухом из охладителя 8 холодильной камеры 7, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе 6 и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер 2, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес 24 и 23, соответственно турбодетандера 2 и компрессора 1 сжатый воздух охлаждают с одновременным снижением его давления, после чего от охлажденного в турбодетандере 2 воздуха отводят влагу в третьем влагоотделителе 14 и подают при пониженном давлении через вторую полость двухполостного теплообменника-охладителя 12 в охладитель 8 холодильной камеры 7 для отвода из последней тепла и ее охлаждения.
Из охладителя 8 воздух подают во вторую полость рекуператора 5, где охлаждают сжатый воздух, подаваемый в турбодетандер 2, а затем воздух подают из рекуператора 5 на вход компрессора 1.
Регулирование температуры в холодильной камере 7 и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора 10 двухполостного теплообменника 4.
Дополнительное регулирование температуры в холодильной камере 7, осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора 9 охладителя воздуха 8.
Кроме того, дополнительное регулирование температуры в холодильной камере 7 осуществляют дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике 4 путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье, охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике 4 путем подачи через него воды, регулированием оборотов электродвигателя 3, вал которого соединен с валом 28 компрессора 1 и турбодетандера 2.
Способ работы воздушной турбохолодильной установки в соответствии с фиг. 2 и фиг. 3 реализуется следующим образом.
Производят подачу сжатого воздуха компрессором 1 в первую полость двухполостного теплообменника 4, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором 10 из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника 4.
Затем сжатый воздух охлаждают в первой полости двухполостного теплообменника-охладителя 12 подаваемым через него воздухом из турбодетандера 2 и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе 13.
Далее сжатый воздух охлаждают в первой полости рекуператора 5 холодным воздухом из охладителя 8 холодильной камеры 7, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе 6 и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер 2, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес 23 и 24 соответственно турбодетандера 2 и компрессора 1 охлаждают.
От охлажденного в турбодетандере 2 воздуха отводят влагу в третьем влагоотделителе 14 и подают при полученном в турбодетандере 2 пониженном давлении, через вторую полость теплообменника-охладителя 12 в охладитель 8 холодильной камеры 7 для отвода из последней тепла и ее охлаждения, а из охладителя 8 нагретый в ней воздух подают во вторую полость рекуператора 5 для охлаждения сжатого воздуха.
Из второй полости рекуператора 5 воздух подают на вход второго компрессора 17, который сжимает воздух и подает его в первую полость второго двухполостного теплообменника 19, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника 19 воздуха окружающей среды вторым вентилятором 20, а из первой полости второго двухполостного теплообменника 19 воздух подают в компрессор 1, при этом регулирование температуры в холодильной камере 7 и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора 10 двухполостного теплообменника 4.
Дополнительное регулирование температуры в холодильной камере 7, осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора 20 второго двухполостного теплообменника 19, регулированием числа оборотов электродвигателя 18 второго компрессора 17, одновременным изменением числа оборотов электродвигателя 18 второго компрессора 17 и изменением числа оборотов вентилятора 20 второго двухполостного теплообменника 19 и вентилятора 9 охладителя 8, дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника 19 термоэлектрическими модулями Пельтье, дополнительным охлаждением одновременно первого 4 и второго 19 двухполостных теплообменников термоэлектрическими модулями Пельтье, дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника 19 водой, дополнительным охлаждением одновременно первого 4 и второго 19 двухполостных теплообменников водой, регулированием числа оборотов вентилятора 9 охладителя 8, регулированием числа оборотов второго электродвигателя 21, вал которого соединен с валом компрессора 1 и турбодетандера 2.
Способ работы воздушной турбохолодильной установки в соответствии с фиг. 4 реализуется следующим образом.
Производят подачу сжатого воздуха в первую полость двухполостного теплообменника 4, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором 10 из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника 4.
Далее сжатый воздух охлаждают в первой полости двухполостного теплообменника-охладителя 12, подаваемым через него воздухом из турбодетандера 2, и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе 13.
Затем сжатый воздух охлаждают в рекуператоре 5 холодным воздухом из охладителя 8 холодильной камеры 7, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе 6 и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер 2, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес 23 и 24 соответственно турбодетандера 2 и компрессора 1 охлаждают и после этого от охлажденного в турбодетандере 2 отводят влагу в третьем влагоотделителе 14, и подают при пониженном давлении осушенный воздух через вторую полость двухполостного теплообменника-охладителя 12 в охладитель 8 холодильной камеры 7 для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя 8 воздух подают во вторую полость рекуператора 5, где охлаждают сжатый воздух, а из второй полости рекуператора 5 воздух подают на вход компрессора 1, который сжимает воздух и подает его во второй компрессор 17, из которого дополнительно сжатый воздух подают в первую полость второго двухполостного теплообменника 19, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника 19 воздуха окружающей среды вторым вентилятором 20, а из первой полости второго двухполостного теплообменника 19 воздух подают в третий компрессор 22, из которого сжатый воздух подают в первую полость двухполостного теплообменника 4.
Регулирование температуры в холодильной камере 7 и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора 10 двухполостного теплообменника 4.
Дополнительное регулирование температуры в холодильной камере 7 осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора 9, который подает через охладитель 8 воздух, находящийся в холодильной камере 7, дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике 4 путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье, дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике 4 путем подачи через него воды, регулированием оборотов электродвигателя 18, вал которого соединен с валом второго 17 и третьего 22 компрессоров, регулированием оборотов второго электродвигателя 21, вал которого соединен с валом компрессора 1 и турбодетандера 2.
Настоящее изобретение может быть использовано в системах кондиционирования воздуха, холодильниках и других устройствах и сооружениях, где необходимо поддерживать пониженную температуру.

Claims (44)

1. Воздушная турбохолодильная установка, содержащая компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, электродвигатель, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход последнего через вентилятор, а входом компрессор через запорный элемент сообщен с атмосферой, отличающаяся тем, что установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, а также вторым и третьим влагоотделителями, причем выходом компрессор подключен к первой полости двухполостного теплообменника, которая подключена к первой полости двухполостного теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандер, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости двухполостного теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем, и через последний - со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом компрессора.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена блоком осушки воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент - к входу компрессора.
3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что двухполостной теплообменник снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье.
4. Воздушная турбохолодильная установка, содержащая компрессор, расположенный на одном валу с турбодетандером, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель, холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем выход через вентилятор, отличающаяся тем, что установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, а также вторым и третьим влагоотделителями, вторым компрессором с приводом от электродвигателя и вторым двухполостным теплообменником, причем выходом компрессор подключен к первой полости двухполостного теплообменника, которая подключена к первой полости теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандер, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем, и через последний - со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом второго компрессора, при этом последний входом через запорный элемент сообщен с атмосферой и выходом через первую полость второго двухполостного теплообменника подключен к входу компрессора, а вход и выход второй полости второго двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход - через второй вентилятор.
5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что снабжена блоком осушки воздуха, который входом подключен к атмосфере, а выходом через второй запорный элемент - к входу второго компрессора.
6. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что снабжена вторым электродвигателем, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
7. Установка по любому из пп. 4-6, отличающаяся тем, что двухполостной теплообменник снабжен термоэлектрическими модулями Пельтье.
8. Воздушная турбохолодильная установка, содержащая расположенные на одном валу компрессор и турбодетандер, двухполостной теплообменник, рекуператор, влагоотделитель и холодильную камеру с охладителем и вентилятором, при этом вход и выход второй полости двухполостного теплообменника соединены с атмосферой, причем вход - через вентилятор, отличающаяся тем, что установка снабжена двухполостным теплообменником-охладителем, вторым и третьим влагоотделителями, а также вторым и третьим компрессорами, расположенными на одном валу, электродвигателем, вал которого соединен с валом второго и третьего компрессоров, и вторым двухполостным теплообменником, причем выходом компрессор подключен к входу второго компрессора, который выходом подключен через первую полость второго двухполостного теплообменника к входу третьего компрессора, выход которого подключен через первую полость двухполостного теплообменника к первой полости теплообменника-охладителя, подключенной через второй влагоотделитель к первой полости рекуператора, сообщенной через первый влагоотделитель с входом в турбодетандер, а последний выходом через третий влагоотделитель подключен ко второй полости теплообменника-охладителя, которая сообщена с охладителем и через последний - со второй полостью рекуператора, которая сообщена с входом компрессора, причем вход последнего также сообщен через запорный элемент с атмосферой, а вторая полость второго двухполостного теплообменника сообщена со стороны входа и со стороны выхода с атмосферой, причем со стороны входа - через второй вентилятор.
9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что снабжена блоком осушки воздуха, который входом сообщен с атмосферой, и выходом через второй запорный элемент подключен к входу компрессора.
10. Установка по любому из пп. 8, 9, отличающаяся тем, что первый и второй двухполостные теплообменники снабжены термоэлектрическими модулями Пельтье.
11. Установка по любому из пп. 8-10, отличающаяся тем, что снабжена вторым электродвигателем, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
12. Турбодетандер, содержащий рабочие колеса турбодетандера и компрессора, установленные на одном валу, установленном в корпусе в газодинамических подшипниках, отличающийся тем, что в корпусе установлено устройство аксиальной стабилизации вала, выполненное в виде установленного в корпусе напротив торца вала со стороны рабочего колеса компрессора с зазором относительно последнего неподвижного магнита.
13. Турбодетандер по п. 12, отличающийся тем, что в устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита установлен электромагнит.
14. Турбодетандер по п. 13, отличающийся тем, что электромагнит содержит устройство для изменения силы своего магнитного поля.
15. Турбодетандер по п. 12, отличающийся тем, что в устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита установлен постоянный магнит.
16. Турбодетандер по п. 12, отличающийся тем, что дополнительно содержит постоянный магнит, установленный на торце вала напротив неподвижного магнита.
17. Турбодетандер по п. 12, отличающийся тем, что снабжен вторым устройством аксиальной стабилизации вала, выполненным в виде установленного в корпусе напротив торца вала со стороны рабочего колеса турбодетандера с зазором относительно последнего вторым неподвижным магнитом, а на торце вала напротив второго неподвижного магнита установлен второй постоянный магнит.
18. Турбодетандер по п. 17, отличающийся тем, что во втором устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита установлен электромагнит.
19. Турбодетандер по п. 18, отличающийся тем, что электромагнит содержит устройство для изменения силы своего магнитного поля.
20. Турбодетандер по п. 17, отличающийся тем, что во втором устройстве аксиальной стабилизации вала в качества неподвижного магнита установлен постоянный магнит.
21. Способ работы воздушной турбохолодильной установки любому из пп. 1-3, включающий подачу сжатого воздуха компрессором в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, а затем воздух подают из рекуператора на вход компрессора, отличающийся тем, что сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе подаваемым через него воздухом из турбодетандера и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, а от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора охладителя воздуха.
23. Способ по любому из пп. 21, 22, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье.
24. Способ по любому из пп. 21-23, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем подачи через него воды.
25. Способ по любому из пп. 21-24, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием оборотов электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
26. Способ работы воздушной турбохолодильной установки по любому из пп. 4-7, включающий подачу сжатого воздуха компрессором в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, отличающийся тем, что сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе подаваемым через него воздухом из турбодетандера и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, из второй полости рекуператора воздух подают на вход второго компрессора, который сжимает воздух и подает его в первую полость второго двухполостного теплообменника, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника воздуха окружающей среды вторым вентилятором, а из первой полости второго двухполостного теплообменника воздух подают в компрессор, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора второго двухполостного теплообменника.
28. Способ по любому из пп. 26, 27, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов электродвигателя второго компрессора.
29. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности холодильной установки одновременно изменением числа оборотов электродвигателя второго компрессора и изменением числа оборотов вентилятора второго двухполостного теплообменника и вентилятора охладителя.
30. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника термоэлектрическими модулями Пельтье.
31. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением одновременно первого и второго двухполостных теплообменников термоэлектрическими модулями Пельтье.
32. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением второго двухполостного теплообменника водой.
33. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением одновременно первого и второго двухполостных теплообменников водой.
34. Способ по п. 26, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов вентилятора охладителя.
35. Способ по любому из пп. 26, 32-34, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере регулированием числа оборотов второго электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
36. Способ работы воздушной турбохолодильной установки по п. 8, включающий подачу сжатого воздуха в первую полость двухполостного теплообменника, в котором сжатый воздух охлаждают воздухом, подаваемым вентилятором из окружающего пространства через вторую полость двухполостного теплообменника, далее сжатый воздух охлаждают в рекуператоре холодным воздухом из охладителя холодильной камеры, после чего от сжатого воздуха отводят влагу во влагоотделителе и осушенный сжатый воздух подают в турбодетандер, где его за счет расширения и преобразования его энергии давления в механическую энергию вращения рабочих колес турбодетандера и компрессора охлаждают и подают при пониженном давлении в охладитель холодильной камеры для отвода из последней тепла и ее охлаждения, из охладителя воздух подают во вторую полость рекуператора, где охлаждают сжатый воздух, отличающийся тем, что сжатый воздух перед подачей в первую полость рекуператора охлаждают в двухполостном теплообменнике-охладителе, подаваемым через него воздухом из турбодетандера, и отделяют от него влагу во втором влагоотделителе, от охлажденного в турбодетандере воздуха перед подачей его через двухполостной теплообменник-охладитель в охладитель холодильной камеры отводят влагу в третьем влагоотделителе, из второй полости рекуператора воздух подают на вход компрессора, который сжимает воздух и подает его во второй компрессор, из которого дополнительно сжатый воздух подают в первую полость второго двухполостного теплообменника, в последнем сжатый воздух охлаждают путем подачи через вторую полость второго двухполостного теплообменника воздуха окружающей среды вторым вентилятором, а из первой полости второго двухполостного теплообменника воздух подают в третий компрессор, из которого сжатый воздух подают в первую полость двухполостного теплообменника, при этом регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора двухполостного теплообменника.
37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере, которое осуществляют регулированием числа оборотов вентилятора, который подает через охладитель воздух, находящийся в холодильной камере.
38. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье.
39. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха в двухполостном теплообменнике путем подачи через него воды.
40. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что регулирование температуры в холодильной камере и холодопроизводительности воздушной турбохолодильной установки проводят регулированием числа оборотов вентилятора второго двухполостного теплообменника.
41. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха во втором двухполостном теплообменнике путем установки в нем термоэлектрических модулей Пельтье.
42. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование температуры в холодильной камере дополнительным охлаждением сжатого воздуха во втором двухполостном теплообменнике путем подачи через него воды.
43. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование холодопроизводительности и температуры в холодильной камере регулированием оборотов электродвигателя, вал которого соединен с валом второго и третьего компрессоров.
44. Способ по любому из пп. 36, 37, отличающийся тем, что проводят дополнительное регулирование холодопроизводительности и температуры в холодильной камере регулированием оборотов второго электродвигателя, вал которого соединен с валом компрессора и турбодетандера.
RU2017119755A 2017-06-06 2017-06-06 Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты) RU2659696C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119755A RU2659696C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты)
US16/619,571 US20200132343A1 (en) 2017-06-06 2018-06-05 Air turbo-refrigeration unit, method for operating same, and turbo-expander
EP18814024.8A EP3637018A4 (en) 2017-06-06 2018-06-05 AERIAL TURBINE COOLING SYSTEM, OPERATING PROCEDURE AND TURBO-REGULATOR
PCT/RU2018/000367 WO2018226122A1 (ru) 2017-06-06 2018-06-05 Воздушная турбохолодильная установка, способ ее работы и турбодетандер
US17/949,832 US20230042241A1 (en) 2017-06-06 2022-09-21 Air turbo-refrigeration unit, method for operating same, and turbo-expander

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119755A RU2659696C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659696C1 true RU2659696C1 (ru) 2018-07-03

Family

ID=62815522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119755A RU2659696C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Воздушная турбохолодильная установка (варианты), турбодетандер и способ работы воздушной турбохолодильной установки (варианты)

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20200132343A1 (ru)
EP (1) EP3637018A4 (ru)
RU (1) RU2659696C1 (ru)
WO (1) WO2018226122A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716780C1 (ru) * 2019-07-29 2020-03-16 Юрий Иванович Духанин Турбодетандер

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127011A (en) * 1976-05-18 1978-11-28 Normalair-Garret (Holdings) Limited Air cycle air conditioning systems
SU1290040A1 (ru) * 1985-04-05 1987-02-15 Специальное Конструкторское Бюро По Созданию Воздушных И Газовых Турбохолодильных Машин Воздушна холодильна установка
US5467613A (en) * 1994-04-05 1995-11-21 Carrier Corporation Two phase flow turbine
RU2156929C1 (ru) * 1999-12-28 2000-09-27 Панин Александр Андреевич Воздушная холодильная установка, турбодетандер-электрокомпрессор воздушной холодильной установки и турбинное колесо турбодетандера

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU802740A1 (ru) * 1979-03-23 1981-02-07 Предприятие П/Я А-3438 Холодильна установка
JP2546765B2 (ja) * 1992-10-30 1996-10-23 鹿島建設株式会社 氷利用施設の製氷装置
US20160281604A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 General Electric Company Turbine engine with integrated heat recovery and cooling cycle system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127011A (en) * 1976-05-18 1978-11-28 Normalair-Garret (Holdings) Limited Air cycle air conditioning systems
SU1290040A1 (ru) * 1985-04-05 1987-02-15 Специальное Конструкторское Бюро По Созданию Воздушных И Газовых Турбохолодильных Машин Воздушна холодильна установка
US5467613A (en) * 1994-04-05 1995-11-21 Carrier Corporation Two phase flow turbine
RU2156929C1 (ru) * 1999-12-28 2000-09-27 Панин Александр Андреевич Воздушная холодильная установка, турбодетандер-электрокомпрессор воздушной холодильной установки и турбинное колесо турбодетандера

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716780C1 (ru) * 2019-07-29 2020-03-16 Юрий Иванович Духанин Турбодетандер

Also Published As

Publication number Publication date
US20200132343A1 (en) 2020-04-30
EP3637018A4 (en) 2021-06-23
US20230042241A1 (en) 2023-02-09
WO2018226122A1 (ru) 2018-12-13
EP3637018A1 (en) 2020-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8141380B2 (en) Air refrigerant type cooling apparatus and air refrigerant cooling/heating system using refrigerant type cooling apparatus
US20090277197A1 (en) Evaporator apparatus and method for modulating cooling
US10619332B2 (en) Method and system for obtaining water from air
KR20090034835A (ko) 개선된 컴프레서 장치
EP1243878B1 (en) Cold air refrigerating system and turboexpander turbine for this system
RU2640670C2 (ru) Способ и система кондиционирования воздуха для летательного аппарата
CN101473174A (zh) 用于减少压缩机马达中的风阻损失的系统和方法
US20170138259A1 (en) Gas turbine generator cooling
US20210348606A1 (en) Oil-injected multi-stage compressor system and procedure for controlling such a compressor system
US20230042241A1 (en) Air turbo-refrigeration unit, method for operating same, and turbo-expander
JP5752428B2 (ja) 水冷媒冷凍システム
US11280524B2 (en) Systems for a chiller electrical enclosure
CN104670523A (zh) 一种高低温环境模拟试验设备
JP6987598B2 (ja) 冷凍サイクルの制御装置、熱源装置、及びその制御方法
KR101708933B1 (ko) 냉장 장치의 냉매 순환 시스템
EP3839377A1 (en) Cooling system with partly flooded low side heat exchanger
US4292814A (en) Heat pump
US10697472B2 (en) Centrifugal compressor
CN105571027A (zh) 冷水机组及其控制方法
RU2206028C1 (ru) Воздушная турбохолодильная установка
RU2084780C1 (ru) Способ получения потоков холодного воздуха и турбохолодильная установка
RU2453777C1 (ru) Способ регулирования температуры в турбохолодильной установке
JP2012149835A (ja) 冷凍機およびその制御方法
KR20210085274A (ko) 가스 히트펌프
US20050144969A1 (en) Cold air refrigerating system and turborxpander turbine for this system

Legal Events

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

Effective date: 20200607

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210316