RU6536U1

RU6536U1 - INSTALLATION FOR COOLING AND HEATING OF AIR

Info

Publication number: RU6536U1
Application number: RU97102232/20U
Authority: RU
Inventors: В.Н. Митяев; Н.Ф. Строков; И.С. Латыпин; В.И. Бочаров; В.С. Коробченко
Original assignee: ООО "Ритмит"; СКБ "Турбина"
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-05-16

Abstract

1. Установка для охлаждения и нагрева воздуха, содержащая последовательно включенные по ходу воздуха центробежный компрессор, установленный на редукторе вспомогательного двигателя и имеющий поворотную заслонку в месте подсоединения к его выходному патрубку дополнительной воздушной магистрали, трубчатый теплообменник первичного охлаждения, трубчатый теплообменник вторичного охлаждения и турбодетандер, причем теплообменники, выполненные на торцах с входными и выходными коллекторами для охлаждения секций и с двумя боковыми коллекторами для охлаждения секций на каждом, размещены последовательно друг за другом над указанным редуктором, отличающаяся тем, что в ней турбодетандер установлен на верхнем торце теплообменника первичного охлаждения совместно с выходным коллектором, образуя с ним единый модуль с подключением коллектора к вентилятору турбодетандера, причем выходной коллектор на нижнем торце теплообменника вторичного охлаждения подсоединен к входу центробежного компрессора, выходной патрубок которого подключен к входу бокового коллектора теплообменника первичного охлаждения со стороны модуля так, что указанный патрубок, а также патрубки соответственно: соединяющий соседние боковые коллекторы теплообменников и подсоединенный к выходу бокового коллектора теплообменника вторичного охлаждения для подвода охлажденного воздуха к турбине турбодетандера, установлены с использованием места между теплообменниками.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вход верхнего коллектора теплообменника вторичного охлаждения и дополнительная воздушная магистраль от центробежного компрессора подсо1. Installation for cooling and heating the air, comprising a centrifugal compressor sequentially connected along the air flow, mounted on the auxiliary engine gearbox and having a rotary damper at the point of connection of the additional air line to its outlet pipe, a primary cooling tube heat exchanger, a secondary cooling tube heat exchanger and a turbine expander, moreover, heat exchangers made at the ends with inlet and outlet manifolds for cooling sections and with two side collectors For cooling the sections on each, they are placed sequentially one after another above the specified gearbox, characterized in that the turboexpander is installed on the upper end of the primary cooling heat exchanger together with the output manifold, forming a single module with it connecting the collector to the turbo expander fan, and the output manifold at the lower end of the secondary cooling heat exchanger is connected to the inlet of the centrifugal compressor, the outlet of which is connected to the input of the side collector of the heat exchanger primary cooling on the module side so that the specified pipe, as well as pipes, respectively: connecting adjacent side collectors of the heat exchangers and connected to the output of the side collector of the secondary cooling heat exchanger for supplying cooled air to the turbine of the expander, are installed using the space between the heat exchangers. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the input of the upper collector of the secondary cooling heat exchanger and an additional air line from the centrifugal compressor

Description

М. 60 Н 1/00 В 60 Р 3/20 / 24 5/00M. 60 N 1/00 V 60 P 3/20 / 24 5/00

., .Установка для охлаждения и нагрева воздуха Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к установкам для о хла вдения и нагрева воздуха для транспортных средств, например рефрижераторов, а также стационарных помещений. Известен кондиционер для рефрижераторов (см, ,0истемй кондиционирования воздуха с воздушными холодильными, машинами, обзор ЦИНИС Гостроя CGCP, М., 1974г., стр.33, ), содержащий распол.оженные последовательно по ходу воздуха поршневой и центробежный компрессоры, теплообменник для. ,дения воздуха и турбодетандер, а также вентилятор, соединенный со вспомогательным двигателем vi с. охлаждающей секцией.теплообменника. При этом центробежный компрессор приводится во вращение турбиной турбодетандера,. Однако следует отметить, что несмотря на простую конструкцию установки, отсутствие в ней теплообменника для первичного охлаждения . воздуха, а также наличие порш-невого компрессора снижает эффективность кондиционера. Кроме зтого, установка не предназначена для нагрева воздуха в помещении. известна установка кондиционирования воздуха для транспортного средства (см. черт. ОКБ Турбина № 107.00,00.000),содержащая последовательно включеннные по ходу воздуха центробежный компрессор, установленный на редукторе вспомогательного двигателя и имеющий поворотную заслонку в месте подсоединения к его выходному патрубку дополнительной магистрали для нагретого.воздуха, трубчатые теплообменн-йки первичного и вторичного охлаждения воздуха и турбодетандер, причем теплообменники, выполненные на торцах с входными и выходными коллекторами для охлаждающих секций и с двумя боковыми ,, коллекторами для охлаж,даемых секций на ка7кдом, размещены последовательно друг за другим над редуктором. Кроме этого, установка имеет второй центробежный компрессор, приводимый во вращение, турбиной турбодетандера, включенный по ходу воздуха перед теплообменником вторичного, охлавдения, а также вентилятор, установленный на редукторе и соединенный с охлаждающими секциями обоих теплообменников посредством общего выходного коллектора, причем вход воздуха в охлаждающие секции теплообменников осуществляется за счет общего.,. Installation for cooling and heating air The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering and, in particular, to installations for cooling and heating air for vehicles, for example refrigerators, as well as stationary premises. Known air conditioning for refrigerators (see, 0 air conditioning systems with air refrigerators, machines, a review of TsINIS Gostroy CGCP, M., 1974, p. 33,), containing piston and centrifugal compressors arranged in series along the air, a heat exchanger for. , denia air and a turboexpander, and also the fan connected to the auxiliary engine vi with. cooling section. heat exchanger. In this case, the centrifugal compressor is driven into rotation by the turbine of the turboexpander ,. However, it should be noted that despite the simple design of the installation, the absence of a heat exchanger in it for primary cooling. air, as well as the presence of a piston compressor reduces the efficiency of the air conditioner. In addition, the installation is not intended for heating indoor air. The installation of air conditioning for a vehicle is known (see drawing Turbine Design Bureau No. 107.00.00.000), which contains a centrifugal compressor connected in series along the air and mounted on the auxiliary engine gearbox and having a rotary damper at the point of connection to its outlet pipe of the auxiliary line for the heated one. air, tubular heat exchangers for primary and secondary air cooling and a turboexpander, moreover, heat exchangers made at the ends with inlet and outlet manifolds for I of the cooling sections and with two side collectors for cooling, the sections given on each caddy are placed sequentially one after another above the gearbox. In addition, the installation has a second centrifugal compressor driven into rotation by a turbo-expander turbine connected in the air direction in front of the secondary cooling coil, as well as a fan mounted on the gearbox and connected to the cooling sections of both heat exchangers through a common outlet manifold, and the air inlet to the cooling heat exchanger sections

входного коллектора.input collector.

Однако следует отметить не в полной мере рациойальную компоновку указанной установки, что снижает её.эффективность. Это вызвано введением в конструкцию второго центробежного компрессора с затратой дополнительной энергии на его привод и необходимостью вынужденного размещения при этом турбодетандера и теплообменников с подсоединительными воздушными патрубками увеличенной длины,However, it should be noted not fully rational layout of the specified installation, which reduces its efficiency. This is due to the introduction of a second centrifugal compressor into the design with the cost of additional energy for its drive and the need for involuntary placement of a turboexpander and heat exchangers with longer connecting air pipes,

Задача, на решение которой направлена полезная мидель, заключается в создании простой и компактной установки для-охлаждения И: нагрева воздуха без снижения её эффективности.The task, which the useful midsection is aimed at, is to create a simple and compact installation for cooling I: air heating without reducing its effectiveness.

Техническое решение указанной задачи достигается за счет рациональной компоновки, позволяющей создать компактную конструкцию с одним центробежным компрессором..и установить при этом.турбодетандер и теплообменники с подсоединительными патрубками уменьшенной длины, что позволит снизить потери давления в. воздушных патрубках и исключить затраты энергии на привод второго компрессора. Для получения указанного технического результата в установке для охлаждения и нагрева воздуха, содержащей последовательно включенные по ходу воздуха центробежный компрессор, установленный на редукторе вспомогательногр двигателя и им.еющий паворотную заслонку в месте подсоединения его : выходному патрубку дополнительной воздушной магистрали, трубчатый теплообменник первичного охлаждения, трубчатый теплообменник- вторичного охлаждения и турбодетандер, причем теплообменники,, выполненные на торцах с входными и выходными коллекторами для охлаждающих секций и с двумя боковыми коллекторами для охлаждаемых секций на , размещены последовательно друг за другом над указанным редуктором, в не--й турбодетандер установлен на верхнем : торце теплообменника первичного охлаждения совместно с выходным кол лектором, образуя с ним единый модуль с подключением коллектора к вентилятору турбодетандера, причем выходной коллектор на нижнем торце теплообменника вторичного охлаждения подсоединен ко входу центробеж- ного компрессора, выходной патрубок которого подключен ко входу бо- . кового коллектора теплообменника первичного охлаждения со стороны модуля так, ЧТО: указанный патрубок, а также патрубки соответственно: соединяющий соседние боковые коллекторы теплообменников и подсоединенный к выходу бокового коллектора теплообменника вторичного охлаждения для подвода охлажденного воздуха к турбине турбодетандера, установлены с использованием пространства между теплообменниками. того, вход верхнего коллектора теплообменника вторичного охлаждения и дополнительная воздушная магистраль от центробежного компрессора подсоединены к охлаждаемому и обогреваемому обектам.The technical solution to this problem is achieved due to the rational layout, which allows to create a compact design with one centrifugal compressor .. and install at the same time. Turbo expander and heat exchangers with connecting pipes of reduced length, which will reduce pressure loss c. air nozzles and eliminate energy costs for the drive of the second compressor. To obtain the specified technical result in an installation for cooling and heating air, containing a centrifugal compressor sequentially connected along the air flow, mounted on the auxiliary engine gearbox and having a butterfly valve in the place of its connection: the outlet pipe of the additional air line, tubular primary cooling heat exchanger, tubular a secondary cooling heat exchanger and a turbo-expander, the heat exchangers being made at the ends with inlet and outlet manifolds and for the cooling sections and with two side collectors for the cooled sections on, placed sequentially one after another above the specified gearbox, in the second turbo-expander installed on the top: the end of the primary cooling heat exchanger together with the output manifold, forming with it a single module with connection the collector to the turboexpander fan, and the output collector at the lower end of the secondary cooling heat exchanger is connected to the input of the centrifugal compressor, the output of which is connected to the input of the bo. the primary collector of the primary cooling heat exchanger from the module side so that: the specified pipe, as well as the pipes, respectively: connecting adjacent side collectors of the heat exchangers and connected to the outlet of the side collector of the secondary cooling heat exchanger for supplying cooled air to the turbine of the expander, are installed using the space between the heat exchangers. In addition, the input of the upper collector of the secondary cooling heat exchanger and the additional air line from the centrifugal compressor are connected to the objects to be cooled and heated.

, , . 3 -,,. 3 -

грева воздуха достигается за счёт.рациональной компоновки её с одним центробежным компрессором, позволяющая при этом установит турбодетандер и теплообменники с воздушными подсоединительными патрубками уменьшенной дл.ины. Сущность полезной модели поясняется черте ками, где:air heating is achieved due to its rational arrangement with one centrifugal compressor, which allows installing turboexpander and heat exchangers with air connecting nozzles of reduced length. The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

-на фиг. I изчбражен ви,д сбоку на установку;FIG. I izbrazhden vi, d side to the installation;

-на фиг, 2 изображен вид по стрелке А на установку -fig, 2 shows a view along arrow A on the installation

-на фиг, 3 изображен вид по стрелке Б на установку фигЛ;-Fig. 3 shows a view along arrow B of FIGL installation;

Установка для охлавдения и нагрева воздуха размещена на раме I, например в форме прямоугольного параллепипеда, и содержит последовательно включенные по ходу воздуха центробежный компрессор 2, устд,новленный на, редукторе 3 вспомогательного двигателя 4 и имеющий поворотную/ заслонку 5 в месте подсоединения к выходному патрубку,б дополнительной воздушной магистрали 7, трубчатый многозаходный теплообменник 8 первичного охлаждения, трубчатый многозаходный теплообменник 9 вторичного охлаждения и турбодетандер 10, причем теплообменники выполнены на торцах с входными II, 12 д выходными 13, 14 коллекторами,для охлаждающих секций, с двумя боковыми коллекторами 15, 16 для охлавдав ых секций и размещены над редуктором последовательно друг за другом вдоль его продольной осиThe installation for cooling and heating the air is placed on the frame I, for example in the form of a rectangular parallelepiped, and contains a centrifugal compressor 2 sequentially connected along the air, installed on the gearbox 3 of the auxiliary engine 4 and having a rotary / shutter 5 in the place of connection to the outlet pipe , b of an additional air line 7, a tubular multi-start heat exchanger 8 for primary cooling, a tubular multi-start heat exchanger 9 for secondary cooling and a turboexpander 10, moreover, the heat exchangers enes on the ends of the input II, 12 d outputs 13, 14 of collectors for cooling sections, with two lateral collectors 15, 16 for ohlavdav's sections and placed over the gear in succession along its longitudinal axis

В yc-EaHOBjKe турбодетандер 10 размещен на верхнем торце теплообменника 8 совместно с выходным коллектором 13, образуя с ним единый модуль с подключением коллектора 13 к вентилятору 17 турбодетандера 10 При этом вхощной коллектор 14 на нижнем торце теплообменника 9 подключен ко входу центробежного компрессЬра 2, выходной патрубок б которого подключен к боковому коллектору 16 теплообменника 8 со стороны Оказанного модуля так, что патрубок б, а также нижний патрубок 18, соединяющий соседние боковые коллекторы 16 теплообменников 8 и 9 ивехний патрубок 19| подключенный к боковому коллектору 16 теплообменника 9 и подводящий охлажденный воздух от теплообменников 8 и 9 к турбине 20 турбодетандера 10, установлены с использованием места между теплообменниками. ; /In yc-EaHOBjKe, a turboexpander 10 is placed on the upper end of the heat exchanger 8 together with the output manifold 13, forming a single module with it connecting the collector 13 to the fan 17 of the turbine expander 10. At the same time, a nice collector 14 at the lower end of the heat exchanger 9 is connected to the input of the centrifugal compressor 2, the output the pipe b of which is connected to the side collector 16 of the heat exchanger 8 from the side of the Turned module so that the pipe b, as well as the lower pipe 18 connecting adjacent side collectors 16 of the heat exchangers 8 and 9 and the external pipe 19 | connected to the side collector 16 of the heat exchanger 9 and supplying cooled air from the heat exchangers 8 and 9 to the turbine 20 of the turboexpander 10, are installed using the space between the heat exchangers. ; /

В установке коллектора 12 теплообменника 9 подсоединен к охлаждаемому помещению посредством патрубка 21. Воздущная магистраль 7 от центробежного компрессора 2 подсоединена к обогреваемому помещению. При этом турбина 20 турбодетандера ю оединена .патрубком 22 к охлаждаемому помещению.охлавдаемого помещения по патрубку 21, коллектору 12, через охлаждающие секции теплообменника 9 и выходному коллектору Х.Зтот воздух после сжатия в компрессоре 2 поступает по патрубку б, через охлаждаемые секции теплообменника 8, затем по патрубку 18 и, через охлаждаемые секции теплообменника 9 в патрубок 19, а по.: нему к турбине 20 турбодетандера 10 Приэтом воздух вращает турбину, дополнительно охлаждается при расширении в турбине 20 и по патрубку 22 возвращается в охлаждаемое помещение.In the installation of the collector 12, the heat exchanger 9 is connected to the cooled room by means of a pipe 21. The return line 7 from the centrifugal compressor 2 is connected to the heated room. In this case, the turbine of the turboexpander expander 20 is connected by a pipe 22 to the cooled room. The refrigerated room is connected to the pipe 21, collector 12, through the cooling sections of the heat exchanger 9 and the exhaust manifold X. This air after compression in the compressor 2 enters through pipe b through the cooled sections of the heat exchanger 8 then through the pipe 18 and through the cooled sections of the heat exchanger 9 to the pipe 19, and then: to it to the turbine 20 of the turbo expander 10 At that, the air rotates the turbine, is additionally cooled during expansion in the turbine 20 and returns to refrigerated room.

При вращении турбины 20- одновременно вращается и вентилятор 17 турбодетан дера 10, который осуществляет прокачку воздуха через вХпускной коллектор И и охлаждающие секции теплообменника 8, дополнителъно охлаждая воздух, поступающий к турбине 20When the turbine 20 is rotating, the fan 17 turbo-expander 10 also rotates at the same time, which pumps air through the intake manifold And and the cooling sections of the heat exchanger 8, additionally cooling the air entering the turbine 20

При необходимости обогрева помещения поворачивается заслонка 5, перекрывая патрубок б, при этом сжатый (нагретый) в компрессоре 2 воздух поступает по магистрали 7 в обогреваемое помещение.If it is necessary to heat the room, the shutter 5 is rotated, blocking the nozzle b, while the compressed (heated) air in the compressor 2 enters through the line 7 into the heated room.

Предлагаемая установка для охлаадения и обогрева является простой и компактной по сравнению с прототипом, при этом эффективность её не ухудшается, а в некоторых случаях даже повышается..The proposed installation for cooling and heating is simple and compact compared to the prototype, while its effectiveness does not deteriorate, and in some cases even increases ..

Установка технологична в промышленном изготовлении.The installation is technologically advanced in industrial production.

Claims

1. Installation for cooling and heating the air, comprising a centrifugal compressor sequentially connected along the air flow, mounted on the auxiliary engine gearbox and having a rotary damper at the point of connection of the additional air line to its outlet pipe, a primary cooling tube heat exchanger, a secondary cooling tube heat exchanger and a turbine expander, moreover, heat exchangers made at the ends with inlet and outlet manifolds for cooling sections and with two side collectors For cooling the sections on each, they are placed sequentially one after another above the specified gearbox, characterized in that the turboexpander is installed on the upper end of the primary cooling heat exchanger together with the output manifold, forming a single module with it connecting the collector to the turbo expander fan, and the output manifold at the lower end of the secondary cooling heat exchanger is connected to the inlet of the centrifugal compressor, the outlet of which is connected to the input of the side collector of the heat exchanger primary cooling on the module side so that the specified pipe, as well as pipes, respectively: connecting adjacent side collectors of the heat exchangers and connected to the output of the side collector of the secondary cooling heat exchanger for supplying cooled air to the turbine of the expander, are installed using the space between the heat exchangers.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the input of the upper collector of the secondary cooling heat exchanger and an additional air line from the centrifugal compressor are connected to the cooled and heated objects.