SU1268904A1 - Способ работы газовой холодильно-нагревательной установки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике и может быть использовано, например, в автономных холодильно-нагревательных установках систем кондиционировани .

Целью изобретени   вл етс  снижение энергопотреблени  и массогабаритных характеристик , расширение диапазона регулировани  холодо- и теплонроизводительности.

На чертеже изображена схема газовой холодильно-нагревательной установки, при работе которой реализуетс  предлагаемый способ.

Установка состоит из камеры 1 сгорани , компрессора 2, кинематически соединенного с турбиной 3, топливоиспарительного теплообменника 4, дросселирующего элемента 5 и объекта б термостатировани . Выход 7 паров топлива соединен через пневмоклапан 8 и регулирующий дроссель 9 с эжектором 10, воздухозаборник 11 которого открыт в атмосферу, а выход 12 соединен через камеру 1 сгорани  с входом 13 турбины 3, выход 14 которой открыт в атмосферу . В камере 1 сгорани  размещен воспламенитель 15, а на входе компрессора 2 установлен датчик 16 параметра, например температуры, соединенный с регулирующим дросселем 9.

Установка работает следующим образом. В исходном состо нии пневмоклапан 8 закрыт, теплообменник 4 заполнен жидким топливом, например водоаммиачным раствором , пары которого в услови х равновеси  пар - жидкость при температуре окружающей среды имеют давление больше атмосферного . Турбокомпрессор, состо щий из компрессора 2, кинематически соединенного с турбиной 3, остановлен, и нет движени  рабочего газа по замкнутому контуру.

Открывают запорный орган, например пневмоклапан 8, и включают воспламенитель 15 топливовоздушной смеси. Пары топлива , наход щиес  под давлением в топливоиспарительном теплообменнике 4, выход т через выход 7, пневмокланан 8 и регулирующий дроссель 9, например регул тор давлени  «до себ , и поступают в эжектор 10, где инжектируют наружный воздух, который втекает через воздухозаборник 11. В камере смешени  (пе показана) эжектора 10 пары топлива и воздуха смешиваютс  и через выход 12 эжектора 10 топливоБоздушна  смесь проходит в камеру 1 сгорани , где поджигаетс  от разогретого до 600-800°С воспламенител  15 смеси. Продукты сгорани , имеющие высокую скорость , температуру и давление, поступают на вход 13 турбины 3.

В процессе адиабатического расширени  с совершением работы продукты сгорани  понижают свое давление и температуру, а затем выбрасываютс  через выход 14 турбины 3 наружу. При неполном сгорании в камере 1 одного из компонентов паров топлива их дожигают в дожигающем устройстве (не показано), установленном на выходе 14 турбины 3.

Турбина 3 кинематически соединена с компрессором 2, поэтому работа, совершаема  продуктами сгорани  топливовоздушной смеси при расширении в турбине, передаетс  на компрессор 2, который отсасывает подогретый (или охлажденный) рабочий газ из объекта 6.

Охлажденный в испарительном теплооб0 меннике 4 рабочий газ пропускают через дроссель 9, где в процессе адиабатического дросселировани  понижаютс  температура и давление газа. Из дросселирующего

элемента 5 рабочий газ, имеющий заданные термодинамические параметры (даате ние, температуру, удельный объем),поступает в объект 6, где нагреваетс , отнима  тепло от него, или охлаждаетс , нагрева  его, а затем вновь отсасываетс  компрессором 2. Затем цикл повтор етс .

0 Наличие регулирующего дроссел  9, например регул тора давлени  «до себ , соединенного с датчиком 16 параметра, например температуры, позвол ет осуществл ть регулирование холодопроизводительности установки в широких пределах вплоть до использовани  ее в качестве нагревательной установки, а также с высокой точностью поддерживать заданную температуру рабочего газа на входе в рабочий объект 6. Это объ сн етс  тем, что дроссель 9, поддерQ жива  определенное заранее заданное давление паров топлива в топливоиспарительном теплообменнике 4, тем самым поддерживает с высокой точностью температуру кипени  этого раствора топлива. Причем даже большие отклонени  давлени  от задан2 ного значени  незначительно измен ют эту температуру кипени .

Кроме того, дроссель 9 обеспечивает поддержание с высокой точностью температуры рабочего газа как выше температуры окружающей среды при работе в

0 режиме обогрева рабочего объема, так и значительно ниже ее при работе установки в режиме охлаждени  рабочего объема.

В случае резкого изменени  температурного режима в рабочем объеме, например при наличии значительных тепловыделений от интенсивных источников тепла, рабочий газ, выход щий из рабочего объекта 6, имеет повышенную температуру, и поэтому дл  откачивани  его компрессором 2 необходима увеличенна  мощность привода. Но

Q нагрета  порци  газа еще не дошла до топливоиспарительного теплообменника 4, и топливо еще не испарилось в уве тиченных количествах. Его пары не прошли по трубопроводу до камеры 1 сгорани  и далее на вход турбины 3. Поэтому увеличение рабо5 ты, передаваемой с турбины 3 через кинематическую св зь к компрессору 2, вызванное увеличением тепловыделений в рабочем объекте 6, произошло бы с задержкой времени , что исключает оперативное регулирование холодопроизводительности установки . Дл  обеспечени  высокой оперативности регулировани  холодопроизводительности установки регулирующий дроссель 9 соединен с управл ющим выходом датчика 16 параметра, например температуры, установленного перед компрессором 2. Такое расположение датчика температуры позвол ет оперативно вли ть на мощность привода компрессора 2. Это осуществл ют следующим образом.

При увеличении температуры рабочего газа перед компрессором датчик 16 параметра выдает команду на увеличение проходного сечени  трубопровода подачи паров топлива из топливоиспарительного теплообменника 4. Так как в теплообменнике пары топлива имеют значительное давление, например аммиак при К ,6 бар, то за короткое врем  возрастает расход паров, поступающих в эжектор 10, где они инжектируют наружный воздух. Тем самым возрастает количество топливовоздушной смеси, поступающей в камеру 1 сгорани , и, следовательно, возрастают давление и масса продуктов сгорани , которые совершают работу при течении через турбину 3.

Турбина увеличивает мощность, котора  передаетс  компрессору 2, причем поступление на вход компрессора нагретой порции рабочего газа и увеличение мощности его привода происходит в этом случае примерно одновременно. Это означает, что установка оперативно реагирует на изменение параметров рабочего газа в рабочем объеме изменением (увеличением) своей холодопроизводительности .

При уменьшении температуры рабочего газа в рабочем объекте 6 регулируемый дроссель 9 по команде датчика 16 параметра уменьшает проходное сечение трубопровода подачи паров топлива, и вследствие этого установка уменьшает свою холодопроизводительность .

Работа холодильно-нагревательной установки в режиме обогрева рабочего объема осуществл етс  следующим образом.

Охлажденный в рабочем объекте 6 рабочий газ сжимаетс  в компрессоре 2, при этом его температура и давление растут. Однако температура газа на выходе из компрессора 2 гораздо меньше, чем температура рабочего газа при работе установки в режиме охлаждени .

Рабочий газ поступает в топливоиспарительный теплообменник 4 и несколько охлаждаетс . Причем температура испарени  топлива, например водоаммиачного раствора, поддерживаетс  достаточно высокой, чтобы рабочий газ после дросселирующего эле мента 5 имел требуемую температуру, а количество испарившихс  паров топлива было минимально необходимым дл  привода турбины .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ работы газовой холодильно-нагревательной установки путем циркул ции газообразного рабочего тела по замкнутому контуру, при котором последовательно сжимают рабочее тело, охлаждают его кип щим

   5 хладагентом с отводом образующихс  паров, адиабатически расшир ют рабочее тело и подают в объект термостатировани , отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергопотреблени  и массогабаритных характеристик , расширени  диапазона регулирова0 ни  холодо- и теплопроизводительности, в качестве хладагента используют низкокип щее топливо, а образующийс  при его кипении поток паров дросселируют, смешивают посредством эжекции с атмосферным воздухом , сжигают и адиабатически расшир ют

   до давлени  окружающей среды с использованием образующейс  при этом механической энергии на сжатие рабочего тела, при этом дополнительно измер ют температуру последнего после объекта термостатировани  и в соответствии с ней регулируют степень дросселировани  паров хладагента .