SU1758373A2

SU1758373A2 - Evaporator

Info

Publication number: SU1758373A2
Application number: SU904779355A
Authority: SU
Inventors: Евгений Константинович Кузьменко; Юрий Николаевич Смирнов; Анатолий Семенович Бурлак; Евгений Леонидович Тимченко; Владимир Борисович Морозов
Original assignee: Специальное Проектно-Конструкторское Технологическое Бюро "Эксимер" При Оинтэ
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Использование: теплообменные аппараты систем охлаждени с аккумул тором холода, примен емые в холодильной технике при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса. Сущность изобретени : теплоизол ци нижней части кожуха выполнена в виде съемного короба 16, охватывающего днище 17 и часть боковых стенок, имеет толщину, уменьшающуюс в направлении сверху вниз до съемного короба 16, снабженного отверсти ми 20. Днище 17 снабжено упорами 21. 1 ил.Usage: heat exchangers of cooling systems with a cold accumulator, used in refrigerating equipment under a pulsed load with regulated impulse parameters. SUMMARY OF THE INVENTION: The thermal insulation of the lower part of the casing is made in the form of a removable box 16, covering the bottom 17 and part of the side walls, has a thickness that decreases in a downward direction to a removable box 16 provided with openings 20. The bottom 17 is provided with lugs 21. 1 or so.

Description

Изобретение относится к теплообменным аппаратам систем охлаждения с аккумулятором холода и может быть использовано в холодильной технике при импульсной нагрузке с регламентированными параметрами импульса и является усовершенствованием испарителя по авт.св. № 1657902.The invention relates to heat exchangers for cooling systems with a cold accumulator and can be used in refrigeration equipment at a pulsed load with regulated pulse parameters and is an improvement of the evaporator according to auth. No. 1657902.

Известный испаритель содержит кожух, в котором расположен аккумулятор холода и ряды горизонтально установленных в шахматном порядке труб для хладагента и теплоносителя, концы которых соответственно перекрестно соединены калачами и снабжены поперечными пластинчатыми ребрами, каждое из которых объединяет не менее двух рядов, труб.The known evaporator comprises a casing in which a cold accumulator and rows of horizontally staggered pipes for refrigerant and coolant are located, the ends of which are respectively cross-connected by cams and provided with transverse plate fins, each of which combines at least two rows of pipes.

Недостатком данного испарителя является то, что охлаждение теплоносителя происходит с использованием холодильной 20 машины как в летнее, так и в зимнее время года, что приводит к повышенным энергетическим затратам, выработке моторесурса компрессора. Кожух, в котором расположен испаритель, открыт сверху, поэтому в холодное время года вода замерзает сверху вниз, так как вода у поверхности имеет температуру наиболее близкую к температуре замерзания, охлаждаясь не только за счет интенсивного подвода холода, но и за счет 30 испарения. По мере роста толщины верхней корки льда давление под ней увеличивается за счет объемного увеличения кристаллов льда. Если верхняя корка достаточно прочна, сосуд разрушается, что приводит к сни- 35 жению эксплуатационной надежности аппарата вплоть до выхода его из строя.The disadvantage of this evaporator is that the coolant is cooled using a refrigerating machine 20 in both summer and winter season, which leads to increased energy costs, the development of compressor life. The casing in which the evaporator is located is open from above, so in the cold season the water freezes from top to bottom, since the water near the surface has the temperature closest to the freezing temperature, cooling not only due to the intense supply of cold, but also due to 30 evaporation. As the thickness of the upper ice crust increases, the pressure below it increases due to the volume increase in ice crystals. If the upper crust is strong enough, the vessel is destroyed, which leads to a decrease in the operational reliability of the apparatus until its failure.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и сокращение энергозатрат в зимнее время года при вы- 40 полнении кожуха теплоизолированным со всех сторон.The purpose of the invention is to increase operational reliability and reduce energy consumption in the winter season when the housing is 40 thermally insulated from all sides.

Поставленная цель достигается тем, что теплоизоляция нижней части кожуха выполнена в виде съемного короба, охватывающё- 45 го днище и часть боковых стенок, а теплоизоляция остальной части последних имеет толщину, уменьшающуюся в направлении сверху вниз до съемного короба, при этом послёдний выполнен с отверстиями, а 50 днище кожуха снабжено упорами, пропущенными через эти отверстия.This goal is achieved in that the thermal insulation of the lower part of the casing is made in the form of a removable box covering the 45th bottom and part of the side walls, and the thermal insulation of the rest of the latter has a thickness that decreases from top to bottom to the removable box, while the latter is made with holes, and the 50th bottom of the casing is equipped with stops passing through these openings.

Наличие теплоизоляции со всех сторон кожуха способствует реализации оптимальной работы испарителя в летнее время года 55 за счет уменьшения теплопритоков извне.The presence of thermal insulation on all sides of the casing contributes to the implementation of the optimal operation of the evaporator in the summer 55 due to the reduction of heat inflow from the outside.

В зимнее время года наличие теплоизоляции сверху и частично на боковых стенках (при снятой теплоизоляции с нижней части кожуха) позволяет производить направленную наморозку аккумулирующего вещества от дна кожуха к его верхней части, используя естественный холод атмосферного воздуха. Полная наморозка льда завершится в 5 верхней части кожуха в результате объемного расширения аккумулирующего вещества в пространство между теплоизоляцией сверху и зеркалом аккумулирующего вещества. В этом случае разрушение кожуха не 10 произойдет.In the winter season, the presence of thermal insulation from above and partially on the side walls (with the thermal insulation removed from the lower part of the casing) allows for directed freezing of the accumulating substance from the bottom of the casing to its upper part, using the natural cold of atmospheric air. A complete freezing of ice will end in the 5th upper part of the casing as a result of the volume expansion of the storage substance in the space between the thermal insulation on top and the mirror of the storage substance. In this case, the destruction of the casing is not 10 will occur.

Выполнение теплоизоляции остальной части боковых стенок уменьшающейся в направлении сверху вниз до съемного короба усиливает эффект направленной наморозки 15 льда и интенсифицирует этот процесс.Performing thermal insulation of the rest of the side walls decreasing from top to bottom to the removable box enhances the effect of directionally freezing 15 ice and intensifies this process.

Наличие упоров, которыми снабжено днище, способствует интенсификации охлаждения дна за счет образования воздушного канала между полом и дном.The presence of stops, which are equipped with the bottom, helps to intensify the cooling of the bottom due to the formation of an air channel between the floor and the bottom.

На фиг.1 изображен предлагаемый испаритель.Figure 1 shows the proposed evaporator.

Испаритель содержит кожух 1, в котором расположен аккумулятор 2 холода и ряды 3 горизонтально установленных труб для 25 хладагента 4 и теплоносителя 5 с поперечными пластинчатыми ребрами 6. Концы труб 4 и 5 снабжены калачами 7 для перекрестного их соединения. Трубы 4 и 5 расположены в шахматном порядке, а каждое ребро 6 объединяет не менее двух рядов 3 труб 4 иThe evaporator comprises a casing 1, in which a cold accumulator 2 and rows of 3 horizontally installed pipes for 25 refrigerant 4 and coolant 5 with transverse plate ribs 6 are located. The ends of the pipes 4 and 5 are provided with cams 7 for their cross connection. Pipes 4 and 5 are staggered, and each rib 6 combines at least two rows of 3 pipes 4 and

5. Аккумулятор холода 2 представляет собой вещество, например воду, эвтектическую смесь или кристаллогидраты. Ребра 6 размещены на трубах 4 и 5 с соответствующим шагом (не показан). Проток теплоносителя и хладагента осуществляется в трубах 4 и 5, расположенных рядом.5. The cold accumulator 2 is a substance, for example water, a eutectic mixture or crystalline hydrates. The ribs 6 are placed on the pipes 4 and 5 with the corresponding step (not shown). The flow of coolant and refrigerant is carried out in pipes 4 and 5 located nearby.

Подача теплоносителя от потребителя осуществляется в подающий коллектор 8, а затем в вертикальные ряды 9 труб 5. Выход теплоносителя к потребителю осуществляется через выходной коллектор 10.The coolant is supplied from the consumer to the supply manifold 8, and then to the vertical rows 9 of the pipes 5. The coolant is output to the consumer through the output collector 10.

Вход хладагента от холодильной машины (не показана) осуществляется через вертикальный коллектор 11 в вертикальные ряды 12 труб 4, Выход хладагента к холодильной машине осуществляется через коллектор 13. Уровень жидкой фазы аккумулирующего вещества контролируется поплавковым указателем 14 уровня.The refrigerant inlet from the refrigeration machine (not shown) is carried out through the vertical manifold 11 into the vertical rows 12 of pipes 4, The refrigerant outlet to the refrigeration machine is through the manifold 13. The level of the liquid phase of the accumulating substance is controlled by a level float indicator 14.

Кожух 1 снабжен теплоизолированной крышкой 15. Теплоизоляция нижней части кожуха выполнена в виде съемного короба 16, охватывающего днище 17 и часть боковых стенок 18 кожуха 1. а теплоизоляция 19 остальной части боковых стенок имеет толщину, уменьшающуюся в направлении сверху вниз до съемного короба 16. снабженного отверстиями 20. Днище 17 снабже но упорами 21, пропущенными через отверстия 20.The casing 1 is provided with a heat-insulated cover 15. The thermal insulation of the lower part of the casing is made in the form of a removable box 16, covering the bottom 17 and part of the side walls 18 of the casing 1. and the thermal insulation 19 of the rest of the side walls has a thickness decreasing from top to bottom to the removable box 16. equipped holes 20. The bottom 17 is provided with stops 21, passed through the holes 20.

Испаритель работает следующим образом.The evaporator operates as follows.

В зимнее время года при отрицательных температурах атмосферного воздуха теплоизоляцию 16 снимают. Неизолированные дно 17 и часть боковых стенок 18 кожуха 1 непосредственно контактируют с окружающей средой. В связи с различным термическим сопротивлением кожуха 1, обусловленным наличием сверху теплоизолированной крышки 15 и теплоизоляции 19 боковых стенок, происходит переохлаждение акумулирующего вещества аккумулятора холода 2 до температуры кристаллизации. Во внутренний объем кожуха 1 начинается направленная наморозка льда, сначала в нижней части, увеличиваясь по высоте снизу вверх. В результате объемного расширения вода вытесняется в пространство под теплоизолированную крышку 15. Накапливается массив льда, аккумулирующий энергию атмосферного холода, увеличиваясь от дна 17 до крышки 15. Полная наморозка льда завершается в верхней части кожуха. Разрушение кожуха не произойдет в связи с наличием указателя 14 уровня, гарантирующим наличие пространства между теплоизолированной крышкой 15 и зеркалом аккумулирующего вещества. Это пространство должно составлять не менее объема увеличения аккумулирующего вещества в процессе его перехода в твердую фазу. Сверху зеркало аккумулирующего вещества 2 при достаточной теплоизоляции крышки 15 и теплоизоляции 19 боковых стенок не должно покрываться льдом. А если и образуется корка льда, она будет тонкой и непрочной.In the winter season, at low temperatures, the insulation 16 is removed. Uninsulated bottom 17 and part of the side walls 18 of the casing 1 are in direct contact with the environment. Due to the different thermal resistance of the casing 1, due to the presence of a thermally insulated cover 15 on top and thermal insulation 19 of the side walls, the accumulating substance of the cold accumulator 2 is supercooled to crystallization temperature. In the internal volume of the casing 1 begins a directed freezing of ice, first in the lower part, increasing in height from bottom to top. As a result of volumetric expansion, water is displaced into the space under the heat-insulated cover 15. An ice mass accumulates, accumulating the energy of atmospheric cold, increasing from the bottom 17 to the cover 15. Complete freezing of ice is completed in the upper part of the casing. The destruction of the casing will not occur due to the presence of a level indicator 14, which guarantees the presence of space between the insulated cover 15 and the mirror of the storage substance. This space should be not less than the volume of increase in the accumulating substance during its transition to the solid phase. On top of the mirror accumulating substance 2 with sufficient thermal insulation of the cover 15 and thermal insulation 19 of the side walls should not be covered with ice. And if an ice crust forms, it will be thin and fragile.

Выполнение теплоизоляции 19 на боковых стенках переменной величины от крышки 15 до съемного короба 16 усиливает эффект направленной наморозки льда и интенсифицирует этот процесс, так как увеличивается приток холода окружающей среды ко дну и к части боковых стенок 18.The implementation of thermal insulation 19 on the side walls of variable size from the cover 15 to the removable box 16 enhances the effect of directionally freezing ice and intensifies this process, since the influx of environmental cold to the bottom and part of the side walls 18 increases.

Применение упоров 21, расположенных в отверстиях 20 съемной теплоизоляции 16 и примыкающих ко дну 17, способствует интенсификации охлаждения дна 17, так как грунт имеет, как правило, более высокую температуру, чем окружающая среда. Образуемый воздушный канал между дном 17 и полом позволяет осуществлять соответству ющую естественную циркуляцию атмосферного воздуха, охлаждающего днище 17.The use of stops 21 located in the holes 20 of the removable insulation 16 and adjacent to the bottom 17, helps to intensify the cooling of the bottom 17, since the soil has, as a rule, a higher temperature than the environment. The air channel formed between the bottom 17 and the floor allows the corresponding natural circulation of atmospheric air cooling the bottom 17.

В зимнее время года холодильная машина не работает, в ряды 3 горизонтально установленных труб для хладагента 4 хладон не подают. После превращения аккумулирующего вещества аккумулятора холода 2 в твердую фазу, испаритель используют по своему прямому назначению для снятия импульсно-периодической нагрузки. В трубы 5 через коллектор 8 подают теплоноситель, который пропускают через вертикальные ряды 9 труб, соединенных- калачами 7, а отбирают через коллектор 10. Теплообмен между теплоносителем и аккумулирующим веществом 2 осуществляется через стенки труб 5, ребра 6 и трубы 4, представляющие в совокупности своеобразную ребристую поверхность. При подаче нагрузки происходит интенсивное таяние аккумулирующего вещества 2 и превращение его в жидкую фазу, за счет чего снимается пиковая импульсная нагрузка. Таяние начинается вокруг трубок 5, затем ребер 6 и труб 4. В интервале между импульсами, в связи с постоянным притоком холода окружающей среды, происходит замораживание аккумулирующего вещества 2 и переход его в твердую фазу. Таким образом, в зимнее время осуществляют работу в импульсно-периодическом режиме с регламентированными параметрами импульса без использования холодильной машины. При заданных значениях параметров импульса определяют величину поверхности дна 17 и боковых стенок 18, не покрытых теплоизоляцией 16, позволяющую согласовать возможности льдообразования в интервалах между импульсами и оттайкой в период пиковой нагрузки импульса.In the winter season, the refrigeration machine does not work, in the rows of 3 horizontally installed pipes for refrigerant 4 refrigerant is not supplied. After the accumulating substance of the cold accumulator 2 is converted into a solid phase, the evaporator is used for its intended purpose to relieve the periodic repetitive load. In the pipes 5, through the collector 8, a coolant is supplied, which is passed through vertical rows 9 of pipes connected by cams 7, and taken through the collector 10. Heat exchange between the coolant and the storage substance 2 is carried out through the walls of the pipes 5, ribs 6 and pipes 4, which together represent a kind of ribbed surface. When the load is applied, the accumulating substance 2 intensively melts and turns into the liquid phase, due to which the peak impulse load is removed. Melting begins around the tubes 5, then the ribs 6 and the tubes 4. In the interval between pulses, due to the constant influx of environmental cold, the accumulating substance 2 freezes and passes into the solid phase. Thus, in winter, they work in a pulse-periodic mode with regulated pulse parameters without using a refrigeration machine. For given values of the pulse parameters, the size of the bottom surface 17 and side walls 18, not covered by thermal insulation 16, is determined, which makes it possible to coordinate the possibility of ice formation in the intervals between pulses and defrost during the peak pulse load.

Claims

Claim

Auto-evaporator No. 1657902, characterized in that, in order to increase operational reliability and reduce energy consumption in the winter season when the casing is thermally insulated on all sides, the lower part of the casing is insulated in the form of a removable box covering the bottom and part of the side walls, and the rest is insulated part of the latter has a thickness decreasing from top to bottom to a removable box, the latter is made with holes, and the bottom of the casing is equipped with stops passing through these holes.