SU802744A1 - Способ регулировани гелиевойХОлОдильНОй уСТАНОВКи - Google Patents

Description

Изобретение относится к области холодильной техники, а именно к способам’; регулирования гепиевой холодильной установки.

Известны способы регулирования гелиевой холодильной установки двойного ⁵ дросселирования с компрессором, двумя турбодетандерами и сборником жидкого хладагента путем стабилизации давления хладагента после компрессора и изменения расхода прямого потока в зависимости от уровня жидкого хладагента в сборнике [1 ].

недостатком известных способов является их малая экономичность при пере- ₁₅ менных холодильных нагрузках вследствие увеличения необратимых термодинамических потерь в рабочем цикле установки.

Цепью изобретения является повышение экономичности при переменных хслодильных нагрузках.

Нель достигается тем, что дополнительно измеряют температуру прямого потока после второго турбодетандера и по ней дополнительно изменяют его расход в процессе первого дросселирования с одновременной коррекцией по расходу хладагента, выходящего из сборника, причем по этому расходу стабилизируют давление хладагента после первого дросселирования с коррекцией по .температуре прямого потока после второго турбодетандера.

На чертеже схематично представлена установка, в которой осуществляют описываемый способ.

Установка содержит компрессор 1, два турбодетандера 2 и 3, сборник 4 жидкого хладагента, температурный датчик 5 после турбодетандера 3, датчик 6 давления на прямом потоке после первого дросселирования, датчик 7 расхода, линию 8 прямого потока, дроссельный вентнль 9 на прямом потоке, дроссельный вентиль 10 на прямом потоке после его переохлаждения в сборнике 4, дроссельный вентиль 11 для отбора части прямого потока в сборник 4,. переохладитепь 12 прямого потока, размещенный в сборнике 4, линию обратного потока, регенеративные теплообменники 14-20 между прямым и обратным потоками, перепускной вентиль 21, объект 22 охлаждения, датчик 23 давления на прямом потоке после ком- 5 прессора 1, регуляторы 24-29 и сумматоры 30, 31.

Работа установки осуществляется еле— . дующим образом.

Пары гелия сжимают в компрессоре 1 10 и направляют в пйнию 8 прямого потока, который через теплообменники 14-20 и переохладитель 12 в сборнике 4 жидкого гелия направляют на охлаждение объект та 22. Прямой поток в каждом теплооб- 15 меннике охлаждают обратным потоком. Часть прямого потока отбирают на турбодетандеры 2 и 3 и после расширения возвращают в пинию 13 обратного потока. Другую часть прямого потока направляют 20 на охлаждение объекта 22.' _? После первого дроссельного вентиля 9 и теплообменника 20 часть этого потока отбирают и расширяют в дроссельном вентиле 11 до двухфазного состояния. Жидкая фаза те- 25 лия идет на заполнение сборника 4, а гаг· зообразную возвращают в пинию 13 обратного потока. Жидкий поток гелия после сборника 4 расширяют в дроссельном вентиле 9 до давления в объекте. После ₃₀ объекта 22 пары гелия также направляются в линию 13. Автоматическое регулирование режимом работы установки осуществляется с помощью системы датчике®, регуляторов и исполнительных механизме®. При изменении тепл ежой нагрузки в объекте22 изменяются расход обратного потока И уродень жидкости в сборнике 4. С изменением расхода обратного потока изменяются условия теплообмена в теплообменниках 14-20, что приводит к отклонению параметров (температуры, давления) елия в установке. При изменении температуры после второго турбодетандера 3 датчик 5 температуры выдает сигнал, поступающий на регулятор 25, Который уп- ⁴⁵ ргвпяет исполнительным Механизмом дроссельного вентиля 9. Одновременно сигнал датчика 7 расхода поступает на регулятор 27, а с него корректирующий сигнал на исполнительный механизм вентиля 9. Степень открывания дроссельного вентиля 9 будет зависеть от суммы сигналов, подаваемых от регуляторов 25 и 27, которые суммируются в сумматоре 31. Дроссельный вентиль 9 обеспечивает ставили- ⁵⁵ зацию температуры 5 изменением расхода прямого потока перед дроссельным вентилем 9. С изменением расхода этого пото ка изменяется давление после компрессора. Стабилизация его осуществляется по сигналу от датчика 23 давления регулятором 24, который выдает сигнал на регулирующий вентиль 21. При таком регулировании параметры турбодетандеров 2 и 3 остаются постоянными и равными оптимальным. Регулирование давления после первого дроссельного вентиля 9 осуществляется по сигналу от датчика 6 давления регулятором 28, сигнал от которого поступает на исполнительный механизм дроссельного вентиля 10. Для устранения взаимосвязи между регулируемыми величинами на исполнительный мехе— низы дроссельного вентиля 10 поступает корректирующий сигнал от регулятора 25 через регулятор 26. Степень открытия вентиля 10 будет изменяться в зависть— ₍ мости от изменения суммы сигналов регуляторов 26 и 28, которые суммируются в сумматоре 30. При регулировании давления после первого дроссельного вентиля 6 обеспечивается оптимальная рабо^(, та теплообменника 20, работа которого существенно сказывается на работе всей установки. Уровень жидкого гелия в сбору нике 4 поддерживается регулятором 29, сигнал от которого поступает на исполнительный механизм вентиля 11. Экономическая эффективность предлагаемого способа выражается в снижении затраты электроэнергии на |производство холода.. По данным заявителя, экономия электроэнергии составляет 15%, что при холодопроизводительности установки в 200 ватт создает годовую экономию порядка 24 тыс. рублей.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к области хоподипьной техники, а именно к способам , регупировани  гелиевой холодильной установки . Известны способы регулировани  гелиевой холодильной установки двойнстч) дросселировани  с компрессором, двум  ту рбодетандерами и сборником жидкого хладагента путем стабвпиэапии давлени  хладагента после компрессора и изменени  расхода пр мого потока в эависнмости от уровь  жидкого хладагента в сборвике l . Недостатком известных способов 5Шп етс  их мала  экономичность при переме ных холодильных нагрузках вслеоствие увеличени  необратимых термодиа лических потерь в рабочем цикле установки. Цепью изобретени   вл етс  повышени экономичности при переменных холодильных нагрузках. Цель достигаетс  тем, что дополнитель но измер ют температуру пр мого потока после второго турбодетандера и по ней дополнительно иэу«ен гот его расход в процессе первого дросселировани  с одновременной коррекцией по расходу хладагента, выход щего из сборника, причем по этому расходу стабилизируют давление хладагента после первого дросселировани  с коррекцией по .температуре пр мого потока после второго турбодетандера. На чертеже схематично представлена установка, в которой осуществл ют описываемый способ. Установка содержит к(м 4прессор 1, два турбодетандера 2 и 3, сборник 4 жидкого хладагента, температурный датчик 5 после турбодетандера 3, датчик 6 давлв ни  на пр мом потоке после первого дросселировани , датчик 7 расхода, линию 8 пр мого потока, дроссельный вентвль 9 на пр мом потоке, дроссельный вентиль 10 на пр мом потоке после его переохлаждени  в сборнике 4, дроссельный вентиль 11 дл  отбора части пр мого потока в сборник 4, переохладитель 12 пр мого потока, размешенный в сборнике 4, лшвю 13 обратного потока, регенеративные теплообменники 14-20 между пр мым и обратным потоками, перепускной вентиль 21, объект 22 охлаждени , датчик 23 давлени  на пр мом потоке после компрессора 1, регул торы 24-29 и суммаTOffti 30, 31. Работа установки осуществл етс  спе . дующим образом. Пары гели  сжимают в компрессоре 1 и направл ют в линию 8 пр мого потока, который черезтеплообменники 14-20 и переохладитель 12 в сборнике 4 жидкого гепи  направл ло т на охлаждение объекта 22. Пр мой поток в каждом теплообменнике охлаждают обратным потоке. Часть пр мого потока отбирают на турбодетандеры 2 и 3 и поспе расширени  воэвращают в линию 13 обратного потока. /1ругую часть пр мого потока направл ют на охлаждение объекта 22., После первого дроссельного вентил  9 и теплообменника 20 часть этого потока отбирают и расшир ют в дроссельном вентиле 11 до двухфазного состо ни . Жидка  фаза ге- ЛИЯ идет на заполнение сборника 4, а ratзообразную возвращают в линию 13 обратного потока. Жидкий поток гели  после сборника 4 расшир ют в дроссельжлл вентиле 9 до давлени  в объекте. После объекта 22 пары гели  также направл ют с  в линию 13. Автоматическое репгпирование режимом работы установки осушест вл етс  с систетлы датмнксда, регул торое и исполнительных механизме. При изменении твплсжой нагрузки в ъек те 22 измен ютс  расход обратного потока Jt уровень жидкости в сборнике 4. С и 4енении расхода обратного потока измен ютс  услови  теплообмена в теплообменниках 14-20, что приводит к отклон© шю параметров (температуры, давлени ) епи  в установке. При иамена1ии температуры после второго турбодетандера 3 датчик 5 температуры выдает сигнал, пос тупаюший на регул тор 25, который упргвл вт исполнительным Механизмам дроссельного вентип  9. идиовременно сигнал датчике 7 расхода поступает на регул тор 27, а с него корристирующнй сигнал ка исполнительный механизм вентил  9. Степень отк|хлвани  дроссельного вевтнл  9 будет зависеть от суммы сигналов, подаваемых от регул торе 25 и 27, которые суммируютс  в суммат е 31. сельный вентиль 9 обеспечивает стабилвааиию температуры 5 изменением расхода пр мого потока перед дроссельным вентилем 9, С изменением расхода этого пото ка измен етс  давление после компрессора . Стабилизаци  его осуществл етс  по сигналу от датчика 23 давлени  регул тором 24, который выдает сигнал на регулирующий вентиль 21. При таком регулирсжании параметры турбодетандеров 2 и 3 остаютс  посто нными и равными оптту1альным. Регулирование давлени  после первого дроссельного вентил  9 осуществл етс  по сигналу от детчика б давлени  регул тором 28, сигнал от которого .поступает на исполнительный механизм дроссельного вентил  10. Дл  устранени  взаимосв зи между регулируемыми величинами на исполнительный мехе- низы дроссельного вентил  10 поступает корректирующий сигнал от регул тора 25 через регул тор 26. Степень открыти  вентил  10 будет измен тьс  в зависи- j мости от изменени  суммы сигналов ре-гул торов 26 и 28, которые суммируют с  в сумматоре 30. При регулировании давлени  после первого дроссельного вентил  6 обеспечиваетс  оптимальна  рабаз-р та теплоо& енника 20, работа которого существенно сказьшаетс  на работе всей установки. Уровень жидкого гели  в сборУ нике 4 поддернсиваетс  регул торс и 29, сигнал от которого поступает на исполнительный механизм вентил  11. Эконс лическа  эффективность предлагаемого способа выражаетс  в снижении затраты электроэнергии на производство холода., По данным за вител$1, экономи  электроэнергии составл ет 15%, что при холодопроизводительности установки в 200 ватт создает годовую экономию пор дка 24 тглс. рублей. Формула изобретени  Способ регулировани  гелиевой холодильной установки двойного дросселировани  с к(4прессором, двум  турбодета дерами и сборником жидкого хладагента; путем стабилизации делени  хладагента после компрессора и изменени  расхода Егр мого потока в зависимости от урсжн  жидкого хладагента в сборнике, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности при переменных холодильных нагрузках, дополнительно измер ют температуру пр мого потока после второго турбодэтавдера и по ней дополнительно измен ют его расход в процесса первого дросселировани  с одновременной коррекцией по расходу хладагента, выходЕОдего из сборника, причем по этому расходу, стабилизируют давление хлад