UA126060C2

UA126060C2 - Evaporative refrigerant subcooler

Info

Publication number: UA126060C2
Application number: UAA201809347A
Authority: UA
Inventors: Сергій Михайлович Мольський
Original assignee: Сергій Михайлович Мольський
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2022-08-10

Abstract

A refrigerant subcooler of a refrigeration machine is proposed, containing a refrigerant circuit and a coolant circuit, in which a heat exchange irrigated surface is installed in front of the refrigerant subcooler along the coolant circuit, in the form of heat exchange elements containing a layered heat-conducting material with a fibrous layer capable of retaining moisture, with hydrophilic and hygroscopic properties. The invention provides for reduction of energy consumption, improvement of environmental safety, increase of specific cooling capacity, resource saving and reduction of heat emissions during operation of vapor compression machines with high refrigerant condensation pressure. 8

Description

Винахід належить до холодильної техніки і призначений для використання в пристроях переохолодження рідкого/газоподібного холодоагенту перед регулюючим вентилем.The invention belongs to refrigerating equipment and is intended for use in subcooling devices of liquid/gaseous refrigerant before the regulating valve.

Традиційна холодильна система, що містить компресор, конденсатор/газоохолоджувач, випарник і регулюючий вентиль, яка використовує додатковий допоміжний теплообмінник- переохолоджувач нижче за потоком від конденсатора/газоохолоджувача для охолодження холодоагенту до того, як холодоагент подається у випарник, для підвищення ефективності системи.A conventional refrigeration system containing a compressor, condenser/gas cooler, evaporator and control valve that uses an additional auxiliary subcooler downstream of the condenser/gas cooler to cool the refrigerant before the refrigerant is fed to the evaporator to improve system efficiency.

Теплообмінник-переохолоджувач охолоджується холодоносієм, попередньо охолодженим до/нижче температури мокрого термометра в багатошарових зрошуваних теплообмінниках з гідрофільними і гігроскопічними властивостями одностадійного і двостадійного випаровування води.The subcooler heat exchanger is cooled by a coolant pre-cooled to/below the wet bulb temperature in multilayer irrigated heat exchangers with hydrophilic and hygroscopic properties of one-stage and two-stage water evaporation.

Експлуатація холодильних машин при високих температурах повітря навколишнього середовища пов'язана з високим тиском (і температурою) конденсації і, як наслідок, зі зниженням холодопродуктивності і підвищенням енергоспоживання. Підвищення температури конденсації на 1" знижує продуктивність до З 95 і підвищує енергоспоживання до 3,5 90.The operation of refrigerating machines at high ambient air temperatures is associated with high condensation pressure (and temperature) and, as a result, with a decrease in cooling efficiency and an increase in energy consumption. Increasing the condensing temperature by 1" reduces productivity to C 95 and increases energy consumption to 3.5 90.

Одним із засобів підвищення ефективності холодильної системи при високих температурах експлуатації є збільшення переохолодження холодоагенту. Чим холодніше рідкий холодоагент, що надходить у випарник, тим більше можлива зміна ентальпії або теплової енергії, що поглинається на одиницю маси рідини, доступної для випаровування, і холодний рідкий холодоагент, що надходить в розширений пристрій, що веде до випарника, що означає, що для випаровування через випарник є більш висока частка або відсоток ваги. Збільшення переохолодження холодоагенту на 17 знижує енергоспоживання компресора холодильної машини до 2 95, а холодопродуктивність холодильної системи збільшується до 2 95.One of the means of increasing the efficiency of the refrigeration system at high operating temperatures is to increase the subcooling of the refrigerant. The colder the liquid refrigerant entering the evaporator, the greater the change in enthalpy or heat energy absorbed per unit mass of liquid available for evaporation, and the colder liquid refrigerant entering the expansion device leading to the evaporator, which means that for evaporation through the evaporator there is a higher proportion or percentage by weight. An increase in refrigerant subcooling by 17 reduces the energy consumption of the refrigerator compressor to 2 95, and the cooling capacity of the refrigeration system increases to 2 95.

Переохолодження на 20 К залежно від холодоагенту і діапазону застосування холодильного обладнання збільшує ефективність системи від 15 до 45 95. У конденсаторах повітряного охолодження величина переохолодження незначна - 1...2 К. В даний час існує безліч таких пристроїв і методів, які призначені для виконання переохолодження. Однак ці відомі методи і пристрої мають недоліки. Недоліки включають в себе високу вартість виконання переохолодження, як за капітальними так і за експлуатаційними витратами, високу небезпекуSubcooling by 20 K, depending on the refrigerant and the range of application of the refrigeration equipment, increases the efficiency of the system from 15 to 45 95. In air-cooled condensers, the amount of subcooling is insignificant - 1...2 K. Currently, there are many such devices and methods that are designed to perform hypothermia However, these known methods and devices have drawbacks. Disadvantages include the high cost of performing supercooling, both in terms of capital and operational costs, high risk

Зо корозії, велику витрату додаткових ресурсів.From corrosion, a large consumption of additional resources.

Умовно переохолоджувачі можна розділити на внутрішні і зовнішні. Внутрішні переохолоджувачі використовують або додаткові регенеративні теплообмінники, в яких рідкий холодоагент охолоджує газ після випарника. Недоліки: тепло залишається в системі, підвищується температура нагнітання, що може спричинити коксування масла, відсутність регулювання ступеня переохолодження, додатковий перепад тиску, критичний на стороні низького тиску. До внутрішніх переохолоджувачів можна віднести економайзери гвинтових, спіральних, двоступененевих компресорів.Conventionally, subcoolers can be divided into internal and external. Internal subcoolers use either additional regenerative heat exchangers, in which a liquid refrigerant cools the gas after the evaporator. Disadvantages: heat remains in the system, injection temperature rises, which can cause oil coking, lack of adjustment of the degree of subcooling, additional pressure drop, critical on the low pressure side. Internal subcoolers include economizers of screw, spiral, two-stage compressors.

Частина холодоагенту, що циркулює в холодильній системі, використовується для переохолодження основної частини холодоагенту в теплообміннику-випарнику. Газоподібний холодоагент, який випарувався, з проміжним тиском подається у внутрішню область або ступінь стиснення. Так як процес переохолодження відбувається при більш високому тиску кипіння, система отримує додаткову продуктивність, знижується питоме енергоспоживання. Недоліки: даний спосіб можливий тільки для певного типу компресорів.Part of the refrigerant circulating in the refrigeration system is used to supercool the main part of the refrigerant in the heat exchanger-evaporator. Gaseous refrigerant, which has evaporated, is supplied with intermediate pressure to the internal region or compression stage. Since the subcooling process occurs at a higher boiling pressure, the system receives additional performance, and the specific energy consumption decreases. Disadvantages: this method is possible only for a certain type of compressor.

До зовнішніх переохолоджувачів можна віднести теплообмінники, які використовують для відбору тепла технологічні процеси або природні ресурси. До технологічних процесів можна віднести: зовнішні холодильні машини (які працюють на більш високому кипінні, отже з більш високою ефективністю, ніж машина з переохолоджувачем), рідини технологічних процесів (гаряче водопостачання, опалення, інші...), вода підготовлена (з мережі). До природних ресурсів: воду необоротну (відкритих і підземних водойм), грунт (грунтові теплообмінники), повітря навколишнього середовища.External subcoolers include heat exchangers that use technological processes or natural resources to extract heat. Technological processes can include: external refrigerating machines (which operate at a higher boiling point, therefore with higher efficiency than a machine with a subcooler), fluids of technological processes (hot water supply, heating, others...), water prepared (from the network) . For natural resources: non-recyclable water (open and underground reservoirs), soil (soil heat exchangers), ambient air.

Вода підготовлена може бути використана в двох напрямках. Перше - незначний нагрів мережної води з подальшим зливом в навколишнє середовище або каналізацію (без утилізації тепла). Другий напрямок - використання енергії пароутворення води (випарні системи) і ін.Prepared water can be used in two ways. The first is slight heating of mains water with subsequent discharge into the environment or sewer (without heat recovery). The second direction is the use of water vaporization energy (evaporation systems), etc.

Використання для переохолодження холодоагенту зовнішніх холодильних машин, що працюють на більш високому кипінні холодоагенту, ніж машина з теплообмінником- переохолоджувачем, дозволяє підвищувати ефективність роботи системи Інаприклад, патентThe use of external refrigerating machines, which operate at a higher boiling point of the refrigerant than a machine with a heat exchanger-subcooler, for subcooling the refrigerant allows to increase the efficiency of the system. For example, a patent

О5З3852974А, Т. Браун "Система охолодження з переохолоджувачем", 1971/ Т. Вгоуп "Кеїідегайноп зузіет м/йп з,ирсооїег"|. Недолік: дороге і енергоємне рішення.O5Z3852974A, T. Brown "Cooling system with a subcooler", 1971/ T. Vgoup "Keiidegainop zuziet m/yp z,irsooieg"|. Disadvantage: an expensive and energy-intensive solution.

Корисне використання переохолодження для технологічних процесів істотно підвищує бо енергетичну ефективність системи Інаприклад, патент КО15864701, автори Велюханов В.Ї. іBeneficial use of subcooling for technological processes significantly increases the energy efficiency of the system. For example, patent KO15864701, authors Velyukhanov V.Yi. and

Коптєлов К.А. "Енергозберігаюча система утилізації тепла холодильної установки", 20151.Koptelov K.A. "Energy-saving heat recovery system of a refrigeration plant", 20151.

Недоліки: в процесі переохолодження скидається низькопотенційне тепло, що істотно обмежує області застосування даного способу, а також річна і добова нестабільність споживання тепла знижують річну ефективність переохолодження.Disadvantages: in the process of subcooling, low-potential heat is discharged, which significantly limits the areas of application of this method, as well as the annual and daily instability of heat consumption reduce the annual efficiency of subcooling.

Використання води відкритих і підземних водойм (наприклад, заявка О520140109612А1, авторів Дрю Філіп Ламарка, Томас Зіч "Система повітряного охолодження з фазовим переходом з використанням допоміжного охолоджувача води для охолодження рідкого холодоагенту"/The use of water from open and underground reservoirs (for example, application О520140109612А1, by Drew Philippe Lamarck, Thomas Zich "Phase transition air cooling system using an auxiliary water cooler for cooling liquid refrigerant"/

Огем РпПїйр ІаМагса, Тпотав 7існ "Рназе Тгапвйоп Аїг Сооїїпд бБувзієт (і2іпд а Уаїєг 5ибБ-Ogem RpPiir IaMagsa, Tpotav 7isn "Rnaze Tgapvyop Aig Sooiipd bBuvziet (i2ipd a Uaieg 5ibB-

Сооіег тог СпШіпо Гідна Кеїтідегапі", 2013) має загальні недоліки: водопідготовка, і незворотна витрата води, пов'язана з підвищеним енергоспоживанням (підйом, транспортування і прокачування через теплообмінник).Sooieg tog SpShipo Gidna Keitidegapi", 2013) has general disadvantages: water treatment, and irreversible water consumption associated with increased energy consumption (lifting, transportation and pumping through a heat exchanger).

Грунтові теплообмінники здатні віддавати тепло в землю Інаприклад, патент О561677158В81, автор Томас Хеберт "Прямий геотермальний теплообмін холодоагенту або система з декількома джерелами переохолодження/перегрівання/попереднього охолодження"/ Тпотав Н.Ground heat exchangers are able to transfer heat into the ground. For example, patent О561677158В81, author Thomas Hebert "Direct geothermal heat exchange of refrigerant or a system with several sources of subcooling/superheating/precooling"/ Tpotav N.

Небегі «Оігесі геїідегапі деоїпегтаї! пеаї ехспапде ог тийіріє зоигсе зибсоої / розіпеаї / ргесоої зузіет ІПегеїог", 1998). Недоліки: потрібні великі площі теплообміну, постійне скидання тепла може викликати підвищення температури грунту і зміну властивостей грунту, а також додаткові енерговитрати на роботу циркуляційних насосів.Nebegi "Oigesi geiidegapi deoipegtai! peai ekhspapde og tiyiriye zoigse zybsooi / rozipeai / rgesooi zuziet IPegeiog", 1998). Disadvantages: large areas of heat exchange are required, constant discharge of heat can cause an increase in soil temperature and a change in soil properties, as well as additional energy costs for the operation of circulation pumps.

Повітря навколишнього середовища є найбільш доступним джерелом охолодження.Ambient air is the most available source of cooling.

Недоліки: незначне переохолодження, не більше ніж на 10" (стаття "Вплив переохолодження холодоагенту на ефективність роботи установки: Переохолоджуватися, але правильно!"Disadvantages: slight subcooling, no more than 10" (article "The effect of subcooling of the refrigerant on the efficiency of the installation: Subcooling, but correctly!"

ІЕлектронний ресурсі|: (пер. з нім. // Професійні публікації компанії Сйпіпег АС 4 Со.Electronic resource: (trans. from German // Professional publications of the company Sypipeg AS 4 So.

ЕйгеТептеідргиск Німеччина, 2010. - 20 с. - Режим доступу: «пЕр:/Лумли.диепіпег.ги».|.EigeTepteidrhysk Germany, 2010. - 20 p. - Access mode: "pEr:/Lumly.diepipeg.gy".|.

Випарні системи охолодження. Ефект охолодження відбувається при випаровуванні води до температур вологого термометра. Вода має найвищу теплоту пароутворення, тобто для свого випаровування вона повинна забрати велику кількість тепла від рідкого холодоагенту. Системи випарного охолодження можна умовно розділити на дві групи.Evaporative cooling systems. The cooling effect occurs when water evaporates to wet bulb temperatures. Water has the highest heat of vaporization, that is, for its evaporation, it must take a large amount of heat from the liquid refrigerant. Evaporative cooling systems can be conditionally divided into two groups.

Перша група: апарати, в яких відбувається випаровування води безпосередньо на поверхні теплообміну Інаприклад, патент КИО15115801 автори Велюханов В.І. і Коптєлов К.А.The first group: devices in which water evaporates directly on the surface of the heat exchanger, for example, patent KIO15115801, authors Velyukhanov V.I. and Koptelov K.A.

Зо "Переохолоджувач рідкого холодоагенту холодильної установки", 2014).From "Subcooler of the liquid refrigerant of the refrigeration plant", 2014).

Друга група - апарати непрямого випаровування, в яких охолодження повітря за рахунок випаровування води відбувається попередньо при проходженні повітря через окремий пристрій - камеру зволоження Інаприклад, патент КО2420695, автори Жаров А.А., Гарань С.А., ЗаходівThe second group is indirect evaporation devices, in which the cooling of the air due to the evaporation of water takes place first when the air passes through a separate device - a humidification chamber. For example, patent KO2420695, authors A.A. Zharov, S.A. Haran, Zahodiv

А.С. "Устаткування кондиціонування повітря", 2009. або теплообмінник одностадійного (прямого) випаровування або двостадійного (даний винахід).A.S. "Air conditioning equipment", 2009. or a heat exchanger of single-stage (direct) evaporation or two-stage (this invention).

Як найближчий аналог був вибраний переохолоджувач рідкого холодоагенту холодильної установки за патентом КО15115801, що включає контур холодоагенту і контур холодоносія, в якому переохолоджувач холодоагенту, виконаний у вигляді зрошуваного теплообмінника "газ- рідина" із збудником витрати повітря, встановленим над теплообмінником "газ-рідина", при цьому контур рідкого холодоагенту виконаний у вигляді ребер, а контур холодоносія виконаний розімкненим, до складу якого входять зрошувач, встановлений між збуджувачем витрати повітря і контуром холодоагенту, що має ребра, піддон який має загальний гідравлічний контур зі збуджувачами витрати холодоносія з зрошувачем і забезпечений датчиком і регулятором рівня холодоносія, який має загальний гідравлічний контур з системою зовнішнього водопостачання. Як холодоносій вибрана вода, при цьому організовано зустрічний напрямок потоків повітря і крапельного холодоносія із зрошувача.The liquid refrigerant subcooler of the refrigerating plant under patent KO15115801 was chosen as the closest analogue, which includes a refrigerant circuit and a coolant circuit, in which the refrigerant subcooler is made in the form of an irrigated gas-liquid heat exchanger with an air flow exciter installed above the gas-liquid heat exchanger. , while the circuit of the liquid refrigerant is made in the form of ribs, and the refrigerant circuit is made open, which includes an sprinkler installed between the air flow exciter and the refrigerant circuit having fins, a tray that has a common hydraulic circuit with the refrigerant flow exciters with the sprinkler and provided sensor and coolant level regulator, which has a common hydraulic circuit with the external water supply system. Water is chosen as the coolant, while the opposite direction of air flows and droplet coolant from the sprinkler is organized.

Недоліки відомого переохолоджувача: підвищена корозія теплообмінних поверхонь, низький коефіцієнт зволоження, великі габарити, неможливість досягнення температури охолодження нижче температури вологого термометра, підвищене крапельне винесення крапель води, розвиток хвороботворних мікроорганізмів, не передбачено використання для охолодження газоподібного холодоагенту.Disadvantages of the well-known subcooler: increased corrosion of heat exchange surfaces, low humidity coefficient, large dimensions, impossibility of reaching the cooling temperature below the wet bulb temperature, increased droplet removal of water droplets, development of pathogenic microorganisms, use for cooling gaseous refrigerant is not provided.

В основу винаходу поставлена задача за рахунок введення додаткових випарних багатошарових теплообмінників з гідрофільним і гігроскопічним покриттям одностадійного (прямого) і/або двостадійного охолодження забезпечити можливість ефективного використання даного рішення для холодильних систем різної конфігурації в тому числі з газоохолоджувачами.The invention is based on the task of introducing additional evaporative multilayer heat exchangers with hydrophilic and hygroscopic coating of one-stage (direct) and/or two-stage cooling to ensure the possibility of effective use of this solution for refrigeration systems of various configurations, including gas coolers.

Поставлена задача вирішується тим, що в переохолоджувачі холодоагенту холодильної машини, що включає контур холодоагенту і контур холодоносія, відповідно до винаходу на вході в переохолоджувач холодоагенту в контурі холодоносія встановлено теплообмінну зрошувану поверхню, що складається з багатошарових теплопровідних матеріалів з гідрофільними і гігроскопічними властивостями.The problem is solved by the fact that in the subcooler of the refrigerant of the refrigerating machine, which includes the circuit of the refrigerant and the circuit of the refrigerant, according to the invention, at the entrance to the subcooler of the refrigerant in the circuit of the refrigerant, a heat exchange irrigated surface is installed, consisting of multilayer heat-conducting materials with hydrophilic and hygroscopic properties.

За потоком холодоносія в переохолоджувачі може бути додатково встановлено теплообмінник "газ-рідина" з підведенням охолоджуючої рідини від зовнішньої теплообмінної зрошуваної поверхні.A "gas-liquid" heat exchanger with coolant supply from the external heat-exchange irrigated surface can be additionally installed behind the coolant flow in the subcooler.

Використання цього рішення призводить до скорочення енерговитрат і підвищення екологічної безпеки, а також до підвищення питомої холодопродуктивності, ресурсозбереження та зниження теплових викидів при роботі парокомпресійних машин з високим тиском конденсації холодоагенту.The use of this solution leads to a reduction in energy consumption and an increase in environmental safety, as well as to an increase in the specific cooling capacity, resource conservation and reduction of heat emissions during the operation of vapor compression machines with high refrigerant condensation pressure.

Рішення, яке було запропоноване, може бути використано в парокомпресійних системах з газоохолоджувачем.The proposed solution can be used in vapor compression systems with a gas cooler.

Завдяки рішенню, яке було запропоноване, при двостадійному охолодженні забезпечується досягнення температур холодоносія переохолоджувача нижче температури мокрого термометра повітря навколишнього середовища.Thanks to the solution that was proposed, during two-stage cooling, it is ensured that the temperature of the coolant of the subcooler is lower than the temperature of the wet thermometer of the ambient air.

Можливе використання як холодоносія переохолоджувача не тільки повітря, а й води, також отриманої в процесі прямого і двостадійного охолодження.It is possible to use not only air, but also water obtained in the process of direct and two-stage cooling as the coolant of the subcooler.

Економія води досягається при максимальному використанні ресурсу усіх охолоджувальних поверхонь, які виробляють при роботі конденсат.Water savings are achieved with maximum use of the resource of all cooling surfaces that produce condensate during operation.

Рішення, яке було запропоноване, дозволяє підвищувати ефективність роботи системи не тільки при пікових температурах, а й цілий рік.The proposed solution makes it possible to increase the efficiency of the system not only at peak temperatures, but also throughout the year.

Рішення, яке було запропоноване, дозволяє використовувати ефект підвищення продуктивності і енергетичної ефективності при утилізації скидного тепла холодильних машин.The proposed solution allows you to use the effect of increasing productivity and energy efficiency when disposing of the waste heat of refrigerating machines.

Рішення, яке було запропоноване, дозволяє вторинне використання відпрацьованого вологого повітря для поліпшення роботи повітряного конденсатора, для зниження теплових навантажень на об'єкт охолодження або охолодження інших тепловиділяючих вузлів системи.The proposed solution allows the secondary use of exhausted humid air to improve the operation of the air condenser, to reduce heat loads on the cooling object or to cool other heat-emitting nodes of the system.

Використання рішення, яке було запропоноване, дозволяє забезпечити стабільне переохолодження в широкому діапазоні умов джерела повітря.Using the proposed solution allows for stable subcooling in a wide range of air source conditions.

Рішення, яке було запропоноване, дозволяє реалізувати: - ефективне переохолодження холодоагенту для різних систем охолодження газів та рідини;The proposed solution allows to implement: - effective subcooling of the refrigerant for various gas and liquid cooling systems;

Зо - ефективне переохолодження холодоагенту для різних холодильних систем з конденсаторами повітряного і водяного охолодження; - ефективне переохолодження холодоагенту для різних систем з газоохолоджувачем СО»; - ефективне переохолодження холодоагенту для різних комбінованих систем охолодження і утилізації скидного тепла холодильних машин; - підвищену холодопродуктивність холодильних агрегатів під час високих теплових навантажень або високих зовнішніх умов навколишнього повітря; - зниження річного енергоспоживання холодильної системи; - підвищення ефективності холодильної системи при утилізації скидного тепла холодильних машин; - максимальне зниження споживання води системою випарного охолодження; - максимальне використання потенціалу відпрацьованого вологого повітря для охолодження теплообмінних вузлів холодильної машини або об'єктів охолодження; - отримання температури середовища, що охолоджує теплообмінник-переохолоджувач, близької до температури навколишнього середовища за вологим термометром; - отримання температури середовища, що охолоджує теплообмінник-переохолоджувач нижче температури навколишнього середовища по вологому термометру.Zo - effective subcooling of the refrigerant for various refrigeration systems with air and water cooling condensers; - effective subcooling of the refrigerant for various systems with a CO gas cooler"; - effective subcooling of the refrigerant for various combined cooling systems and disposal of waste heat of refrigerating machines; - increased cooling efficiency of refrigerating units during high heat loads or high external ambient air conditions; - reduction of the annual energy consumption of the refrigeration system; - increasing the efficiency of the refrigeration system when disposing of the waste heat of refrigerating machines; - maximum reduction of water consumption by the evaporative cooling system; - maximum use of the potential of exhausted moist air for cooling the heat exchange units of the refrigerating machine or cooling objects; - obtaining the temperature of the environment that cools the heat exchanger-subcooler, close to the temperature of the environment according to the wet thermometer; - obtaining the temperature of the medium that cools the heat exchanger-subcooler below the ambient temperature according to the wet bulb.

Технічний результат досягається за рахунок:The technical result is achieved due to:

До складу охолоджувальної системи нижче за потоком від конденсатора/газоохолоджувача для охолодження холодоагенту до того, як холодоагент подається у випарник, був введений теплообмінник-переохолоджувач з двома порожнинами. В одній порожнині теплообмінника знаходиться холодоагент, в іншій - охолоджуюче середовище-холодоносій. Холодоносієм можуть бути повітря або вода. Охолодження холодоносія відбувається за рахунок одностадійного (прямого) або двостадійного випарного охолодження.A dual-cavity subcooler heat exchanger has been incorporated into the cooling system downstream of the condenser/gas cooler to cool the refrigerant before the refrigerant is fed to the evaporator. In one cavity of the heat exchanger there is a refrigerant, in the other - a cooling medium-refrigerant. The coolant can be air or water. The coolant is cooled by one-stage (direct) or two-stage evaporative cooling.

Одностадійне випаровування води відбувається на поверхні багатошарового теплообмінника прямого випарного охолодження, в результаті холодоносій при проходженні через цей теплообмінник набуває температури, близької до температури навколишнього повітря за мокрим термометром.One-stage evaporation of water takes place on the surface of a multilayer heat exchanger of direct evaporative cooling, as a result of which the coolant, when passing through this heat exchanger, acquires a temperature close to the temperature of the surrounding air according to a wet bulb.

Двостадійне випарне охолодження здійснюється наступним чином. Повітря навколишнього середовища на вході в теплообмінник прямого випарного охолодження попередньо 60 охолоджується, коли проходить через теплообмінник з двома порожнинами "повітря-вода".Two-stage evaporative cooling is carried out as follows. The ambient air entering the direct evaporative cooling heat exchanger is pre-60 cooled as it passes through the air-to-water dual cavity heat exchanger.

Вода для цього теплообмінника попередньо охолоджується в процесі проходження через окремий багатошаровий теплообмінник прямого випарного охолодження. Двостадійне випарне охолодження холодоносія дозволяє досягати температур нижче температури вологого повітря навколишнього середовища.The water for this heat exchanger is pre-cooled by passing through a separate multilayer direct evaporative cooling heat exchanger. Two-stage evaporative cooling of the refrigerant allows to reach temperatures below the temperature of the moist ambient air.

Випаровування води відбувається в зрошуваних теплообмінниках, що складаються з теплообмінних елементів, які містять шаруватий теплопровідний матеріал з гідрофільним і гігроскопічним покриттям. (Наприклад, патент УМО2005019739А1, автор Х.А.М. Рейндерз "Теплообмінний елемент", 2003 / допаппе5 Апіопіц5 Магіа Кеїіпдег5 "Неаї ехспапде еіетепі"| Це покриття має пори, абсорбує воду, зберігає її шляхом капілярної дії і віддає при випаровуванні.Evaporation of water occurs in irrigated heat exchangers consisting of heat exchange elements that contain layered heat-conducting material with a hydrophilic and hygroscopic coating. (For example, patent UMO2005019739A1, author H.AM Reynders "Heat exchange element", 2003 / dopappe5 Apiopits5 Magia Keiipdeg5 "Neai ekhspapde eietepi" | This coating has pores, absorbs water, stores it by capillary action and gives it away during evaporation.

В охолоджувачах точки роси розташування гідрофільного покриття було визнано критично важливим для ефективності охолодження, що забезпечується пристроєм.In dew point coolers, the location of the hydrophilic coating has been found to be critical to the cooling efficiency provided by the device.

У процесах охолодження істотна частина холодопродуктивності витрачається на конденсацію на випарниках та інших охолоджуючих теплообмінних поверхнях надмірної вологи з повітря охолоджуваного середовища. При цьому конденсат не знаходить корисного застосування і виливається в навколишнє середовище. Використання конденсату усіх охолоджувальних пристроїв, для компенсації втрат води при випаровуванні, дозволить в деяких випадках повністю відмовитися від зовнішнього водоспоживання при випарному охолодженні.In cooling processes, a significant part of the cooling capacity is spent on condensation on evaporators and other cooling heat exchange surfaces of excessive moisture from the air of the cooled environment. At the same time, the condensate does not find useful use and is released into the environment. The use of condensate from all cooling devices to compensate for water loss during evaporation will allow, in some cases, to completely abandon external water consumption during evaporative cooling.

При утилізації тепла холодильних машин необхідність отримання теплоносія з високою температурою вимагає роботи холодильної системи при високому тиску конденсації, що знижує продуктивність і енергетичну ефективність холодильної системи. Використання запропонованого способу дозволяє компенсувати падіння продуктивності і підвищити енергетичну ефективність системи.When utilizing the heat of refrigerating machines, the need to obtain a coolant with a high temperature requires the operation of the refrigerating system at high condensation pressure, which reduces the productivity and energy efficiency of the refrigerating system. Using the proposed method allows you to compensate for the drop in productivity and increase the energy efficiency of the system.

Використання відпрацьованого вологого повітря для зниження температури повітря на вході в конденсатор/газоохолоджувач холодильної машини дозволить знизити тиск/температуру конденсації, тим самим підвищити продуктивність і знизити енергоспоживання.Using moist exhaust air to lower the inlet air temperature to the condenser/gas cooler of the chiller will lower the condensing pressure/temperature, thereby increasing productivity and reducing energy consumption.

Використання відпрацьованого вологого повітря після теплообмінника переохолоджувача для зниження температури повітря навколо об'єкта, який потребує охолодження, або для охолодження інших тепловиділяючих вузлів системи, підвищує загальну енергетичну ефективність системи.The use of exhausted moist air after the subcooler heat exchanger to reduce the temperature of the air around the object that needs to be cooled, or to cool other heat-emitting units of the system, increases the overall energy efficiency of the system.

Зо Суть винаходу пояснюють креслення: на Фіг. 1 - схема з одностадійним (прямим) охолодженням охолоджуючої середовища (повітря), на Фіг. 2 - схема з двостадійним охолодженням охолоджуючої середовища (повітря), на Фіг. З - схема з одностадійним (прямим) охолодженням охолоджуючої середовища (вода), на Фіг. 4 - схема з двостадійним охолодженням охолоджуючої середовища (вода), на Фіг. 5 - приклад комплексного вирішення з повітряним переохолоджувачем, на Фіг. 6 - приклад комплексного вирішення з водяним переохолоджувачем.The drawings explain the essence of the invention: in Fig. 1 - scheme with one-stage (direct) cooling of the cooling medium (air), in Fig. 2 - scheme with two-stage cooling of the cooling medium (air), in Fig. C - scheme with one-stage (direct) cooling of the cooling medium (water), in Fig. 4 - scheme with two-stage cooling of the cooling medium (water), in Fig. 5 - an example of a complex solution with an air subcooler, in Fig. 6 - an example of a complex solution with a water subcooler.

Виконаний як теплообмінник з двома порожнинами "холодоагент-холодоносій" переохолоджувач 1 холодоагенту холодильної машини 2 має контур З холодоагенту і контур 4 холодоносія.Made as a heat exchanger with two cavities "refrigerant-refrigerant", the subcooler 1 of the refrigerant of the refrigerating machine 2 has a circuit C of the refrigerant and a circuit 4 of the refrigerant.

Як холодоносій може бути використає повітря (варіант 1, Фігури 1, 2, 3) або вода (варіант 2,Air (option 1, Figures 1, 2, 3) or water (option 2,

Фігури 4, 5, 6), які охолоджені до/лижче температури мокрого термометра в багатошарових зрошуваних теплообмінниках з гідрофільними і гігроскопічними властивостями одностадійного і двостадійному випаровуванні води.Figures 4, 5, 6), which are cooled to/more than the wet bulb temperature in multilayer irrigated heat exchangers with hydrophilic and hygroscopic properties in one-stage and two-stage evaporation of water.

Варіант 1. Перед переохолоджувачем 1 холодоагенту по контуру 4 холодоносія (повітря), що подається нагнітачем 5 (вентилятором), встановлений зрошуваний теплообмінник 6, у вигляді теплообмінних елементів, які містять шаруватий теплопровідний матеріал, що має пори з волокнистим шаром, який абсорбує воду, зберігає її шляхом капілярної дії і віддає при випаровуванні. Холодоносій 4 (повітря), коли проходить через теплообмінник б, в процесі одностадійого випарного охолодження (пряме охолодження) набуває температури, близької до температури вологого термометра. Вода 7 для зрошення теплообмінника б подається нагнітачем (насосом) 8 з приймальної ємності 9. Підживлення накопичувальної ємності 9 здійснюється з системи водопостачання 10.Option 1. In front of the subcooler 1 of the refrigerant along the circuit 4 of the refrigerant (air) supplied by the blower 5 (fan), an irrigated heat exchanger 6 is installed, in the form of heat exchange elements that contain a layered heat-conducting material that has pores with a fibrous layer that absorbs water, stores it by capillary action and gives it away during evaporation. Coolant 4 (air), when it passes through the heat exchanger b, in the process of one-stage evaporative cooling (direct cooling), acquires a temperature close to the temperature of the wet bulb. Water 7 for irrigation of the heat exchanger b is supplied by the blower (pump) 8 from the receiving tank 9. The storage tank 9 is fed from the water supply system 10.

За потоком холодоносія 4 перед зрошуваним теплообмінником б може бути додатково встановлено теплообмінник з двома порожнинами "повітря-вода" 11. Холодоносій 4 (повітря) подається нагнітачем 5 (вентилятором), проходить першу стадію охолодження, коли проходить через теплообмінник 11. Охолодження холодоносія 4 відбувається в процесі теплообміну через стінки теплообмінника 11 з холодною водою 7. Температура холодоносія 4 після бо теплообмінника 11 знаходиться між температурами сухого і мокрого термометрів. Вода 7 в теплообмінник 11 подається нагнітачем (насосом) 8 з приймальної ємності 9. Другу стадію охолодження холодоносій 4 проходить в зрошуваному теплообміннику 6. Температура холодоносія 4 після теплообмінника 6 знаходиться між температурами мокрого термометра і точки роси.A heat exchanger with two "air-water" cavities 11 can be additionally installed downstream of the coolant 4 in front of the irrigated heat exchanger. The coolant 4 (air) is supplied by the supercharger 5 (fan), undergoes the first stage of cooling when it passes through the heat exchanger 11. Cooling of the coolant 4 takes place in the process of heat exchange through the walls of the heat exchanger 11 with cold water 7. The temperature of the coolant 4 after the heat exchanger 11 is between the temperatures of the dry and wet thermometers. Water 7 is supplied to the heat exchanger 11 by the supercharger (pump) 8 from the receiving tank 9. The second stage of cooling of the coolant 4 takes place in the irrigated heat exchanger 6. The temperature of the coolant 4 after the heat exchanger 6 is between the temperatures of the wet bulb and the dew point.

Теплове навантаження від води 7, що стала теплою в теплообміннику 11 віддається повітрю навколишнього середовища 13 при циркуляції через додатковий зовнішній зрошуваний теплообмінник 12, на який повітря навколишнього середовища 13 подається нагнітачем 14 (вентилятором). Зрошуваний теплообмінник 12 виконаний у вигляді теплообмінних елементів, які містять шаруватий теплопровідний матеріал, що має пори з волокнистих шаром, який абсорбує воду, зберігає її шляхом капілярного дії і віддає при випаровуванні. В процесі випарного охолодження та частина води що не випарувалася, охолоджується, стікаючи по теплообмінних ребрах і набуває температури, близької до температури повітря по вологому термометру. Вода 7 в теплообмінник 12 подається механізмом, що спонукає 8 (насосом) з приймальні ємності 9.The heat load from the water 7, which has become warm in the heat exchanger 11, is given to the ambient air 13 during circulation through an additional external irrigated heat exchanger 12, to which the ambient air 13 is supplied by the blower 14 (fan). The irrigated heat exchanger 12 is made in the form of heat exchange elements that contain a layered heat-conducting material that has pores with a fibrous layer that absorbs water, stores it by capillary action and gives it away during evaporation. In the process of evaporative cooling, the part of the water that has not evaporated also cools down, flowing down the heat exchange fins and acquires a temperature close to the temperature of the air according to the wet bulb. Water 7 is supplied to the heat exchanger 12 by the pushing mechanism 8 (pump) from the receiving container 9.

Вода в теплообмінники 6, 11, 12 подається нагнітачами 8 (насосами) з накопичувальної ємності 9. Підживлення накопичувальної ємності У відбувається з системи водопостачання мережною водою 10 і/або конденсатом 15 з піддона теплообмінника випарника 16 (коли охолоджуюче середовище 17 - повітря) і/або конденсатом 18 з піддонів приладів охолодження 19 (коли охолоджуюче середовище 17 - вода або технологічна рідина). Охолоджуюче середовище 17 подається механізмом, що спонукає 20 (вентилятор/насос коли охолоджуюче середовище 17 - повітря/рідина)Water is supplied to the heat exchangers 6, 11, 12 by blowers 8 (pumps) from the storage tank 9. The storage tank B is fed from the water supply system with mains water 10 and/or condensate 15 from the heat exchanger tray of the evaporator 16 (when the cooling medium 17 is air) and/or or condensate 18 from the trays of cooling devices 19 (when the cooling medium 17 is water or process liquid). The cooling medium 17 is supplied by the driving mechanism 20 (fan/pump when the cooling medium 17 is air/liquid)

Холодоносій 4 (повітря) після теплообмінника переохолоджувача холодоагенту 1 парокомпресійній холодильної машини 2 може змішуватися з охолоджуючим середовищем 21 (коли 21 - повітря) в точці 22 перед входом в повітряний конденсатор 23, і/або надходити для зниження теплового навантаження на інші об'єкти 24, і/або вилучатися із системи в навколишнє середовище 25. Охолоджуюче середовище 21 подається нагнітачем 26 (вентилятором).The coolant 4 (air) after the heat exchanger of the subcooler of the refrigerant 1 of the vapor compression refrigerator 2 can be mixed with the cooling medium 21 (when 21 is air) at the point 22 before entering the air condenser 23, and/or enter to reduce the heat load on other objects 24 , and/or be withdrawn from the system into the environment 25. The cooling medium 21 is supplied by the supercharger 26 (fan).

Варіант 2. Переохолоджувач 1 холодоагенту по контуру холодоносія 7 (вода), охолоджується водою близької до температури навколишнього середовища по вологому термометру, яка подається нагнітачем 8 (насосом). Охолодження холодоносія 7 (вода),Option 2. Refrigerant supercooler 1 on the coolant circuit 7 (water) is cooled by water close to the ambient temperature according to the wet bulb, which is supplied by the supercharger 8 (pump). Coolant cooling 7 (water),

Зо відбувається при циркуляції води через зрошуваний теплообмінник 6, у вигляді теплообмінних елементів, які містять шаруватий теплопровідний матеріал, що має пори з волокнистим шаром, який абсорбує воду, зберігає її шляхом капілярного дії і віддає при випаровуванні.Zo occurs during the circulation of water through the irrigated heat exchanger 6, in the form of heat exchange elements that contain a layered heat-conducting material that has pores with a fibrous layer that absorbs water, stores it by capillary action and gives it away during evaporation.

Холодоносій 4 (повітря), який пройшов через теплообмінник б, в процесі одностадійного випарного охолодження (прямого охолодження) набуває температури, близької до температури вологого термометра. Вода 7 для зрошення теплообмінника 6 подається нагнітачем 8 (насосом) з приймальної ємності 9. Підживлення накопичувальної ємності 9 здійснюється з системи водопостачання 10.Coolant 4 (air), which passed through the heat exchanger b, in the process of one-stage evaporative cooling (direct cooling) acquires a temperature close to the temperature of the wet bulb. Water 7 for irrigation of the heat exchanger 6 is supplied by the supercharger 8 (pump) from the receiving tank 9. The storage tank 9 is fed from the water supply system 10.

За потоком холодоносія 4 перед зрошуваним теплообмінником б може бути додатково встановлено теплообмінник з двома порожнинами "повітря-вода" 11. Холодоносій 4 (повітря) подається нагнітачем 5 (вентилятором), проходить першу стадію охолодження, коли проходить через теплообмінник 11. Охолодження холодоносія 4 відбувається в процесі теплообміну через стінки теплообмінника 11 з холодною водою 7. Температура холодоносія 4 після теплообмінника 11 знаходиться між температурами сухого і мокрого термометрів. Вода 7 в теплообмінник 11 подається нагнітачем (насосом) 8 з приймальної ємності 9. Другу стадію охолодження холодоносій 4 проходить в зрошуваному теплообміннику 6. Температура холодоносія 4 після теплообмінника 6 знаходиться між температурами мокрого термометра і точки роси.A heat exchanger with two "air-water" cavities 11 can be additionally installed downstream of the coolant 4 in front of the irrigated heat exchanger. The coolant 4 (air) is supplied by the supercharger 5 (fan), undergoes the first stage of cooling when it passes through the heat exchanger 11. Cooling of the coolant 4 takes place in the process of heat exchange through the walls of the heat exchanger 11 with cold water 7. The temperature of the coolant 4 after the heat exchanger 11 is between the temperatures of the dry and wet thermometers. Water 7 is supplied to the heat exchanger 11 by the supercharger (pump) 8 from the receiving tank 9. The second stage of cooling of the coolant 4 takes place in the irrigated heat exchanger 6. The temperature of the coolant 4 after the heat exchanger 6 is between the temperatures of the wet bulb and the dew point.

Теплове навантаження від води 7, що стала теплою в теплообміннику 11, віддається повітрю навколишнього середовища 13 при циркуляції через додатковий зовнішній зрошуваний теплообмінник 12, на який повітря навколишнього середовища 13 подається нагнітачем 14 (вентилятором). Зрошуваний теплообмінник 12 виконаний у вигляді теплообмінних елементів, які містять шаруватий теплопровідні матеріал, що має пори з волокнистим шаром, який абсорбує воду, зберігає її шляхом капілярного дії і віддає при випаровуванні. В процесі випарного охолодження та частина води, що не випарувалася, охолоджується, стікаючи по теплообмінних ребрах і набуває температуру, близьку до температури повітря по вологому термометру. Вода 7 в теплообмінник 12 подається нагнітачем (насосом) 8 з приймальної ємності 9.The heat load from the water 7, which has become warm in the heat exchanger 11, is given to the ambient air 13 during circulation through an additional external irrigated heat exchanger 12, to which the ambient air 13 is supplied by the blower 14 (fan). The irrigated heat exchanger 12 is made in the form of heat exchange elements that contain a layered heat-conducting material that has pores with a fibrous layer that absorbs water, stores it by capillary action and gives it away during evaporation. In the process of evaporative cooling, the part of water that has not evaporated also cools down, flowing down the heat exchange fins and acquires a temperature close to the temperature of the air according to the wet bulb. Water 7 is supplied to the heat exchanger 12 by the supercharger (pump) 8 from the receiving tank 9.

Вода в теплообмінники 6, 11, 12 подається нагнітачами 8 (насосами) з накопичувальної ємності 9. Підживлення накопичувальної ємності У відбувається з системи водопостачання 60 мережною водою 10 і/або конденсатом 15 з піддона теплообмінника випарника 16 (коли охолоджуюче середовище 17 - повітря) і/або конденсатом 18 з піддонів приладів охолодження 19 (коли охолоджуюче середовище 17 - вода або технологічна рідина). Охолоджуюче середовище 17 подається нагнітачем 20 (вентилятором/насосом, коли охолоджуюче середовище 17 - повітря/рідина).Water is supplied to the heat exchangers 6, 11, 12 by the blowers 8 (pumps) from the storage tank 9. The storage tank B is fed from the water supply system 60 with mains water 10 and/or condensate 15 from the tray of the heat exchanger of the evaporator 16 (when the cooling medium 17 is air) and /or condensate 18 from the trays of cooling devices 19 (when the cooling medium 17 is water or process liquid). The cooling medium 17 is supplied by the supercharger 20 (a fan/pump when the cooling medium 17 is air/liquid).

Холодоносій 4 (повітря) після теплообмінника переохолоджувача холодоагенту 1 парокомпресійної холодильної машини 2 може змішуватися з охолоджуючим середовищем 21 (коли 21 - повітря) в точці 22 перед входом в повітряний конденсатор 23 і/або надходити для зниження теплового навантаження на інші об'єкти 24, і/або вилучатися із системи в навколишнє середовище 25. Охолоджуюче середовище 21 подається нагнітачем 26 (вентилятором).The coolant 4 (air) after the heat exchanger of the subcooler of the refrigerant 1 of the vapor compression refrigerator 2 can be mixed with the cooling medium 21 (when 21 is air) at the point 22 before entering the air condenser 23 and/or enter to reduce the heat load on other objects 24, and/or be withdrawn from the system into the environment 25. The cooling medium 21 is supplied by the supercharger 26 (fan).

Рішення, що запропоноване, дозволяє реалізувати: - отримання температури середовища, що охолоджує теплообмінник-переохолоджувач, близької до температури навколишнього середовища по вологому термометру. - отримання температури середовища, що охолоджує теплообмінник-переохолоджувач, нижче температури навколишнього середовища по вологому термометру.The proposed solution makes it possible to implement: - obtaining a temperature of the environment that cools the heat exchanger-subcooler, close to the temperature of the environment according to the wet bulb. - getting the temperature of the medium that cools the heat exchanger-subcooler below the ambient temperature according to the wet bulb.

Використання даного рішення приводить до скорочення енерговитрат і підвищення екологічної безпеки, а також до підвищення питомої холодопродуктивності, ресурсозбереження та зниження теплових викидів при роботі парокомпресійних машин при високому тиску конденсації холодоагенту.The use of this solution leads to a reduction in energy consumption and an increase in environmental safety, as well as to an increase in the specific refrigerating capacity, resource conservation and reduction of heat emissions during the operation of vapor compression machines at high refrigerant condensation pressure.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. The subcooler of the refrigerant of the refrigerating machine, containing the circuit of the refrigerant and the circuit of the refrigerant, which is characterized by the fact that in front of the subcooler of the refrigerant along the circuit of the refrigerant, an irrigated heat exchanger is installed, made in the form of heat exchange elements, which contain a layered heat-conducting material with a fibrous layer capable of retaining moisture, with hydrophilic and hygroscopic properties.

2. Subcooler according to claim 1, which differs in that a "gas-liquid" heat exchanger is additionally installed along the flow of the coolant. GKU on friday 4 ra Lk Kk Me one / Ko : ! Ka or 7 and

6. / She U m xx o M sion 78 910, or Y h

Fe. 1 (c;

Her 4. i shcha i i E. i - moe nn oh Tu Z i schu Ka - aa an |: deti o i ; Oh Ka! zho i stttttssii i N i shchi i Volik i Her aa i 1 is u i g V Koi s i en Z i fe, "V 1tzh i : is N Ot 12 : y N shk: ssh : Ul, y N : x What y : I I Y : U Y. N : Yakoi Y : (I I it : N h a y k y N : pekfmeyatnya ve B zny N : fe MOU N : se E y - « a Tk tah IU 17 Z y, en Mach: x, N et N y sk ozh, i o N ya i a hu 6 och 8 9 nia i. KO.

Fig. 2 ХАХ и я и ря х и Ко и 7 м и К х Копчня и ЕХ и У и в 1: Е и Я и жку, и кою ; Sha x a zh i i oi Ya t Ko y ok, sptshtt s ze y May N : db druk : svo N : u Z jnn : zach Z i de t X ia ia a yak y ka my B 90,

rya KOHZ J - SYA KZ Ka Ya i i e

Fig. 3 y y I y y ykh KI KU Kiya 4 ka: knowledge about Z yi B yi : , E U (Sche s IZ - y" o x SYA I froenya I V | y she N To whom, y rek i ; klyu i it v 2 ku I oya Sea Z poi U s S | t (Z ore, ih still no o su Kz av Ya g; Kk where the pit Bar p Ko is tya, 3 g KOT i 5 i yo Z I 1 y : KENE shi: cheOKoya dya EN y: y y every E also y CATS y from Her and y. Z. U kahallllllllllllAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAANAKT VK: V she from: mkl y SHA I y:

E. in ; e Y ren : t of code 3 and ri x ke 5 N Y x Za i N N N OTITI s of the Chephodesian SHE NK Z kosha t I i i v en : N OK SHE 3 : N Z : N ih Z N N hi N N

5.3 N N He in XX ee sign Toh Kot yah Tk, AJ: I mk Kk. Z і я і AK A ОБЖ sya ko ven і eh chero U oon z ih ukh kh kh 3 y: N te kh ;

la. AKA Z An U N izh io. zhk heh KN Eoohu! «about Zh.O and U O0O0O00Zh 3rd: nin nn KZ