UA5950U

UA5950U - Steam-compressor unit

Info

Publication number: UA5950U
Application number: UAU200500557U
Authority: UA
Inventors: Костянтин Олексійович Зубров; Константин Алексеевич Зубов; Валерій Миколайович Марченко; Валерий Николаевич Марченко
Original assignee: Костянтин Олексійович Зубров; Константин Алексеевич Зубов; Валерій Миколайович Марченко; Валерий Николаевич Марченко
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2005-03-15

Abstract

The steam-compressor unit has the liquid separator, heater, compressor, cooler and receiver connected by the steam and the liquid pipelines. The input and the output of the pipe space of the heater are connected to the pump-in pipeline of the compressor.

Description

Корисна модель відноситься до області холодильної техніки, зокрема до конструкції парокомпрессорної холодильної установки.The useful model refers to the field of refrigeration equipment, in particular to the design of a steam-compressor refrigeration unit.

Найбільш близькою по технічній суті до заявленої установки і обраної нами як прототип є парокомпрессорна установка, яка описана в книзі «Холодильні установки», кн. 2, за редакцією І.Г. Чумака,The closest in terms of technical essence to the declared installation and chosen by us as a prototype is the steam compressor installation, which is described in the book "Refrigerating Installations", vol. 2, edited by I.H. Chumaka,

Київ.: Либідь, 1995-с.13 рис.8. Ця конструкція містить віддільник рідини, підігрівай, компресор, охолоджувач, ресивер, випарник. Підігрів і випаровування рідини в підігрівачі відбувається за рахунок теплообміну із зовнішнім теплоносієм з поверненням пари робочого середовища у віддільник рідини.Kyiv.: Lybid, 1995-p. 13 fig. 8. This design includes a liquid separator, a heater, a compressor, a cooler, a receiver, and an evaporator. Heating and evaporation of the liquid in the heater occurs due to heat exchange with an external heat carrier with the return of steam of the working medium to the liquid separator.

Недолік відомої конструкції полягає в тому, що вона не забезпечує високої енергетичної і економічної ефективності роботи парокомпрессорної установки, тому що, при зміні параметрів технологічного режиму, а саме при наближенні у процесі роботи до параметрів конденсації робочого середовища на вході в компресор, з'являється небезпека попадання рідини в компресор, що може призвести до гідроудара. У системі захисту від гідроудара, для повернення рідини в технологічний цикл випаровуванням в підігрівачі, джерелом тепла служить зовнішній теплоносій, що саме по собі вимагає істотних енергетичних і, як наслідок, економічних витрат. Крім того, від теплообміну із зовнішнім теплоносієм збільшується навантаження на компресор, а також і на охолоджувач (конденсатор), що негативно впливає на продуктивність всієї установки.The disadvantage of the known design is that it does not provide high energy and economic efficiency of the steam compressor unit, because when the parameters of the technological mode change, namely when the parameters of the condensation of the working medium at the inlet to the compressor are approached during the operation, there is a danger getting liquid into the compressor, which can lead to water hammer. In the water hammer protection system, to return the liquid to the technological cycle by evaporation in the heater, the source of heat is an external coolant, which in itself requires significant energy and, as a result, economic costs. In addition, heat exchange with an external coolant increases the load on the compressor, as well as on the cooler (condenser), which negatively affects the performance of the entire installation.

У основу корисної моделі поставлене завдання створення парокомпрессорної установки, в якої шляхом використання теплової енергії робочої речовини на нагнітанні компресора, забезпечується повернення рідкої сепарованої робочої речовини в технологічний процес, зниження температури робочої речовини в нагнітальному трубопроводі компресора і захист парокомпрессорної установки від гідроудара і, як наслідок, збільшення його продуктивності, зниження теплового навантаження на охолоджувач, що веде до підвищення енергетичної і економічної ефективності роботи парокомпрессорної установки.The basis of the useful model is the task of creating a steam compressor unit, in which, by using the thermal energy of the working substance on the discharge of the compressor, the return of the liquid separated working substance to the technological process, a decrease in the temperature of the working substance in the discharge pipeline of the compressor, and protection of the steam compressor unit from water hammer and, as a result, is ensured , increasing its productivity, reducing the heat load on the cooler, which leads to an increase in the energy and economic efficiency of the steam compressor unit.

Поставлене завдання досягається тим, що в прокомпрессорної установці, що містить зв'язані паровими і рідинними трубопроводами віддільник рідини, підігрівач, компресор, охолоджувач і ресивер, згідно корисної моделі, вхід і вихід трубного простору підігрівача пов'язаний з нагнітальним трубопроводом компресора..The task is achieved by the fact that in the pro-compressor installation, which contains a liquid separator, heater, compressor, cooler and receiver connected by steam and liquid pipelines, according to the useful model, the inlet and outlet of the pipe space of the heater is connected to the discharge pipeline of the compressor.

На нагнітальному трубопроводі парокомпрессорної установки може бути розміщений інжектор, пов'язаний з трубопроводом виходу трубного простору підігрівача.An injector can be placed on the discharge pipeline of the steam compressor unit, which is connected to the output pipeline of the pipe space of the heater.

Підігрівач парокомпрессорної установки може бути розташований похило щодо горизонталі над нагнітальним трубопроводом, причому підігрівач має нахил у бік виходу робочої речовини.The heater of the steam compressor unit can be located obliquely with respect to the horizontal above the injection pipeline, and the heater has a slope in the direction of the output of the working substance.

Сепарована рідка фаза робочої речовини з віддільника рідини зливається самоплив в міжтрубний простір підігрівача, де під впливом теплової енергії робочої речовини після нагнітання компресора википає і у вигляді пари по трубопроводу повертається в технологічний процес, у верхню частину віддільника рідини, звідки поступає на вхід компресора, де стискається до тиску нагнітання. Охолоджена в процесі теплообміну робоча речовина з міжтрубного простору через інжектор поступає в нагнітальний трубопровід, де змішуючись з основним потоком, охолоджує його, що приводить до зменшення об'єму робочого середовища і, як наслідок, до зниження тиску і опору на нагнітанні компресора. При установці підігрівача над нагнітальним трубопроводом похило щодо горизонталі додатково в процесі руху робочої речовини по трубному простору підігрівача бере участь гравітаційна сила, що діє на охолоджену, щільнішу робочу речовину.The separated liquid phase of the working substance flows from the liquid compartment by gravity into the inter-tube space of the heater, where under the influence of the thermal energy of the working substance, after pumping the compressor, it boils off and returns in the form of steam through the pipeline to the technological process, to the upper part of the liquid compartment, from where it enters the compressor inlet, where is compressed to the discharge pressure. Cooled in the process of heat exchange, the working substance from the inter-pipe space through the injector enters the discharge pipeline, where, mixing with the main flow, it cools it, which leads to a decrease in the volume of the working medium and, as a result, to a decrease in pressure and resistance to the discharge of the compressor. When installing the heater above the discharge pipeline inclined relative to the horizontal, the gravitational force acting on the cooled, denser working substance is additionally involved in the movement of the working substance through the pipe space of the heater.

Використання сукупності всіх істотних ознак, включаючи відмінні, дозволить підвищити енергетичну і економічну ефективність роботи парокомпрессорної установки.The use of a set of all significant features, including excellent ones, will allow to increase the energy and economic efficiency of the steam compressor unit.

На Фіг.1 представлена принципова схема парокомпрессорної установки з підігрівачем розташованим на нагнітальному трубопроводі. На Фіг.2 представлена схема з підігрівачем розташованим поза нагнітальним трубопроводом і сполученого трубопроводами через інжектор. На фіг.3 представлена схема з підігрівачем розташованим похило над нагнітальним трубопроводом.Figure 1 shows a schematic diagram of a steam compressor unit with a heater located on the discharge pipeline. Figure 2 shows a diagram with a heater located outside the injection pipeline and connected by pipelines through the injector. Figure 3 shows a diagram with a heater located obliquely above the discharge pipeline.

Парокомпрессорна установка містить віддільник рідини 1, підігрівач 2, вхід і вихід якого пов'язані з нагнітальним трубопроводом після компресора З і перед охолоджувачем 4. Крім того, є ресивер 5. У двох варіантах установки підігрівача 2 на нагнітальному трубопроводі на виході робочої речовини з підігрівача 2 встановлений інжектор б (Ффіг.2, Фіг.3). На Фіг.3 підігрівач 2 розташований похило над нагнітальним трубопроводом компресора 3.The steam compressor unit contains a liquid separator 1, a heater 2, the inlet and outlet of which are connected to the discharge pipeline after the compressor C and before the cooler 4. In addition, there is a receiver 5. In two options, the heater 2 is installed on the discharge pipeline at the outlet of the working substance from the heater 2 injector b is installed (Fig. 2, Fig. 3). In Fig. 3, the heater 2 is located obliquely above the discharge pipeline of the compressor 3.

Парокомпрессорна установка (Фіг.1) працює таким чином. Робоча речовина у вигляді насиченої пари низького тиску з краплинною рідиною потрапляє у віддільник рідини 1, де волога відділяється і самоплив стікає в міжтрубний простір підігрівача 2. В результаті теплообміну з робочим середовищем високого тиску і температури з нагнітального трубопроводу рідина кипить і поступає у верхню частину віддільника рідини 1, після чого з основним потоком пари робочого середовища стискається до високого тиску в компресорі 3. Після цього потік проходить по трубному простору підігрівача 2, де охолоджується, зменшується в об'ємі, що знижує опір і тиск на нагнітанні і збільшує об'ємну продуктивність компресора 3, що компенсує підвищену сумарну витрату пари робочої речовини від підігрівача 2 на вході в компресор 3. Далі пари робочої речовини охолоджуються в охолоджувачі 4, після чого вони накопичуються в ресивері 5.The steam compressor unit (Fig. 1) works as follows. The working substance in the form of saturated low-pressure vapor with droplet liquid enters the liquid separator 1, where moisture is separated and gravity flows into the intertube space of the heater 2. As a result of heat exchange with the high-pressure and temperature working medium from the discharge pipeline, the liquid boils and enters the upper part of the compartment liquid 1, after which, with the main steam flow, the working medium is compressed to high pressure in the compressor 3. After that, the flow passes through the tube space of the heater 2, where it cools, decreases in volume, which reduces the resistance and pressure on the discharge and increases the volume performance of compressor 3, which compensates for the increased total flow rate of working substance vapor from heater 2 at the inlet to compressor 3. Further, working substance vapors are cooled in cooler 4, after which they accumulate in receiver 5.

Парокомпрессорна установка (Фіг.2) працює таким чином. Робоча речовина у вигляді насиченої пари низького тиску з краплинною рідиною потрапляє у віддільник рідини 1, де волога відділяється і самоплив стікає в міжтрубний простір підігрівача 2. В результаті теплообміну з робочою речовиною високого тиску і тепловою енергією з нагнітального трубопроводу рідина кипить і поступає у верхню частину віддільника рідини 1, після чого з основним потоком пари робочої речовини стискається до високого тиску в компресорі 3.The steam compressor unit (Fig. 2) works as follows. The working substance in the form of a saturated low-pressure vapor with droplet liquid enters the liquid separator 1, where moisture is separated and gravity flows into the intertube space of the heater 2. As a result of heat exchange with the high-pressure working substance and thermal energy from the discharge pipeline, the liquid boils and enters the upper part liquid compartment 1, after which it is compressed to high pressure in the compressor 3 with the main vapor flow of the working substance.

Після цього потік розділяється, основна частина проходить по нагнітальному трубопроводу, а частина відгалужується під дією перепаду тиску, що створюється інжектором 6, проходить по трубному простору підігрівача 2, де охолоджується і через інжектор 6 змішується з потоком нагнітання, охолоджуючи і зменшуючи його в об'ємі, що знижує опір і тиск на нагнітанні і збільшує об'ємну продуктивність компресора 3, що компенсує підвищену сумарну витрату пари робочого середовища від підігрівача 2 на вході в компресор 3.After that, the flow is divided, the main part passes through the injection pipeline, and the part branches off under the influence of the pressure difference created by the injector 6, passes through the pipe space of the heater 2, where it cools and through the injector 6 mixes with the injection flow, cooling and reducing it in volume emy, which reduces the resistance and pressure on the discharge and increases the volumetric productivity of the compressor 3, which compensates for the increased total flow of steam of the working medium from the heater 2 at the inlet to the compressor 3.

Далі пари робочого середовища охолоджуються в охолоджувачі 4, після чого накопичуються в ресивері 5.Further, the vapors of the working medium are cooled in the cooler 4, after which they accumulate in the receiver 5.

Парокомпрессорна установка (Фіг.3) працює таким чином. Робоча речовина у вигляді насиченої пари низького тиску з краплинною рідиною потрапляє у віддільник рідини 1, де волога відділяється і самоплив стікає в міжтрубний простір підігрівача 2. В результаті теплообміну з робочим середовищем високого тиску і теплової енергії з нагнітального трубопроводу рідина кипить і поступає у верхню частину віддільника рідини 1, після чого з основним потоком пари робочого середовища стискається до високого тиску в компресорі 3. Після цього потік розділяється, основна частина проходить по нагнітальному трубопроводу, а інша частина відгалужується під дією перепаду тиску створюваного інжектором 6 і силою гравітації, проходить по трубному простору підігрівача 2, розташованого похило над нагнітальним трубопроводом, де охолоджується, і через інжектор 6 змішується з потоком нагнітання охолоджуючи і зменшуючи в об'ємі, що знижує опір і тиск на нагнітанні і збільшує об'ємну продуктивність компресора 3, що компенсує підвищену сумарну витрату пари робочого середовища від підігрівача 2 на вході в компресор 3. Далі пари робочого середовища охолоджуються в охолоджувачі 4, після чого накопичуються в ресивері 5.The steam compressor unit (Fig. 3) works as follows. The working substance in the form of a saturated low-pressure vapor with droplet liquid enters the liquid separator 1, where the moisture is separated and gravity flows into the intertube space of the heater 2. As a result of heat exchange with the high-pressure working medium and thermal energy from the discharge pipeline, the liquid boils and enters the upper part liquid separator 1, after which the working medium is compressed with the main steam flow to high pressure in the compressor 3. After that, the flow is divided, the main part passes through the injection pipeline, and the other part branches off under the action of the pressure drop created by the injector 6 and the force of gravity, passes through the pipeline space of the heater 2, located obliquely above the injection pipeline, where it cools and through the injector 6 mixes with the injection flow, cooling and reducing in volume, which reduces the resistance and pressure on the injection and increases the volume performance of the compressor 3, which compensates for the increased total consumption working environment pairs from the heater 2 at the inlet to the compressor 3. Further, the vapors of the working medium are cooled in the cooler 4, after which they accumulate in the receiver 5.

Використання запропонованої конструкції установки в порівнянні з тими, що існують дозволить заощадити витрати на забезпечення зовнішнього джерела тепла, збільшити продуктивність компресора і понизити теплове навантаження на охолоджувач. При використанні підігрівача з'являється можливість відділення домішок, що не випаровуються, від робочого середовища з подальшим дренуванням з технологічного процесу. й іх чи іч ач : ще ть . Б І 1 .The use of the proposed design of the installation in comparison with the existing ones will save costs for providing an external heat source, increase the performance of the compressor and reduce the heat load on the cooler. When using the heater, it becomes possible to separate non-evaporating impurities from the working medium with subsequent drainage from the technological process. и их чи ич ач: still t. B I 1.

Фк.Fk.

ві й 1 | що дні.vi and 1 | what days

З | їWith | eat

Claims

1. A steam-compressor installation containing a liquid separator, a heater, a compressor, a cooler and a receiver connected by steam and liquid pipelines, which is distinguished by the fact that the inlet and outlet of the pipe space of the heater are connected to the discharge pipeline of the compressor.

2. Steam compressor installation according to claim 1, which is characterized by the fact that an injector is installed on the injection pipeline, which is connected to the output pipeline of the pipe space of the heater.

3. A steam compressor installation according to claim 1 or 2, which is characterized by the fact that the heater is installed obliquely relative to the horizontal above the discharge pipeline, and the heater has an inclination in the direction of the output of the working substance.