WO2012125068A1 - Evaporator - Google Patents

Evaporator Download PDF

Info

Publication number
WO2012125068A1
WO2012125068A1 PCT/RU2011/000642 RU2011000642W WO2012125068A1 WO 2012125068 A1 WO2012125068 A1 WO 2012125068A1 RU 2011000642 W RU2011000642 W RU 2011000642W WO 2012125068 A1 WO2012125068 A1 WO 2012125068A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
evaporator
channel
plate
refrigerant
evaporation
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000642
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович ПЕТРОВ
Original Assignee
ГРАМШ, Владимир Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГРАМШ, Владимир Анатольевич filed Critical ГРАМШ, Владимир Анатольевич
Publication of WO2012125068A1 publication Critical patent/WO2012125068A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24Storage receiver heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F28D2021/0071Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/14Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes molded

Definitions

  • the inventive utility model relates to the field of refrigeration and can be used as an evaporator of a domestic refrigerator, as well as an evaporator of any refrigeration device for industrial or commercial use.
  • the main task in the field of refrigeration is to reduce the amount of electricity consumed by a household refrigerator and other refrigeration devices.
  • the amount of electricity consumed is directly dependent on the operating time of the refrigeration unit, during which the process of cooling the air contained in the cavity of the refrigerating cabinet is carried out, as well as on the length of the time interval between shutting down the refrigerating unit and its subsequent switching on.
  • ⁇ ⁇ is the gradient between the temperature of the cooled air and the temperature of the evaporator.
  • Maximum ⁇ ⁇ provides the maximum density and value of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air, while the cooling capacity of the refrigeration unit also reaches its maximum . imalnogo value equal to the maximum cooling capacity of the compressor
  • the average temperature contained in the cavity of the refrigerating compartment drops to + 5 ° C
  • the value ⁇ ⁇ temperature gradient is reduced to 15 -. 20 degrees, and the density and the amount of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air is reduced by a factor of 2–2.5, and the cooling capacity of the refrigeration unit is correspondingly reduced.
  • the low density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant directly from the cooled air is the main reason for the relatively low cooling capacity of the refrigeration unit.
  • a direct consequence of the low cooling capacity of the refrigeration unit is an increase in the time it takes to complete one air cooling cycle.
  • the area of its contact with the surface of the aluminum sheet is not more than 1 - 3% of the area of the evaporation channel. Therefore, the bulk of the heat is supplied to the evaporation channel through a layer of butyl rubber, which covers 40-50% of the outer surface of the tube.
  • Butyl rubber is characterized by good adhesion and low permeability, which creates the necessary conditions for the transfer of heat from the aluminum sheet to the surface of the evaporation channel.
  • the density of the heat flux supplied to the surface of the evaporation channel through the butyl rubber layer is directly dependent on its heat conductivity coefficient, the value of which is 0.091 ⁇ / ( ⁇ ⁇ ⁇ ).
  • the average thickness of the butyl rubber layer in the evaporator in question is 0.002 meters; therefore, its thermal conductivity does not exceed 45 W / (m 2 -K), which is about 20 times less than the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant.
  • the relatively low thermal conductivity of the butyl rubber layer reduces the density and magnitude of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant.
  • This heat flow can be increased by increasing the length of the evaporation channel, and / or by lowering the temperature of evaporation of the refrigerant.
  • the length of the tube of the evaporation channel is more than 10 meters, but the area of its contact with the aluminum sheet and a layer of butyl rubber is still not large enough to provide the necessary amount of heat flow to the evaporated refrigerant. Therefore, in order to increase said heat flux, the temperature gradient between the cooling surface and the air being cooled is increased.
  • the straight sections of the evaporation channel are located horizontally. Therefore, the evaporated refrigerant, which is a mixture of liquid and steam, can move along the horizontal sections of the evaporation channel only under the influence of the compressor, which limits the speed of movement of the liquid refrigerant through the vaporization channel.
  • a direct consequence of the relatively low velocity of the liquid refrigerant is its intensive evaporation in the upper part of the evaporation channel, into which the liquid refrigerant enters from the condenser.
  • the process of intensive evaporation of the refrigerant in the top part of the evaporator is stopped, when the evaporator temperature of the material decreased to a value close to the evaporation temperature of the refrigerant that provides the delivery of non-evaporable (liquid) refrigerant in the lower part of the evaporator.
  • the upper part of the evaporator is cooled to -15 ° ⁇ , and only after that the liquid refrigerant starts to flow to the lower part of the evaporator, the temperature of which at this time is + 4 ° ⁇ .
  • the cooling process of the lower part of the evaporator begins when the temperature of evaporation of the refrigerant is -20 ° C, which is below the optimal temperature of evaporation by at least 10 degrees.
  • a lower refrigerant vaporization temperature corresponds to a lower compressor cooling capacity.
  • a direct consequence of the reduction in compressor cooling capacity is an additional increase in the operating time of the refrigeration unit, which is necessary for cooling the lower part of the evaporator, as well as for cooling the air contained in the lower part of the refrigerator.
  • the claimed utility model is based on the task of creating an evaporator, the essential features of which provide a reduction in the amount of electricity consumed by the refrigeration device.
  • the problem is solved by creating an evaporator containing a heat accumulator and a channel for evaporating the refrigerant made of steel or copper pipe, and according to a utility model, the heat accumulator is a metal plate, preferably made of cast aluminum, in the body of which there is a channel for evaporating the refrigerant the thickness of the plate sections located between the straight sections of the evaporation channel is less than the thickness of the plate sections located around the evaporative channel.
  • an accumulating substance is tightly in contact with the outer surface of the tube of the evaporation channel, which is cooled by heat exchange with the evaporated refrigerant.
  • the storage material used is preferably aluminum or an aluminum alloy.
  • the heat transfer coefficient of aluminum exceeds the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant a x . Therefore, the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant is defined as the product ⁇ ⁇ * ⁇ , where ⁇ is the gradient between the temperature of the storage substance and the temperature of evaporation of the refrigerant.
  • the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant a x can reach a value of 1000 W / (m 2 -K), which is two orders of magnitude higher than the heat transfer coefficient of the cooled air, the value of which in the refrigerator does not exceed 5 - 8 ⁇ / ( ⁇ 2 ⁇ ⁇ ) .
  • a high value of a x provides a higher (compared with the prototype) the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant. In this case, regardless of the temperature gradient ⁇ , the heat flux supplied to the evaporated refrigerant will increase to a value equal to the maximum refrigerating capacity of the compressor.
  • a high value of a x provides the maximum value of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant, with a smaller (in comparison with the prototype) surface area of the evaporation channel.
  • the reduction in the area of the evaporation channel is achieved by reducing its length.
  • a direct consequence of reducing the length of the evaporation channel is a decrease in its hydraulic resistance.
  • the ratio of the discharge pressure at which the compressor outlet valve opens to the suction pressure at which the compressor inlet valve opens which accordingly ensures an increase in the useful volume of the compressor working cylinder, as well as a corresponding increase in its cooling capacity.
  • the increase in heat flow supplied in the inventive evaporator to the evaporated refrigerant reduces the operating time of the refrigeration unit required to cool the evaporator plate to a predetermined temperature.
  • the operating time of the refrigeration unit is also directly dependent on the value of the heat flux - Q supplied from the cooled air to the storage substance.
  • the value of the specified heat flux will be determined by the formula:
  • the thickness of the plate sections located between the rectilinear sections of the evaporation channel is less than the thickness of the plate sections located around the evaporation channel, which provides an increase in the side surface area of the plate S with a constant mass of storage material.
  • the value of the heat flux Q also increases.
  • the value of the heat flux Q is directly dependent on the temperature gradient ⁇ ⁇ .
  • the value of the indicated temperature gradient increases as the temperature of the evaporator plate decreases, and the faster the temperature of the plate decreases, the higher the average value ⁇ ⁇ .
  • the average heat flux Q also increases.
  • Most of the lateral surface of the evaporator plate consists of sections located between the straight sections of the evaporation channel. The cooling rate of these sections of the plate is directly dependent on their mass. Therefore, the smaller the thickness of the plate sections located between the straight sections of the evaporation channel, the faster their temperature decreases and the average heat flux Q increases.
  • the set of essential features of the claimed evaporator provides an increase in the heat flux supplied from the accumulating substance to the evaporated refrigerant, as well as an increase in the heat flux supplied from the cooled air to the accumulating substance.
  • a direct consequence of the increase in these heat flows is a reduction in the operating time of the refrigeration unit required for cooling the evaporator plate, as well as reducing the operating time of the refrigeration unit, necessary for cooling the air contained in the cavity of the refrigerator.
  • the proposed thickness of the plate sections located around the evaporation channel provides heat exchange of the evaporated refrigerant only with the aluminum of which the evaporator plate is made. Therefore, along the entire perimeter of the evaporation channel, the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant will reach its maximum value, since its value will be determined by the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant. Therefore, the magnitude of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant through the walls of the evaporation channel can reach a value equal to the maximum refrigerating capacity of the compressor, with a smaller area of the evaporation channel in comparison with the prototype.
  • the declared evaporator contain straight sections of the evaporator channel located in the body of the evaporator plate with a slope, while the inlet of the channel is located in the upper part of the evaporator plate, and its outlet is located above the level of liquid refrigerant contained in the lower part of the evaporation channel after turning off the refrigeration unit.
  • the inlet of the evaporation channel is located in the upper part of the heat accumulator, and the straight sections of the channel are made with a slope.
  • the slope of the straight sections provides an additional effect of gravity on the liquid refrigerant, which moves from top to bottom along the inclined channel at a higher speed compared to the evaporator of the prototype. Higher speed the movement of liquid refrigerant through the evaporation channel in combination with a shorter length of the specified channel creates the necessary conditions for a faster flow of liquid refrigerant to the lower part of the evaporation channel.
  • the process of evaporation of the refrigerant will be carried out simultaneously along the entire length of the evaporation channel, which ensures more uniform cooling of all parts of the evaporator plate compared to the prototype evaporator.
  • the cooling process of the lower part of the evaporator plate can be carried out at a higher (in comparison with the prototype) value of the temperature of evaporation of the refrigerant, and a higher cooling capacity of the compressor corresponds to a higher temperature of evaporation of the refrigerant.
  • the industrial applicability of the claimed evaporator is ensured by the fact that for its manufacture technologies that are widely used in modern industry can be used.
  • the evaporator plate may be made by die casting or die casting.
  • the use of the claimed utility model as an evaporator of a refrigeration unit does not require changes to the design of the refrigerator or refrigeration machine, which facilitates the implementation of the inventive evaporator.
  • FIG. 1 schematically depicts an evaporator made in accordance with a utility model
  • FIG. 2 schematically depicts an embodiment of an evaporator made according to a utility model.
  • the claimed evaporator 1 (Fig. 1) is located in the rear wall of the refrigerator 2 and contains a metal plate 3, which is made by casting of aluminum or aluminum alloy.
  • the plate body 3 is disposed a channel 4 for evaporating the refrigerant, which is a hollow copper tube or bstalnoy 5.
  • the material of the plate 3 is formed, is in contact with the outer surface of the tube 5, which transmits heat from the plate material 3 through the tube wall 5 to the refrigerant vaporized in the cavity of the channel 4.
  • the thickness of the sections of the plate 3 located between the straight sections of the tube 5 is less than the thickness of the sections of the plate 3 located around the tube 5.
  • One of the side surfaces of the plate 3 is a plane st, which is in contact with the facing plate 6. In this case the thermal conductivity of the panel 6 exceeds the heat transfer coefficient of air located in the cavity 7.
  • the inventive evaporator shown in FIG. 2 contains an evaporation channel 8. Straight sections 9 of the specified channel are located with a slope.
  • the inlet 10 of the duct 8 is arranged in the upper part of the plate evaporator 1 is 1, and its outlet 12 is situated above the level of the liquid refrigerant which after disconnection of the refrigeration unit is contained in the bottom of the channel 8.
  • the thickness of the plate portions 13 a 1: 1 located between the rectilinear portions 9, less than the thickness of the sections of the plate 11 located around the evaporation channel 8.
  • the inventive evaporator located, for example, in the rear wall 2 of the refrigerating chamber 7 (Fig. 1), operates as follows.
  • the refrigeration unit When the temperature of the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 rises to a predetermined value of + 10 ° C, the refrigeration unit is turned on and the plate 3 is cooled by the refrigerant vaporized in the cavity of the channel 4, while its temperature is lowered to -15 ° C. As the plate 3 cools, the heat transfer process between the cooled air and the plate material 3 begins. The air temperature decreases.
  • the refrigeration unit is turned off when the temperature of the stove 3 is cooled to - 15 ° C. After turning off the refrigeration unit, the air cooling process continues.
  • the temperature gradient between the cooled air and the plate 3 will decrease, and accordingly, the amount of heat flow removed from the cooled air will decrease.
  • the value of the specified heat flux decreases to a value equal to the magnitude of the heat flux entering the cavity of the refrigerating chamber 7 from the environment, the temperature of the cooled air will reach its minimum value. Then, the temperature of the cooled air will increase under the influence of the heat supplied to it. In this case, part of the heat supplied to the air will be diverted to the material of the plate 3, which will increase the time interval necessary to increase the temperature of the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 to a predetermined maximum value. Then, the refrigeration unit is turned on and the next process of cooling the stove 3 and the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 is carried out.
  • the set of essential features of the claimed evaporator provides an increase in the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant.

Abstract

The claimed utility model relates to the field of refrigeration engineering and can be used as an evaporator in a domestic refrigerator, and also as an evaporator in any refrigerating device for industrial or commercial purposes. The proposed evaporator comprises a heat accumulator which constitutes a metallic plate formed from aluminium by a casting method. A channel for the evaporation of refrigerant is arranged in the plate body, wherein the thickness of the plate sections which are arranged between rectilinear sections of the evaporation channel is less than the thickness of the plate sections which are arranged around the evaporation channel. The combination of essential features of the claimed evaporator ensures an increase in the density of the heat flow supplied to the evaporable refrigerant.

Description

Испаритель.  Evaporator.
Область техники Technical field
Заявляемая полезная модель относится к области холодильной техники и может быть применена в качестве испарителя бытового холодильника, а так же в качестве испарителя любого холодильного устройства промышленного или торгового назначения. The inventive utility model relates to the field of refrigeration and can be used as an evaporator of a domestic refrigerator, as well as an evaporator of any refrigeration device for industrial or commercial use.
Предшествующий уровень техники State of the art
В настоящее время главной задачей в области холодильной техники является снижение количества электроэнергии, потребляемой бытовым холодильником и другими холодильными устройствами. Количество потребляемой электроэнергии находится в прямой зависимости от времени работы холодильного агрегата, в течение которого осуществляют процесс охлаждения воздуха, содержащегося в полости холодильного шкафа, а так же от длительности интервала времени между отключением холодильного агрегата и его последующим включением. Currently, the main task in the field of refrigeration is to reduce the amount of electricity consumed by a household refrigerator and other refrigeration devices. The amount of electricity consumed is directly dependent on the operating time of the refrigeration unit, during which the process of cooling the air contained in the cavity of the refrigerating cabinet is carried out, as well as on the length of the time interval between shutting down the refrigerating unit and its subsequent switching on.
Суть проблемы состоит в том, что в большинстве бытовых холодильников, выпускаемых современной промышленностью, применяют испарители, которые функционально предназначены для охлаждения воздуха посредством хладагента, испаряемого в полости каналов испарителя. При этом теплоту к испаряемому хладагенту подводят через стенку испарительного канала непосредственно от охлаждаемого воздуха. Поэтому, холодопроизводительность холодильного агрегата и время его работы определяется величиной теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту от охлаждаемого воздуха. Величина указанного теплового потока находится в прямой зависимости от его плотности, которая определяется по формуле:  The essence of the problem is that in most household refrigerators manufactured by modern industry, evaporators are used that are functionally designed to cool the air by means of a refrigerant evaporated in the cavity of the evaporator channels. In this case, heat is supplied to the evaporated refrigerant through the wall of the evaporation channel directly from the cooled air. Therefore, the cooling capacity of the refrigeration unit and its operating time is determined by the amount of heat flow supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air. The value of the specified heat flux is directly dependent on its density, which is determined by the formula:
ς = αΒ χΔΤΒ (Вт/м2) (1), где ς = α Β χ ΔΤ Β (W / m 2 ) (1), where
а„ - коэффициент теплоотдачи охлаждаемого воздуха, а ΔΤΒ - градиент между температурой охлаждаемого воздуха и температурой испарителя. and „is the heat transfer coefficient of the cooled air, and ΔΤ Β is the gradient between the temperature of the cooled air and the temperature of the evaporator.
В условиях свободной конвенции охлаждаемого воздуха коэффициент его теплоотдачи а„ равен 5 - 8 Вт/(м ·Κ), что обеспечивает относительно низкую плотность и величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту непосредственно от охлаждаемого воздуха. Согласно (1) плотность теплового потока q, подводимого к испаряемому хладагенту, находится в прямой зависимости от величины температурного градиента ΔΤΒ. Когда холодильный агрегат включают после длительного периода его отключения, температура воздуха, содержащегося в полости холодильной камеры, равна температуре окружающей среды (например, + 25°С), а величина температурного градиента ΔΤ" достигает своего максимального значения, равного 35 - 40 градусам. Максимальная величина ΔΤΒ обеспечивает максимальную плотность и величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту от охлаждаемого воздуха. При этом холодопроизводительность холодильного агрегата так же достигает своего максимального значения, равного максимальной холодопроизводительности компрессора. Однако после выхода холодильника на рабочий режим средняя температура воздуха, содержащегося в полости холодильной камеры, опускается до +5°С. При этом величина температурного градиента ΔΤΒ уменьшается до 15 - 20 градусов, а плотность и величина теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту от охлаждаемого воздуха, снижается в 2 - 2,5 раза. Соответственно снижается и холодопроизводительность холодильного агрегата. Under conditions of a free convention of cooled air, its heat transfer coefficient a „is 5–8 W / (m ·,), which provides a relatively low density and heat flux supplied to the evaporated refrigerant directly from the cooled air. According to (1), the density of the heat flux q supplied to the evaporated refrigerant is directly dependent on the temperature gradient ΔΤ Β . When the refrigeration unit is turned on after a long period of shutdown, the temperature of the air contained in the cavity of the refrigerating chamber is equal to the ambient temperature (for example, + 25 ° C), and the temperature gradient ΔΤ "reaches its maximum value of 35 - 40 degrees. Maximum ΔΤ Β provides the maximum density and value of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air, while the cooling capacity of the refrigeration unit also reaches its maximum . imalnogo value equal to the maximum cooling capacity of the compressor However, after the refrigerator in the operating mode the average temperature contained in the cavity of the refrigerating compartment drops to + 5 ° C The value ΔΤ Β temperature gradient is reduced to 15 -. 20 degrees, and the density and the amount of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air is reduced by a factor of 2–2.5, and the cooling capacity of the refrigeration unit is correspondingly reduced.
Низкая плотность теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту непосредственно от охлаждаемого воздуха, является основной причиной относительно низкой холодопроизводительности холодильного агрегата. Прямым следствием низкой холодопроизводительности холодильного агрегата является увеличение времени его работы, необходимого для осуществления одного цикла охлаждения воздуха.  The low density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant directly from the cooled air is the main reason for the relatively low cooling capacity of the refrigeration unit. A direct consequence of the low cooling capacity of the refrigeration unit is an increase in the time it takes to complete one air cooling cycle.
Из предшествующего уровня техники известен испаритель, который применяется в холодильном отделении бытового холодильника BOSCH KGS 39V25. Рассматриваемый испаритель описан в патенте DE 102004027706, а так же в патенте RU 2 386 087 С2. Испаритель представляет собой алюминиевую трубку, которая приклеена к алюминиевому листу и выполняет функцию испарительного канала. В качестве клеящего вещества применяют бутилкаучук. Что бы увеличить площадь соприкосновения трубки с плоскостью алюминиевого листа поперечному сечению трубки придают форму эллипса. Рассматриваемый испаритель расположен в задней стенке холодильной камеры, при этом алюминиевый лист приклеен к облицовочной панели холодильной камеры. Указанная облицовочная панель выполняет функцию охлаждающей поверхности по отношению к воздуху, который содержится в полости холодильной камеры. Несмотря на форму поперечного сечения трубки испарителя площадь ее соприкосновения с поверхностью алюминиевого листа составляет не более 1 - 3% от площади испарительного канала. Поэтому основная часть теплоты подводится к испарительному каналу через слой бутилкаучука, который охватывает 40 - 50 % внешней поверхности трубки. Бутилкаучук отличается хорошей адгезией и малой водопроницаемостью, что создает необходимые условия для передачи теплоты от алюминиевого листа к поверхности испарительного канала. Плотность теплового потока, подводимого к поверхности испарительного канала через слой бутилкаучука, находится в прямой зависимости от коэффициента его теплопроводности, величина которого равна 0.091 ΒΤ/(Μ·Κ). Средняя толщина слоя бутилкаучука в рассматриваемом испарителе равна 0.002 метра, следовательно, его тепловая проводимость, не превышает 45 Вт/(м2-К), что примерно в 20 раз меньше коэффициента теплоотдачи испаряемого хладагента. An evaporator is known in the art for use in the refrigeration compartment of a BOSCH KGS 39V25 domestic refrigerator. Consider the evaporator described in patent DE 102004027706, as well as in patent RU 2 386 087 C2. The evaporator is an aluminum tube that is glued to the aluminum sheet and acts as an evaporation channel. Butyl rubber is used as an adhesive. To increase the area of contact between the tube and the plane of the aluminum sheet, the cross section of the tube is shaped like an ellipse. The evaporator in question is located in the rear wall of the refrigerator, while the aluminum sheet is glued to the facing panel of the refrigerator. The specified facing panel performs the function of a cooling surface with respect to the air contained in the cavity of the refrigerating chamber. Despite the cross-sectional shape of the evaporator tube, the area of its contact with the surface of the aluminum sheet is not more than 1 - 3% of the area of the evaporation channel. Therefore, the bulk of the heat is supplied to the evaporation channel through a layer of butyl rubber, which covers 40-50% of the outer surface of the tube. Butyl rubber is characterized by good adhesion and low permeability, which creates the necessary conditions for the transfer of heat from the aluminum sheet to the surface of the evaporation channel. The density of the heat flux supplied to the surface of the evaporation channel through the butyl rubber layer is directly dependent on its heat conductivity coefficient, the value of which is 0.091 ΒΤ / (Μ · Κ). The average thickness of the butyl rubber layer in the evaporator in question is 0.002 meters; therefore, its thermal conductivity does not exceed 45 W / (m 2 -K), which is about 20 times less than the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant.
Относительно низкая тепловая проводимость слоя бутилкаучука снижает плотность и величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту. Увеличить указанный тепловой поток можно путем увеличения длины испарительного канала, и/или путем понижения температуры испарения хладагента. В рассматриваемом испарителе длина трубки испарительного канала составляет более 10 метров, но площадь ее соприкосновения с алюминиевым листом и слоем бутилкаучука все равно недостаточно большая для того, чтобы обеспечить необходимую величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту. Поэтому с целью увеличения указанного теплового потока увеличивают температурный градиент между охлаждающей поверхностью и охлаждаемым воздухом. Увеличение указанного температурного градиента можно осуществить только путем понижения температуры испарения хладагента, которую в рассматриваемом испарителе снижают до -25°С, что обеспечивает увеличение теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту. Однако величина полученного технического результата уменьшается вследствие того, что по мере понижения температуры испарения хладагента снижается холодопроизводительность компрессора, которая определяет холодопроизводительность холодильного агрегата в целом. Кроме того, прямым следствием снижения температуры испарителя является увеличение теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту из окружающей среды через слой теплоизоляции, с которым соприкасается задняя поверхность рассматриваемого испарителя. При этом уменьшается количество теплоты, подводимой к испаряемому хладагенту от охлаждаемого воздуха, содержащегося в полости холодильной камеры, и соответственно увеличивается время работы холодильного агрегата. The relatively low thermal conductivity of the butyl rubber layer reduces the density and magnitude of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant. This heat flow can be increased by increasing the length of the evaporation channel, and / or by lowering the temperature of evaporation of the refrigerant. In the evaporator in question, the length of the tube of the evaporation channel is more than 10 meters, but the area of its contact with the aluminum sheet and a layer of butyl rubber is still not large enough to provide the necessary amount of heat flow to the evaporated refrigerant. Therefore, in order to increase said heat flux, the temperature gradient between the cooling surface and the air being cooled is increased. An increase in the indicated temperature gradient can only be achieved by lowering the temperature of evaporation of the refrigerant, which in the considered evaporator is reduced to -25 ° C, which provides an increase in the heat flux supplied to the evaporated refrigerant. However, the value of the obtained technical result is reduced due to the fact that as the temperature of evaporation of the refrigerant decreases, the cooling capacity of the compressor decreases, which determines the cooling capacity of the refrigeration unit as a whole. In addition, a direct consequence of a decrease in the temperature of the evaporator is an increase in the heat flux supplied to the evaporated refrigerant from the environment through a thermal insulation layer with which the rear surface of the evaporator in contact is in contact. This reduces the amount of heat supplied to the evaporated refrigerant from the cooled air contained in the cavity of the refrigerating chamber, and accordingly, the operating time of the refrigeration unit is increased.
Кроме того, в рассматриваемом испарителе прямолинейные участки испарительного канала расположены горизонтально. Поэтому испаряемый хладагент, представляющий собой смесь жидкости и пара, может перемещаться по горизонтальным участкам испарительного канала только под воздействием компрессора, что ограничивает скорость перемещения жидкого хладагента по испарительному каналу. Прямым следствием относительно низкой скорости перемещения жидкого хладагента является его интенсивное испарение в верхней части испарительного канала, в который поступает жидкий хладагент из конденсатора. Процесс интенсивного испарения хладагента в верхней части испарителя прекращается, когда температура материала испарителя снижается до значения близкого к температуре испарения хладагента, что обеспечивает поступление неиспарившегося (жидкого) хладагента в нижнюю часть испарителя. В рассматриваемой холодильной камере после включения холодильного агрегата верхняя часть испарителя охлаждается до -15°С, и только после этого жидкий хладагент начинает поступать в нижнюю часть испарителя, температура которой в это время равна +4°С. Следовательно, процесс охлаждения нижней части испарителя начинается, когда температура испарения хладагента равна -20°С, что ниже оптимальной температуры испарения, по меньшей мере, на 10 градусов. При этом более низкому значению температуры испарения хладагента, соответствует более низкая холодопроизводительность компрессора. Прямым следствием снижения холодопроизводительности компрессора является дополнительное увеличение времени работы холодильного агрегата, необходимого для охлаждения нижней части испарителя, а так же для охлаждения воздуха, содержащегося в нижней части холодильной камеры.  In addition, in the considered evaporator, the straight sections of the evaporation channel are located horizontally. Therefore, the evaporated refrigerant, which is a mixture of liquid and steam, can move along the horizontal sections of the evaporation channel only under the influence of the compressor, which limits the speed of movement of the liquid refrigerant through the vaporization channel. A direct consequence of the relatively low velocity of the liquid refrigerant is its intensive evaporation in the upper part of the evaporation channel, into which the liquid refrigerant enters from the condenser. The process of intensive evaporation of the refrigerant in the top part of the evaporator is stopped, when the evaporator temperature of the material decreased to a value close to the evaporation temperature of the refrigerant that provides the delivery of non-evaporable (liquid) refrigerant in the lower part of the evaporator. After turning on the refrigeration unit in the refrigerating chamber under consideration, the upper part of the evaporator is cooled to -15 ° С, and only after that the liquid refrigerant starts to flow to the lower part of the evaporator, the temperature of which at this time is + 4 ° С. Therefore, the cooling process of the lower part of the evaporator begins when the temperature of evaporation of the refrigerant is -20 ° C, which is below the optimal temperature of evaporation by at least 10 degrees. At the same time, a lower refrigerant vaporization temperature corresponds to a lower compressor cooling capacity. A direct consequence of the reduction in compressor cooling capacity is an additional increase in the operating time of the refrigeration unit, which is necessary for cooling the lower part of the evaporator, as well as for cooling the air contained in the lower part of the refrigerator.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
В основу заявленной полезной модели поставлена задача создания испарителя, существенные признаки которого обеспечивают снижение количества электроэнергии, потребляемой холодильным устройством. Поставленная задача решена путем создания испарителя, содержащего аккумулятор теплоты и канал для испарения хладагента, выполненный из стальной или медной трубы, при этом согласно полезной модели аккумулятор теплоты представляет собой металлическую плиту, выполненную предпочтительно из алюминия методом литья, в теле которой расположен канал для испарения хладагента, при этом толщина участков плиты, расположенных между прямолинейными участками испарительного канала, меньше толщины участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала. The claimed utility model is based on the task of creating an evaporator, the essential features of which provide a reduction in the amount of electricity consumed by the refrigeration device. The problem is solved by creating an evaporator containing a heat accumulator and a channel for evaporating the refrigerant made of steel or copper pipe, and according to a utility model, the heat accumulator is a metal plate, preferably made of cast aluminum, in the body of which there is a channel for evaporating the refrigerant the thickness of the plate sections located between the straight sections of the evaporation channel is less than the thickness of the plate sections located around the evaporative channel.
В заявленном испарителе с внешней поверхностью трубки испарительного канала плотно соприкасается аккумулирующее вещество, которое охлаждают путем его теплообмена с испаряемым хладагентом. В качестве аккумулирующего вещества применяют предпочтительно алюминий или алюминиевый сплав. Коэффициент теплоотдачи алюминия превышает коэффициент теплоотдачи испаряемого хладагента ах. Следовательно, плотность теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту, определяется как произведение αχ*ΔΤ , где ΔΤ - градиент между температурой аккумулирующего вещества и температурой испарения хладагента. Величина коэффициента теплоотдачи испаряемого хладагента ах может достигать значения, равного 1000 Вт/(м2-К), что на два порядка превышает коэффициент теплоотдачи охлаждаемого воздуха, величина которого в холодильной камере не превышает 5 - 8 ΒΤ/(Μ2·Κ). Высокое значение ах обеспечивает более высокую (по сравнению с прототипом) плотность теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту. При этом независимо от величины температурного градиента ΔΤ , величина теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту, возрастет до значения, равного максимальной холодопроизводительности компрессора. In the inventive evaporator, an accumulating substance is tightly in contact with the outer surface of the tube of the evaporation channel, which is cooled by heat exchange with the evaporated refrigerant. The storage material used is preferably aluminum or an aluminum alloy. The heat transfer coefficient of aluminum exceeds the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant a x . Therefore, the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant is defined as the product α χ * ΔΤ, where ΔΤ is the gradient between the temperature of the storage substance and the temperature of evaporation of the refrigerant. The heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant a x can reach a value of 1000 W / (m 2 -K), which is two orders of magnitude higher than the heat transfer coefficient of the cooled air, the value of which in the refrigerator does not exceed 5 - 8 ΒΤ / (Μ 2 · Κ) . A high value of a x provides a higher (compared with the prototype) the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant. In this case, regardless of the temperature gradient ΔΤ, the heat flux supplied to the evaporated refrigerant will increase to a value equal to the maximum refrigerating capacity of the compressor.
Кроме того, высокое значение ах обеспечивает максимальную величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту, при меньшей (по сравнению с прототипом) площади поверхности испарительного канала. Уменьшение площади испарительного канала достигается путем уменьшения его длины. Прямым следствием сокращения длины испарительного канала является снижение его гидравлического сопротивления. При этом соответственно уменьшается соотношение давления нагнетания, при котором открывается выпускной клапан компрессора, и давления всасывания, при котором открывается впускной клапан компрессора, что обеспечивает увеличение полезного объема рабочего цилиндра компрессора, а так же соответствующее увеличение его холодопроизводительности. In addition, a high value of a x provides the maximum value of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant, with a smaller (in comparison with the prototype) surface area of the evaporation channel. The reduction in the area of the evaporation channel is achieved by reducing its length. A direct consequence of reducing the length of the evaporation channel is a decrease in its hydraulic resistance. In this case, the ratio of the discharge pressure at which the compressor outlet valve opens to the suction pressure at which the compressor inlet valve opens, which accordingly ensures an increase in the useful volume of the compressor working cylinder, as well as a corresponding increase in its cooling capacity.
Увеличение теплового потока, подводимого в заявленном испарителе к испаряемому хладагенту, обеспечивает сокращение времени работы холодильного агрегата, необходимого для охлаждения плиты испарителя до заданной температуры.  The increase in heat flow supplied in the inventive evaporator to the evaporated refrigerant, reduces the operating time of the refrigeration unit required to cool the evaporator plate to a predetermined temperature.
Время работы холодильного агрегата так же находится в прямой зависимости от величины теплового потока - Q, подводимого от охлаждаемого воздуха к аккумулирующему веществу. Величина указанного теплового потока определятся по формуле:  The operating time of the refrigeration unit is also directly dependent on the value of the heat flux - Q supplied from the cooled air to the storage substance. The value of the specified heat flux will be determined by the formula:
Q = S х ав х ΔΤΒ (Вт) (2), Q = S x a in x ΔΤ Β (W) (2),
где S - площадь боковой поверхности плиты испарителя, которая представляет собой охлаждающую поверхность по отношению к охлаждаемому воздуху. В заявленном испарителе толщина участков плиты, расположенных между прямолинейными участками испарительного канала, меньше толщины участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала, что обеспечивает увеличение площади боковой поверхности плиты S при неизменной массе аккумулирующего вещества. При этом в соответствие с формулой (2) возрастает и величина теплового потока Q. where S is the area of the side surface of the evaporator plate, which is a cooling surface with respect to the cooled air. In the inventive evaporator, the thickness of the plate sections located between the rectilinear sections of the evaporation channel is less than the thickness of the plate sections located around the evaporation channel, which provides an increase in the side surface area of the plate S with a constant mass of storage material. Moreover, in accordance with formula (2), the value of the heat flux Q also increases.
Кроме того, величина теплового потока Q, находится в прямой зависимости от температурного градиента ΔΤΒ. Величина указанного температурного градиента возрастает по мере понижения температуры плиты испарителя, и чем быстрее понижается температура плиты, тем выше средняя величина ΔΤΒ. При этом в соответствие с формулой (2) возрастает и средняя величина теплового потока Q. Большая часть боковой поверхности плиты испарителя состоит из участков, расположенных между прямолинейными участками испарительного канала. Скорость охлаждения указанных участков плиты находится в прямой зависимости от их массы. Поэтому чем меньше толщина участков плиты, расположенных между прямолинейными участками испарительного канала, тем быстрее понижается их температура и возрастает средняя величина теплового потока Q. In addition, the value of the heat flux Q, is directly dependent on the temperature gradient ΔΤ Β . The value of the indicated temperature gradient increases as the temperature of the evaporator plate decreases, and the faster the temperature of the plate decreases, the higher the average value ΔΤ Β . Moreover, in accordance with formula (2), the average heat flux Q also increases. Most of the lateral surface of the evaporator plate consists of sections located between the straight sections of the evaporation channel. The cooling rate of these sections of the plate is directly dependent on their mass. Therefore, the smaller the thickness of the plate sections located between the straight sections of the evaporation channel, the faster their temperature decreases and the average heat flux Q increases.
Совокупность существенных признаков заявленного испарителя обеспечивает увеличение теплового потока, подводимого от аккумулирующего вещества к испаряемому хладагенту, а так же - увеличение теплового потока, подводимого от охлаждаемого воздуха к аккумулирующему веществу. Прямым следствием увеличения указанных тепловых потоков является сокращение времени работы холодильного агрегата, необходимого для охлаждения плиты испарителя, а так же - сокращение времени работы холодильного агрегата, необходимого для охлаждения воздуха, содержащегося в полости холодильного шкафа. The set of essential features of the claimed evaporator provides an increase in the heat flux supplied from the accumulating substance to the evaporated refrigerant, as well as an increase in the heat flux supplied from the cooled air to the accumulating substance. A direct consequence of the increase in these heat flows is a reduction in the operating time of the refrigeration unit required for cooling the evaporator plate, as well as reducing the operating time of the refrigeration unit, necessary for cooling the air contained in the cavity of the refrigerator.
Для того, что бы обеспечить максимальную величину теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту, при минимальной длине испарительного канала необходимо, чтобы толщина участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала, была равной, по меньшей мере, диаметру испарительного канала.  In order to maximize the heat flux supplied to the vaporizing refrigerant, when the minimal length of the evaporation channel is necessary that the thickness of the plate portions located around the evaporating channel was equal at least to the diameter of the vaporization channel.
Предлагаемая толщина участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала, обеспечивает теплообмен испаряемого хладагента только с алюминием, из которого выполнена плита испарителя. Следовательно, по всему периметру испарительного канала плотность теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту, будет достигать своего максимального значения, так как его величина будет определяться коэффициентом теплоотдачи испаряемого хладагента. Поэтому величина теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту через стенки испарительного канала, может достигать значения, равного максимальной холодопроизводительности компрессора, при меньшей площади испарительного канала по сравнению с прототипом. Кроме того, уменьшение площади испарительного канала целесообразно осуществлять путем сокращения его длинны, что обеспечивает сокращение гидравлического сопротивления канала. Прямым следствием снижения гидравлического сопротивления испарительного канала является увеличение холодопроизводительности холодильного агрегата, и соответствующее сокращение времени его работы, необходимого для охлаждения плиты испарителя.  The proposed thickness of the plate sections located around the evaporation channel provides heat exchange of the evaporated refrigerant only with the aluminum of which the evaporator plate is made. Therefore, along the entire perimeter of the evaporation channel, the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant will reach its maximum value, since its value will be determined by the heat transfer coefficient of the evaporated refrigerant. Therefore, the magnitude of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant through the walls of the evaporation channel can reach a value equal to the maximum refrigerating capacity of the compressor, with a smaller area of the evaporation channel in comparison with the prototype. In addition, it is advisable to reduce the area of the evaporation channel by reducing its length, which reduces the hydraulic resistance of the channel. A direct consequence of the reduction in the hydraulic resistance of the evaporation channel is an increase in the cooling capacity of the refrigeration unit, and a corresponding reduction in the time it takes to cool the evaporator plate.
Для дополнительного увеличения холодопроизводительности компрессора, целесообразно, что бы заявленный испаритель, содержал прямолинейные участки испарительного канала, расположенные в теле плиты испарителя с уклоном, при этом входное отверстие канала расположено в верхней части плиты испарителя, а его выходное отверстие расположено выше уровня жидкого хладагента, содержащегося в нижней части испарительного канала после отключения холодильного агрегата.  To further increase the compressor's cooling capacity, it is advisable that the declared evaporator contain straight sections of the evaporator channel located in the body of the evaporator plate with a slope, while the inlet of the channel is located in the upper part of the evaporator plate, and its outlet is located above the level of liquid refrigerant contained in the lower part of the evaporation channel after turning off the refrigeration unit.
Входное отверстие испарительного канала расположено в верхней части аккумулятора теплоты, а прямолинейные участки канала выполнены с уклоном. Уклон прямолинейных участков обеспечивает дополнительное воздействие силы тяжести на жидкий хладагент, который перемещается сверху вниз по наклонному каналу с более высокой скоростью по сравнению с испарителем прототипа. Более высокая скорость перемещения жидкого хладагента по испарительному каналу в сочетании с меньшей длиной указанного канала создает необходимые условия для более быстрого поступления жидкого хладагента в нижнюю часть испарительного канала. Следовательно, процесс испарения хладагента будет осуществляться одновременно по всей длине испарительного канала, что обеспечивает более равномерное охлаждения всех частей плиты испарителя по сравнению с испарителем прототипа. При этом процесс охлаждения нижней части плиты испарителя можно осуществлять при более высоком (по сравнению с прототипом) значении температуры испарения хладагента, а более высокой температуре испарения хладагента соответствует более высокая холодопроизводительность компрессора. The inlet of the evaporation channel is located in the upper part of the heat accumulator, and the straight sections of the channel are made with a slope. The slope of the straight sections provides an additional effect of gravity on the liquid refrigerant, which moves from top to bottom along the inclined channel at a higher speed compared to the evaporator of the prototype. Higher speed the movement of liquid refrigerant through the evaporation channel in combination with a shorter length of the specified channel creates the necessary conditions for a faster flow of liquid refrigerant to the lower part of the evaporation channel. Therefore, the process of evaporation of the refrigerant will be carried out simultaneously along the entire length of the evaporation channel, which ensures more uniform cooling of all parts of the evaporator plate compared to the prototype evaporator. In this case, the cooling process of the lower part of the evaporator plate can be carried out at a higher (in comparison with the prototype) value of the temperature of evaporation of the refrigerant, and a higher cooling capacity of the compressor corresponds to a higher temperature of evaporation of the refrigerant.
После отключения холодильного агрегата весь жидкий хладагент вытесняется из конденсатора в полость испарительного канала. Расположение входного и выходного отверстий канала обеспечивает после отключения холодильного агрегата концентрацию всего поступающего хладагента в нижней части испарительного канала. После включения холодильного агрегата охлаждение верней части аккумулятора теплоты будет осуществляться путем испарения хладагента, поступающего в полость испарительного канала через капиллярную трубку. Одновременно путем испарения хладагента, расположенного в нижней части испарительного канала, будет охлаждаться нижняя часть плиты испарителя, что так же обеспечивает более равномерное охлаждения всех частей заявленного испарителя по сравнению прототипом.  After turning off the refrigeration unit, all liquid refrigerant is displaced from the condenser into the cavity of the evaporation channel. The location of the inlet and outlet openings of the channel ensures after concentration of the refrigeration unit that all incoming refrigerant is concentrated in the lower part of the evaporation channel. After turning on the refrigeration unit, the cooling of the upper part of the heat accumulator will be carried out by evaporating the refrigerant entering the cavity of the evaporation channel through the capillary tube. At the same time, by evaporation of the refrigerant located in the lower part of the evaporation channel, the lower part of the evaporator plate will be cooled, which also provides more uniform cooling of all parts of the claimed evaporator compared to the prototype.
Промышленная применимость заявленного испарителя обеспечивается тем, что для его изготовления могут использоваться технологии, широко применяемые в современной промышленности. Например, плита испарителя может выполняться методом литья в кокиль или литья под давлением. Кроме того, применение заявленной полезной модели в качестве испарителя холодильной установки не требует внесения изменений в конструкцию холодильного шкафа или холодильной машины, что облегчает внедрение заявленного испарителя.  The industrial applicability of the claimed evaporator is ensured by the fact that for its manufacture technologies that are widely used in modern industry can be used. For example, the evaporator plate may be made by die casting or die casting. In addition, the use of the claimed utility model as an evaporator of a refrigeration unit does not require changes to the design of the refrigerator or refrigeration machine, which facilitates the implementation of the inventive evaporator.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
Для более полного понимания сути полезной модели ниже приведено описание заявленного испарителя со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 схематично изображает испаритель, выполненный согласно полезной модели; For a more complete understanding of the essence of the utility model, the following is a description of the claimed evaporator with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically depicts an evaporator made in accordance with a utility model;
фиг. 2 схематично изображает вариант испарителя, выполненного согласно полезной модели.  FIG. 2 schematically depicts an embodiment of an evaporator made according to a utility model.
Вариант осуществления изобретения An embodiment of the invention
Заявленный испаритель 1 (фиг. 1 ) расположен в задней стенке холодильного шкафа 2 и содержит металлическую плиту 3, которая выполнена методом литья из алюминия или алюминиевого сплава. В теле плиты 3 расположен канал для испарения хладагента 4, который представляет собой полость бстальной или медной трубки 5. Материал, из которого выполнена плита 3, плотно соприкасается с внешней поверхностью трубки 5, что обеспечивает передачу теплоты от материала плиты 3 через стенку трубки 5 к хладагенту, испаряемому в полости канала 4. Толщина участков плиты 3, расположенных между прямолинейными участками трубки 5, меньше толщины участков плиты 3, расположенных вокруг трубки 5. Одна из боковых поверхностей плиты 3, представляет собой плоскость, которая плотно соприкасается с облицовочной панелью 6. При этом тепловая проводимость панели 6 превышает коэффициент теплоотдачи воздуха, расположенного в полости 7. The claimed evaporator 1 (Fig. 1) is located in the rear wall of the refrigerator 2 and contains a metal plate 3, which is made by casting of aluminum or aluminum alloy. The plate body 3 is disposed a channel 4 for evaporating the refrigerant, which is a hollow copper tube or bstalnoy 5. The material of the plate 3 is formed, is in contact with the outer surface of the tube 5, which transmits heat from the plate material 3 through the tube wall 5 to the refrigerant vaporized in the cavity of the channel 4. The thickness of the sections of the plate 3 located between the straight sections of the tube 5 is less than the thickness of the sections of the plate 3 located around the tube 5. One of the side surfaces of the plate 3 is a plane st, which is in contact with the facing plate 6. In this case the thermal conductivity of the panel 6 exceeds the heat transfer coefficient of air located in the cavity 7.
Заявленный испаритель, изображенный на фиг. 2, содержит испарительный канал 8. Прямолинейные участки 9 указанного канала расположены с уклоном. Входное отверстие 10 канала 8 расположено в верхней части плиты испарителя 1 1 , а его выходное отверстие 12 расположено выше уровня жидкого хладагента, который после отключения холодильного агрегата содержится в нижней части канала 8. Толщина участков 13 плиты 1 1 , расположенных между прямолинейными участками 9, меньше толщины участков плиты 11 , расположенных вокруг испарительного канала 8.  The inventive evaporator shown in FIG. 2, contains an evaporation channel 8. Straight sections 9 of the specified channel are located with a slope. The inlet 10 of the duct 8 is arranged in the upper part of the plate evaporator 1 is 1, and its outlet 12 is situated above the level of the liquid refrigerant which after disconnection of the refrigeration unit is contained in the bottom of the channel 8. The thickness of the plate portions 13 a 1: 1 located between the rectilinear portions 9, less than the thickness of the sections of the plate 11 located around the evaporation channel 8.
Заявленный испаритель, расположенный, например, в задней стенке 2 холодильной камеры 7 (фиг. 1), работает следующим образом. Когда температура воздуха, содержащегося полости холодильной камеры 7, повышается до заданного значения, равного +10°С, включают холодильный агрегат и посредством хладагента, испаряемого в полости канала 4, охлаждают плиту 3, при этом ее температуру понижают до - 15°С. По мере охлаждения плиты 3 начинается осуществление процесса теплопередачи между охлаждаемым воздухом и материалом плиты 3. Температура воздуха при этом понижается. Холодильный агрегат отключают, когда температура плиты 3 охладится до - 15°C. После отключения холодильного агрегата процесс охлаждения воздуха продолжается. По мере повышения температуры плиты 3 температурный градиент между охлаждаемым воздухом и плитой 3 будет уменьшаться, и соответственно будет уменьшаться величина теплового потока, отводимого от охлаждаемого воздуха. Когда величина указанного теплового потока понизится до значения, равного величине теплового потока, поступающего в полость холодильной камеры 7 из окружающей среды, температура охлаждаемого воздуха достигнет своего минимального значения. Затем температура охлажденного воздуха под воздействием подводимой к нему теплоты будет повышаться. При этом часть подводимой к воздуху теплоты будет отводиться к материалу плиты 3, что обеспечит увеличение интервала времени, необходимого для повышения температуры воздуха, содержащегося в полости холодильной камеры 7, до заданного максимального значения. Затем холодильный агрегат включают и осуществляют очередной процесс охлаждения плиты 3 и воздуха, содержащегося в полости холодильной камеры 7. The inventive evaporator, located, for example, in the rear wall 2 of the refrigerating chamber 7 (Fig. 1), operates as follows. When the temperature of the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 rises to a predetermined value of + 10 ° C, the refrigeration unit is turned on and the plate 3 is cooled by the refrigerant vaporized in the cavity of the channel 4, while its temperature is lowered to -15 ° C. As the plate 3 cools, the heat transfer process between the cooled air and the plate material 3 begins. The air temperature decreases. The refrigeration unit is turned off when the temperature of the stove 3 is cooled to - 15 ° C. After turning off the refrigeration unit, the air cooling process continues. As the temperature of the plate 3 increases, the temperature gradient between the cooled air and the plate 3 will decrease, and accordingly, the amount of heat flow removed from the cooled air will decrease. When the value of the specified heat flux decreases to a value equal to the magnitude of the heat flux entering the cavity of the refrigerating chamber 7 from the environment, the temperature of the cooled air will reach its minimum value. Then, the temperature of the cooled air will increase under the influence of the heat supplied to it. In this case, part of the heat supplied to the air will be diverted to the material of the plate 3, which will increase the time interval necessary to increase the temperature of the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 to a predetermined maximum value. Then, the refrigeration unit is turned on and the next process of cooling the stove 3 and the air contained in the cavity of the refrigerating chamber 7 is carried out.
Промышленная применимость Industrial applicability
Совокупность существенных признаков заявленного испарителя обеспечивает увеличение плотности теплового потока, подводимого к испаряемому хладагенту.  The set of essential features of the claimed evaporator provides an increase in the density of the heat flux supplied to the evaporated refrigerant.

Claims

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ. FORMULA OF A USEFUL MODEL.
1. Испаритель, содержащий аккумулятор теплоты и канал для испарения хладагента, выполненный из стальной или медной трубы, отличающийся тем, что аккумулятор теплоты представляет собой металлическую плиту, выполненную предпочтительно из алюминия методом литья, в теле которой расположен канал для испарения хладагента, при этом толщина участков плиты, расположенных между прямолинейными участками испарительного канала, меньше толщины участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала. 1. Evaporator comprising heat accumulator and the refrigerant evaporation passage made of steel or copper pipes, characterized in that the heat accumulator consists of a metal plate, preferably made from aluminum by casting, which is located in the body passage for evaporating the refrigerant, the thickness sections of the plate located between the straight sections of the evaporation channel, less than the thickness of the sections of the plate located around the evaporation channel.
2. Испаритель по п. 1, отличающийся тем, что толщина участков плиты, расположенных вокруг испарительного канала, равна, по меньшей мере, диаметру испарительного канала.  2. The evaporator according to claim 1, characterized in that the thickness of the sections of the plate located around the evaporation channel is equal to at least the diameter of the evaporation channel.
3. Испаритель по любому из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что содержит прямолинейные участки испарительного канала, расположенные в теле плиты испарителя с уклоном, при этом входное отверстие канала расположено в верхней части плиты испарителя, а его выходное отверстие расположено выше уровня жидкого хладагента, содержащегося в нижней части испарительного канала после отключения холодильного агрегата.  3. Evaporator according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises rectilinear portions vaporization channel located in the body of the evaporator plate with slope, wherein the inlet channel is disposed in the upper part of the evaporator plate, and its outlet is situated above the liquid refrigerant level contained in the lower part of the evaporation channel after turning off the refrigeration unit.
PCT/RU2011/000642 2011-03-16 2011-08-25 Evaporator WO2012125068A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011109688 2011-03-16
RU2011109688 2011-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012125068A1 true WO2012125068A1 (en) 2012-09-20

Family

ID=46830952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000642 WO2012125068A1 (en) 2011-03-16 2011-08-25 Evaporator

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012125068A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103673410A (en) * 2013-12-11 2014-03-26 常州市常蒸蒸发器有限公司 Evaporation plate

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1031989A (en) * 1962-04-16 1966-06-08 Licentia Gmbh Improvements in refrigerant evaporators
GB1259025A (en) * 1968-03-28 1972-01-05
SU1633243A1 (en) * 1989-03-15 1991-03-07 Предприятие П/Я Г-4805 Evaporator
EP1010955A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-21 OCEAN S.p.A. An evaporator for a refrigerator or the like
RU2411424C2 (en) * 2008-05-22 2011-02-10 Сергей Иванович Петров Air cooling method in closed cavity of domestic refrigerator and device for implementation of above method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1031989A (en) * 1962-04-16 1966-06-08 Licentia Gmbh Improvements in refrigerant evaporators
GB1259025A (en) * 1968-03-28 1972-01-05
SU1633243A1 (en) * 1989-03-15 1991-03-07 Предприятие П/Я Г-4805 Evaporator
EP1010955A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-21 OCEAN S.p.A. An evaporator for a refrigerator or the like
RU2411424C2 (en) * 2008-05-22 2011-02-10 Сергей Иванович Петров Air cooling method in closed cavity of domestic refrigerator and device for implementation of above method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103673410A (en) * 2013-12-11 2014-03-26 常州市常蒸蒸发器有限公司 Evaporation plate
CN103673410B (en) * 2013-12-11 2016-08-17 常州市常蒸蒸发器有限公司 A kind of evaporation plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170176083A1 (en) Refrigerator and control method thereof
CN110513921A (en) Water-saving evaporative condenser
CN204176983U (en) The fluid reservoir of air-conditioning and air-conditioning
CN202692546U (en) Falling film type evaporator for refrigeration loop
US20120125036A1 (en) Refrigeration system
CN102759227B (en) Falling film evaporator for refrigeration circuit
WO2012125068A1 (en) Evaporator
RU109539U1 (en) EVAPORATOR
CN106642898A (en) Refrigeration cabinet with quick -heat dissipation condensing pipe
CN105202833A (en) Liquid storage device assembly for refrigeration system, refrigeration system comprising same and freezing cabinet
WO2019053879A1 (en) Refrigerator and evaporation tray for refrigerator
WO2012125069A1 (en) Evaporator
CN202885401U (en) Refrigerator water pan evaporating pipe
CN210532745U (en) Vertical flooded evaporator
CN211400068U (en) Air-conditioning refrigerating unit capable of preventing evaporator from freezing
Al Douri et al. Review regarding defrosting methods for refrigeration and heat pump systems
CN202339057U (en) Liquid storage tank structure for air conditioner
CN108548347A (en) It can the idle call gas-liquid separation device of coolant adding and the working method of air-conditioner set
CN206338891U (en) Air-conditioning
RU109278U1 (en) FRIDGE
CN107289705B (en) Low-temperature refrigerator
CN211823237U (en) Refrigeration cycle system and refrigeration equipment with same
RU109279U1 (en) EVAPORATOR
WO2012026853A1 (en) Refrigerator
WO2012011850A1 (en) Refrigerator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11861145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11861145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1