Холодильная установка

 

Использование: холодильная техника, в частности, холодильные установки с детандером. Сущность изобретения: холодильная установка, содержащая детандер, снабжена термоэлементом для охлаждения рабочего тела детандера, установленным в подпоршневой полости детандера, заполненной рабочим телом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к холодильным установкам с гидродетандером.

Известны холодильные установки, содержащие установленные в замкнутом циркуляционном контуре компрессор, конденсатор, жидкостный детандер и испаритель.

Известно также, что, если охлаждаемый объект имеет постоянную температуру термостатирования, то между объектом и криоагентом появляются значительные разности температур. Процесс расширения в детандере приближен к изотермному подводу тепла от объекта непосредственно в процессе расширения через стенки цилиндра.

Термодинамический анализ показывает, что применение "неадиабатных" детандеров позволяет повысить эффективность установок криостатирования на 20% по отношению к "адиабатным".

Эти устройства требуют системы клапанов и подвода охлажденного газа для каждого цикла детандера.

Предлагаемая холодильная установка типа детандера, в которой процесс расширения рабочего тела приближен к изотермному с подводом тепла от объекта непосредственно в процессе расширения через поверхности цилиндра. В рабочий объем цилиндра также введены термопары, конденсирующие рабочее тело посредством отвода тепловой энергии и перевод рабочего тела из парожидкостного состояния в жидкое при одновременном сжатии рабочего тела поршнем, причем нагрев рабочего тела происходит в нижней мертвой точке цилиндра с последующим его расширением.

Предлагаемая холодильная установка поясняется чертежом, который поясняет принцип ее работы.

Холодильная установка состоит из цилиндра, поршневого детандора 1 с замкнутым объемом рабочего тела 2, которое посредством отбора тепловой энергии термоэлементом 3 переводится из парожидкостного состояния в жидкое при ходе поршня 4 из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). При нахождении поршня в НМТ жидкость нагревается поступающей тепловой энергией через стенку цилиндра детандера 1 тепловым потоком и увеличивает свое давление. Поршень 4 детандера находится в НМТ, удерживаемый защелкой 5. Перемещение защелки 5 осуществляется устройством (на схеме условно не показано), при достижении в цилиндре детандера определенного давления рабочим телом 2 защелка 5 отодвигается и поршень 4 перемещается в ВМТ с одновременным расширением рабочего тела 2 с переводом его из жидкого состояния в парожидкостное и с одновременным отбором у рабочего тела энергии с трансформацией ее в механическую (создание усилия Р). При нахождении поршня в ВМТ на термоэлемент 3 подают напряжение и термоэлемент начинает отбирать тепловую энергию у рабочего тела 2 и конденсировать его с переводом в жидкую фазу, а поршень 4 под действием силы Р начинает смещаться к НМТ и когда ее достигает защелка 5 запирает поршень 4 в НМТ. Цикл повторяется.

Такое выполнение холодильной установки позволяет в одном узле совместить целое устройство, состоящее из детандера, компрессора, конденсатора и испарителя.

Формула изобретения

1. ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая детандер, отличающаяся тем, что установка снабжена термоэлементом для охлаждения рабочего тела детандера, установленным в подпоршневой полости детандера, заполненной рабочим телом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что термоэлемент выполнен в виде термопары.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка имеет источник тепловой энергии для нагревания рабочего тела в подпоршневой полости детандера.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена защелкой для обеспечения начала движения поршня детандера при заданном давлении рабочего тела в подпоршневой полости.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электрические выводы термоэлемента расположены вне детандера и связаны с источником электрического питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1