Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки

 

В способе испарительного охлаждения компрессора холодильной установки циркуляцией жидкого хладагента, через охлаждаемые полости и змеевик охладителя масла компрессора, в результате отбора из конденсатора жидкого хладагента, повышения его давления на величину потерь в процессе циркуляции и возврата паров хладагента в нагнетательный тракт компрессора предусмотрено, что в охлаждающих полостях и змеевике охладителя масла компрессора поддерживают температуру охлаждения выше температуры конденсации, осуществляют адиабатное расширение паров хладагента, после чего осуществляют возврат паров в нагнетательный тракт компрессора, и мощность, полученную при расширении паров, подводят к разделителю жидкости. Использование изобретения позволит повысить термодинамическую эффективность и эксплуатационную надежность. 2 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам охлаждения компрессоров с охлаждаемыми полостями и змеевиком охладителя масла, заполненными жидким хладагентом, который используется для охлаждения, и может найти применение во всех областях использования искусственного холода, преимущественно для аммиачных холодильных установок в местностях, испытывающих дефицит воды.

Известен способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (патент США, 3721108), содержащей охлаждаемые полости и охладитель масла компрессора, теплообменник, конденсатор, линейный ресивер, дроссельное устройство, испаритель и насос подачи жидкого хладагента в охлаждающие полости и охладитель масла компрессора. Образующиеся пары вместе с неиспарившейся жидкостью поступают в теплообменник, охлаждают нагнетаемый компрессором пар и поступают в конденсатор.

К недостаткам этого способа следует отнести использование внешней приводной энергии для насоса подачи жидкого хладагента в охлаждаемые полости и охладитель масла компрессора, что увеличивает энергозатраты на выработку холода; недостаточное использование скрытой теплоты парообразования хладагента в системе охлаждения компрессора и также снижение производительности компрессора, обусловленное поддержанием в охлаждающих полостях и охладителе масла температуры, равной температуре конденсации.

Известен способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (авт. св. СССР, 819529), содержащего компрессор с охлаждаемыми полостями, конденсатор, разделитель жидкости и испаритель, в котором хладагент перед подачей в полости компрессора отбирают из конденсатора, повышают его давление на величину потерь в процессе циркуляции, а возврат испарившегося хладагента осуществляют через нагнетательный тракт компрессора.

Наиболее близким к заявляемому является способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (авт. св. СССР, 883622), содержащей компрессор с охлаждаемыми полостями и змеевиком охладителя масла, конденсатор, разделитель жидкости и испаритель, при котором отбирают жидкий хладагент из конденсатора, повышают его давление на величину потерь в процессе циркуляции, подают в охлаждающие полости и в охладитель масла в картере компрессора, и возвращают образующиеся пары хладагента из полостей и змеевика в нагнетательный тракт компрессора. К недостаткам этого способа следует отнести ограниченность применения из-за получения в разделителе недостаточной по величине работы для сжатия жидкого хладагента, которая необходима для повышения давления жидкости выше давления конденсации на величину потерь в процессе циркуляции, из-за весьма малой работы расширения того потока жидкого хладагента, который направляется в испаритель. Это исключает использование указанного способа для нескольких параллельно работающих компрессоров или компрессоров с различными конструктивными особенностями в системах их охлаждения.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности и эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в охлаждаемых полостях и охладителе масла компрессора поддерживают температуру охлаждения выше температуры конденсации, осуществляют адиабатное расширение паров хладагента после охлаждаемых полостей и змеевика охладителя масла, после чего осуществляют возврат паров хладагента в нагнетательный тракт компрессора и мощность, полученную при расширении паров, подводят к разделителю жидкости.

Поддержание в охлаждающих полостях и охладителе масла температуры охлаждения выше температуры конденсации обеспечивает полное использование скрытой теплоты парообразования подаваемого на охлаждение жидкого хладагента, что сокращает массовый расход подаваемого хладагента; исключается возможность конденсации пара в компрессоре и снижение его объемных и энергетических показателей; давление образующего пара превышает давление конденсации, т.е. формируется энергетический потенциал пара Δp.

Адиабатное расширение пара с потенциалом Δp позволяет получить работу, удельная величина которой больше, чем удельная работа расширения жидкости. Подводом получаемой мощности расширения пара к разделителю жидкости обеспечивается подача жидкого хладагента в систему охлаждения компрессора при изменяющейся величине потерь в процессе циркуляции в зависимости от режима эксплуатации холодильной установки.

На фиг. 1 схематически изображена холодильная установка, в которой осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 предлагаемый способ иллюстрируется путем отражения взаимосвязи процессов на lgp-h диаграмме.

Компрессор 1 (фиг. 1), оснащенный охлаждаемой полостью 2 и змеевиком охладителя масла 3, всасывает пары хладагента из испарителя 4 и направляет их в конденсатор 5, откуда жидкий хладагент поступает в разделитель жидкости 6, где поток жидкости разделяется: на поток хладагента пониженного давления (после прохождения расширителя 7), который далее поступает в испаритель 4, и поток хладагента повышенного давления после нагнетателя 8, который поступает в линейный ресивер 9, откуда через соленоидный вентиль 10 поступает в змеевик охладителя масла 3 и в полости 2 компрессора 1.

В охлаждающих полостях 2 поступивший жидкий хладагент полностью выкипает, до состояния сухого насыщенного пара, что обеспечивает регулятор уровня 11, электрически связанный с соленоидным вентилем 10.

Пары хладагента, поступающие из охлаждающих полостей 2 и змеевика 3, адиабатно расширяют от давления в полостях до давления конденсации (после прохождения расширителя 12), при этом полученную при расширении пара мощность подводят к разделителю жидкости 6 (через мультипликатор 13).

Нагнетателем 8 повышают давление жидкого хладагента в разделителе 6 на величину потерь в системе циркуляции жидкого хладагента, вследствие использования суммарной мощности, полученной от потока жидкого хладагента из конденсатора 5 через расширитель 7 в испаритель 4 и расширение парообразного хладагента из охлаждающих полостей 2 компрессора 1 в нагнетательный тракт компрессора.

Как следует из фиг. 2, в теоретическом холодильном цикле имеют место следующие процессы: (a-b) - сжатие в компрессоре основного потока пара; (b-c) - конденсация основного потока пара; (c'-d) - адиабатное расширение основного потока жидкого хладагента; (d-a) - кипение этого потока; (c-e) - сжатие жидкого хладагента в нагнетателе; (e-e') - падение давления при циркуляции через систему охлаждения (потери давления); (e'-k) - кипение жидкого хладагента в системе охлаждения компрессора; (k-f) - адиабатное расширение пара из системы охлаждения компрессора; (f-c) - конденсация этого пара.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить термодинамическую эффективность и эксплуатационную надежность способа испарительного охлаждения компрессора холодильной установки.

Формула изобретения

Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки, включающий отвод жидкого хладагента из конденсатора, разделение его на две части, повышение давления одной из них в нагнетателе на величину потерь в процессе дальнейшей циркуляции через охлаждаемые полости и змеевик охладителя масла компрессора, образующиеся при этом пары хладагента возвращают в нагнетательный тракт компрессора, отличающийся тем, что перед возвратом паров хладагента в нагнетательный тракт компрессора их адиабатно расширяют, а мощность, получаемую при этом, подводят к нагнетателю жидкого хладагента, при этом температуру охлаждения в охлаждаемых полостях и змеевике охладителя масла поддерживают выше температуры конденсации хладагента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2