Воздушная турбохолодильная установка

 

В воздушной турбохолодильной установке последовательно расположены по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами. Теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах. Фланцы соединены с корпусами телескопически. Каналы прохода воздуха для охлаждения могут быть выполнены с переменным сечением по длине теплообменника. Использование изобретения позволит регулировать температуру воздуха за турбодетандером, а также повысить технологичность изготовления и эксплуатационного обслуживания. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к воздушным турбохолодильным установкам, предназначенным для одновременного получения холода и тепла.

Известна воздушная турбохолодильная установка, содержащая компрессор, диффузор с улиткой, теплообменник, выполненный в виде отдельного модуля, закрепленного на раме машины. Воздух из компрессора по диффузору поступает в выходную улитку и по внешнему воздухопроводу поступает в теплообменник. Из теплообменника по внешнему воздухопроводу поступает во входную улитку турбодетандера, где расширяясь по выходному диффузору турбодетандера направляется к потребителю.

Недостатком известных устройств является то, что при наличии специальных входных и выходных устройств, внешних воздухопроводов увеличиваются потери давления воздуха, а также увеличиваются габаритные размеры и массы установки [1].

Известна также установка кондиционирования воздуха, являющаяся наиболее близкой к предлагаемой, которая содержит компрессор с приводом, теплообменник с патрубками подвода и отвода воздуха (охлаждающей среды), детандер, обечайку, присоединенную к патрубку отвода среды из теплообменника, вентиляторное лопаточное колесо и направляющий аппарат, причем компрессор размещен внутри обечайки.

Недостатком этой установки является отсутствие возможности: - регулирования температуры воздуха на выходе из турбогенератора путем отключения из работы отдельных секций теплообменника; - оперативного и периодического осмотра состояния теплообменника в процессе эксплуатации и замены их в случае необходимости, что существенно снижает ее потребительские и технические возможности.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования температуры воздуха за турбодетандером, а также повышения технологичности изготовления и эксплуатационного обслуживания.

Это достигается тем, что в воздушной турбохолодильной установке, содержащей последовательно расположенные по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами, а также внутренний и наружный корпуса, теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах, соединенных с корпусами телескопически, каналы прохода воздуха для охлаждения выполнены с переменным сечением по длине теплообменника.

На фиг. 1 изображена схема установки с осевым входом воздуха в теплообменник.

На фиг. 2 изображена схема установки с радиальным входом воздуха в теплообменник.

На фиг. 3 изображена схема сечения теплообменника с осевым входом воздуха.

На фиг. 4 изображена схема сечения теплообменника с радиальным входом воздуха, выполненного из отдельных секций.

Воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор 1, спрямляющий аппарат 2, соединенный с компрессором 1, наружный корпус 3 и внутренний корпус 4 диффузора 5, соединенных со спрямляющим аппаратом 2, теплообменник 6 телескопически соединен передним фланцем 7 с внутренним корпусом 4 дуффузора 5, задним фланцем 8 теплообменник 6 телескопически соединен с наружным корпусом 9 и с наружным корпусом 10 входного устройства 11 турбодетандера 12, выходной диффузор 13.

Теплообменник 6 с осевым входом воздуха выполнен из двух полуколец 14, стянутых фланцами 15.

Теплообменник 6 с радиальным входом воздуха может быть выполнен из отдельных секций 16, например, прямоугольной формы, с уплотнителями 17 пространства между секциями 16.

Секции 16 теплообменника 6 расположены на определенном диаметре и крепятся на переднем фланце 7 и заднем фланце 8.

Воздушная турбохолодильная установка работает следующим образом. Воздух сжимается в компрессоре 1 и нагреваясь через спрямляющий аппарат 2 по диффузору 5 направляется в теплообменник 6, охлаждается, например, водой до определенной температуры и поступает в турбодетандер 12, где расширяясь охлаждается до требуемой температуры и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

Из фиг. 1 и фиг. 3 видно, что воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осевой диффузор 5, а затем в осевом направлении поступает в теплообменник 6, выполненный из двух полуколец 14, стягивающихся фланцами 15, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройства 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

При таком исполнении более трудно изготовить гнутые по окружности теплообменные профили (трубы с оребрением) теплообменника 6.

Чтобы повысить технологичность изготовления теплообменника 6 (см. фиг. 2, 4), его можно изготавливать из отдельных секций 14 прямоугольной формы, расположенных на определенном диаметре и закрепленных на фланцах 7 и 8.

Воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осерадиальный диффузор 5, из которого попадает в воздушное пространство, образованное теплообменником 6 и наружным кожухом 9. Здесь сжатый воздух в радиальном направлении распределяется по отдельным секциям 16 теплообменника 6, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройство 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю.

Для более равномерного распределения воздуха по длине теплообменника он может быть выполнен с переменным сечением для прохода воздуха по длине теплообменника - чем дальше от входа, тем больше проходное сечение для воздуха, т. е. чем дальше от входа, тем меньше сопротивление для прохода воздуха.

Такое выполнение установки позволяет повысить удобство обслуживания, а также повысить технологичность изготовления. Кроме того, имеется возможность регулирования температуры воздуха за счет возможности отключения отдельных секций.

Формула изобретения

1. Воздушная турбохолодильная установка, содержащая последовательно расположенные по ходу воздуха компрессор, диффузор, встроенный кольцевой теплообменник, кинематически связанный с компрессором турбодетандер с входным и выходным устройствами, а также внутренний и наружный корпусы, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен из отдельных секций, закрепленных на фланцах, соединенных с корпусами телескопически.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каналы прохода воздуха для охлаждения выполнены с переменным сечением по длине теплообменника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4