Дополнительный аккумулятор холода

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного хранения компонентов, используемых при производстве искусственного холода. Изобретение направлено на экономию электроэнергии и вырабатываемого холода. Дополнительный аккумулятор холода включает теплоизолированную емкость, замкнутый контур циркуляции охлаждаемой жидкости. Замкнутый контур состоит из емкости, насоса, аппарата с рубашкой, коллектора, распределителя жидкостного потока, датчика температуры, газового бака, соединенного с емкостью, и управляемых от датчиков температуры через приемно-согласующее устройство блоков управления контуров. Контуры состоят из разомкнутого контура подачи и производства твердой углекислоты, состоящего из последовательно соединенных бака с углекислотой под давлением, управляемого вентиля, устройства подачи и расширения жидкой углекислоты; разомкнутого контура удаления газообразной углекислоты, состоящего из последовательно соединенных, по крайней мере, двух управляемых вентилей, влагоотделителя, компрессора, ресивера, датчиков давления, низкотемпературной конденсатной турбины, генератора; контура воздушного охлаждения, состоящего из датчиков температуры и осевого вентилятора. В теплоизолирующей емкости установлены регулятор предельного верхнего уровня жидкости и дополнительный проницаемый контейнер. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного хранения компонентов, используемых при производстве искусственного холода, собственно для автономного регулируемого в зависимости от состояния охлаждаемого объекта производства и аккумулирования искусственного холода и дальнейшей подачи его к элементам систем обеспечения температурно-влажностного режима, термостатирования и отвода тепла от охлаждаемого объекта (жидких, газообразных сред, машин, панелей приборов и т.п.).

Известен аппарат для быстрого получения больших объемов таблеток твердой углекислоты [1], содержащий корпус, имеющий частично цилиндрическую внутреннюю поверхность, цилиндрический ротор, установленный в корпус и вращающийся вокруг оси, смещенной относительно центральной оси указанной частично цилиндрической внутренней поверхности корпуса, узел подачи и расширения жидкой углекислоты (СО₂), сообщенный с указанным корпусом и ротором, в который жидкая углекислота поступает из источника под давлением и в котором жидкая СО₂ превращается в газообразную фазу и фазу сухого льда, сухой лед разгружается в ротор, а газообразная углекислота выпускается, причем указанный ротор имеет ряд радиально подвижных лопаток, проходящих между ротором и частично цилиндрической внутренней поверхностью корпуса, образуя ряд карманов, в которые поступает сухой лед из узла подачи и расширения, в результате вращения ротора вокруг его оси указанные карманы и сухой лед смещаются по окружности и объем карманов уменьшается, а сухой лед прессуется в таблетки, причем указанный корпус имеет зону разгрузки, связанную с карманами, когда их объем минимален, для выгрузки твердых спрессованных таблеток из корпуса. Использование данного изобретения обеспечивает практически моментальное изготовление большого объема твердых таблеток СО₂ высокой плотности и требует небольших энергозатрат.

Известно устройство для получения и подачи снегообразного диоксида углерода в тушку [2], содержащее дроссельную шайбу с Т-образным проходным отверстием, приспособление для подачи снегообразной СО₂ внутрь тушки, которое через штуцер соединено с трубопроводом для подачи жидкого диоксида углерода и имеет пластины, установленные с возможностью автоматического раскрытия при введении внутрь тушки. На трубопроводе установлен вентиль. Открытие его происходит одновременно с раскрытием пластин, которое обеспечивает увеличение количества снегообразного СО₂ при дросселировании и снижение потерь хладагента при эффективном распределении его во внутренней полости тушек птицы.

Наиболее близким по назначению и устройству техническим решением является устройство аккумулирования холода [3], включающее теплоизолированную емкость с размещенной в ней батареей из 6-12 вертикально расположенных змеевиковых теплообменных элементов трубчатого типа, закрепленных на раме, теплообменные элементы подключены к холодильной машине последовательно через регулирующие клапаны и дистрибьютор хладагента, а циркуляция охлаждаемой жидкости осуществляется по замкнутому контуру, состоящему из емкости, насоса, аппарата с рубашкой, коллектора, распределителя жидкостного потока и датчика температуры.

Недостатком является то, что для наморозки и поддержания необходимого количества льда в аккумуляторе холода [3] холодильная машина совершает работу, для чего требуются затраты электроэнергии, а при пропадании электропитания лед в аккумуляторе холода начинает таять из-за внешних теплопритоков и количество запасов холода сокращается.

Требуемый технический результат состоит в том, чтобы исключить длительную работу холодильной машины при получении льда и сократить, таким образом, затраты электроэнергии, а также в том, чтобы исключить расход запасов холода за счет внешних теплопритоков при отсутствии тепловыделений от основных потребителей холода (от объектов термостатирования), то есть в том, чтобы обеспечить избирательность включения (выключения) и расхода автономного запаса дополнительным аккумулятором холода в зависимости от состояния и режима работы объекта (объектов) термостатирования.

Для достижения требуемого технического результата предлагаемый аккумулятор холода (см. чертеж), включающий теплоизолированную емкость К с расположенным внутри него дополнительным сетчатым контейнером СК, размеры ячеек которого определяются с учетом того, что основная масса сухого льда должна задержаться в СК и омываться жидким С₂Н₅ОН для эффективного смешения сухого льда и спирта, устройство подачи и расширения (УПР) жидкой углекислоты, конструктивно выполненное в виде узла для подачи и расширения жидкой СО₂ аппарата для быстрого получения большого количества таблеток углекислоты согласно [1], размещенные в едином теплоизолированном корпусе с патрубками для подачи жидкой СО₂ через управляемый вентиль ВН1 из бака Б3 под давлением, для подачи жидкого C₂H₅OH из бака жидкостного Б1, связанного с баком газовым Б2 с парами C₂H₅OH под давлением для исключения кавитации в насосе H1, для выдачи жидкого охлажденного до температуры минус 70° - минус 78°С C₂H₅OH в поверхностный аппарат с рубашкой (АР), коллектор Кл через вентиль ВН3, фильтр Ф2 насосом Н2 и далее в бак Б1 через вентиль ВН8, для слива самотеком жидкого C₂H₅OH в бак Б1 через вентиль ВН5 при достижении смесью «сухой лед-спирт» в контейнере верхнего предельного уровня, для выдачи смеси паров С₂Н₅ОН и газообразной углекислоты через вентиль ВН4, влагоотделитель со сливом самотеком конденсата паров С₂Н₅ОН через вентиль ВН6 в емкость Б1, газообразная СО₂, отделенная от паров С₂Н₅ОН, попадает через компрессор Км в ресивер Р, накапливается в нем при повышении давления и далее по командам блока управления БУ подается через вентиль ВН10 от ресивера к рабочим лопаткам турбины Т, приводящей в действие электрогенератор Г, а затем в атмосферу; управление открытием (закрытием) вентилей ВН1…ВН10, включением (выключением) насосов H1 с предохранительными клапанами КП1 и КП2, Н2, компрессора КМ, осевого вентилятора В осуществляется по сигналам от датчиков ДТ1 (ДТ2) и датчиков давления ДД1 (ДД2) через приемосогласующее устройство ПСУ по командам блока управления БУ; воздух побуждается осевым вентилятором В через поверхностный аппарат с рубашкой АР, охлаждается, проходя через него, становится более плотным и опускается под действием силы тяжести вниз, и, соответственно, более теплый и разреженный (менее плотный) воздух поднимается вверх в секцию №1.

Задачей изобретения является экономия электроэнергии и вырабатываемого холода.

Это достигается тем, что устройство аккумулирования холода, включающее теплоизолированную емкость, замкнутый контур циркуляции охлаждаемой жидкости, который в свою очередь состоит из емкости, насоса, аппарата с рубашкой, коллектора, распределителя жидкостного потока и датчика температуры, дополненный баком газовым, соединенным с емкостью, управляемыми от датчиков температуры через приемосогласующее устройство блоком управления контурами: разомкнутым контуром подачи и производства твердой углекислоты, состоящим из последовательно соединенных бака с углекислотой под давлением, управляемого вентиля, устройства подачи и расширения жидкой углекислоты; разомкнутым контуром удаления газообразной углекислоты, состоящим из последовательно соединенных по крайней мере двух управляемых вентилей, влагоотделителя, компрессора, ресивера, датчиков давления, низкотемпературной конденсатной турбины, генератора; контуром воздушного охлаждения, состоящим из датчиков температуры и осевого вентилятора, а также тем, что в теплоизолированной емкости установлены регулятор предельного верхнего уровня жидкости и дополнительный проницаемый контейнер, не требует расхода запасов холода за счет внешних теплопритоков при отсутствии тепловыделений от основных потребителей холода (от объектов термостатирования), то есть обеспечивает избирательность включения (выключения) и расхода автономного запаса дополнительным аккумулятором холода в зависимости от состояния и режима работы объекта (объектов) термостатирования.

Устройство работает следующим образом: при повышении температуры в секции 1 датчик температуры ДТ1 выдает сигнал в приемосогласующее устройство ПСУ и далее в блок управления БУ для формирования команды на последовательное открытие с заданными временными задержками вентилей ВН1, ВН10, включение насосов H1, H2, компрессора Км, осевого вентилятора В. При этом жидкая СО₂ через вентиль ВН1 поступает в устройство подачи и расширения, в котором углекислота выгружается через сопла и расширяется до достижения состояния тройной точки фазовой диаграммы, в которой жидкая, газообразная и твердая фазы могут сосуществовать и в результате хорошо известного процесса мгновенно перейти в смесь, состоящую из СО₂ в газообразной фазе и частиц сухого льда, которая попадает в теплоизолированную емкость К. Из бака Б1 насосом H1 через фильтр Ф1 в контейнер К поступает жидкий C₂H₅OH, который смешивается с сухим льдом (СО₂), что приводит за счет фазового перехода углекислоты из твердого состояния в газообразное к понижению температуры смеси до минус 78 - минус 70°С. Охлажденный спирт из контейнера К через фильтр Ф2 насосом H2 подается с заданным расходом через аппарат с рубашкой АР, коллектор Кл, вентиль ВН8 в бак Б1, связанный с пневматическим баком Б2 с повышенным давлением. Баки Б1 и Б2 оснащены устройствами для слива/заправки жидкой СО₂ и жидкого C₂H₅OH соответственно. Пары С₂Н₅ОН с газообразной СО₂ удаляются из теплоизолированной емкости К через вентиль ВН4, пары C₂H₅OH во влагоотделителе отделяются и в компрессор Км попадает в основном только газообразный СО₂, который, проходя через обратный клапан вентиль ВН9, попадает в ресивер Р. Из ресивера Р по сигналу датчика давления ДД1 открывается, а по сигналу датчика давления ДД2 закрывается вентиль ВН10, газообразный СО₂ поступает к рабочим лопаткам турбины Т, которая приводит в действие генератор электроэнергии Г, осуществляющий электропитание потребителей (например, зарядного устройства-аккумулятора). Осевой вентилятор В побуждает воздух через поверхностный воздухоохладитель ПВ, охлаждается в нем, что позволяет поддерживать температуру поверхности объекта термостатирования и воздушной среды, в которой он работает, в необходимых пределах. Более холодный воздух из секции 1 опускается в секцию 2, а более теплый поднимается вверх в секцию 1, что обеспечивает конвективный теплообмен и интенсивное перемешивание воздуха. По сигналу ДТ2 в БУ формируются команды на выключение насосов H1, H2, осевого вентилятора В, компрессора Км, на закрытие вентилей ВН1…ВН10.

Источники информации

1. Прони Оскар, Элис Марк С. Патент RU №2262049 на изобретение «Аппарат для быстрого получения больших объемов таблеток твердой углекислоты» - VS 02/31032 (01.10.2002 г.), WO 03/038357 (08.05.03), 2005.10.10.

2. Буянов О.Н., Неверов Е.Н. Патент RU №2320181 на изобретение «Устройство для получения и подачи снегообразного диоксида углерода непосредственно в тушку» 2008.03.27.

3. Афанасьев С.В., Махлай В.Н., Семенова В.А. Патент RU №2300714 на изобретение «Устройство аккумулирования холода» 2007.06.10.

Дополнительный аккумулятор холода, включающий теплоизолированную емкость, замкнутый контур циркуляции охлаждаемой жидкости, который, в свою очередь, состоит из емкости, насоса, аппарата с рубашкой, коллектора, распределителя жидкостного потока и датчика температуры, отличающийся тем, что замкнутый контур циркуляции охлаждаемой жидкости дополнен баком газовым, соединенным с емкостью, и введены управляемые от датчиков температуры через приемно-согласующее устройство блока управления контуры: разомкнутый контур подачи и производства твердой углекислоты, состоящий из последовательно соединенных бака с углекислотой под давлением, управляемого вентиля, устройства подачи и расширения жидкой углекислоты; разомкнутого контура удаления газообразной углекислоты, состоящего из последовательно соединенных по крайней мере двух управляемых вентилей, влагоотделителя, компрессора, ресивера, датчиков давления, низкотемпературной конденсатной турбины, генератора; контур воздушного охлаждения, состоящий из датчиков температуры и осевого вентилятора, - установлены регулятор предельного верхнего уровня жидкости и дополнительный проницаемый контейнер в теплоизолированной емкости.