Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина



Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина
Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина

 

F25B1/08 - Холодильные машины, установки или системы; комбинированные системы для нагрева и охлаждения; системы с тепловыми насосами (теплопередающие, теплообменные или теплоаккумулирующие материалы, например хладагенты, или материалы для получения тепла или холода посредством химических реакций иных, чем горение, C09K 5/00; насосы, компрессоры F04; применение тепловых насосов для отопления жилых и других зданий или для горячего водоснабжения F24D; кондиционирование, увлажнение воздуха F24F; нагреватели текучей среды с тепловыми насосами F24H)

Владельцы патента RU 2439449:

Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" ЮЗ ГУ (RU)

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для получения холода. Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина включает помещенные в отдельных корпусах испарительные камеры высокого и низкого давления с каплеотбойниками и конденсационную камеру, состоящие из вертикальных испарительных и конденсационных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с крышками их секций, эжекторную камеру, покрытую изнутри фитилем-коллектором, покрытым своим кожухом, соединенным с кожухом конденсационной камеры, разделенную поперечной перегородкой на испарительную и конденсационную зоны, в которую вмонтирован эжектор. Сопловой ввод эжектора соединен с испарительной камерой высокого давления, приемная камера - с испарительной камерой низкого давления, диффузор с конденсационной камерой, соответственно. Транспортные патрубки испарительных камер высокого и низкого давления соединены между собой транспортной трубой, состоящей из паровой трубы и транспортного фитиля, а все фитили и капиллярный материал решеток заполнены рабочей жидкостью. Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности мультитеплотрубной пароэжекторной холодильной машины. 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для получения холода.

Известна пароэжекторная холодильная машина, которая содержит кипятильник (испарительная камера высокого давления) высококипящего компонента, соединенный с сопловым вводом эжектора, приемная камера которого подсоединена к испарителю низкокипящего компонента (испарительная камера низкого давления), конденсатор, размещенный на выходе из эжектора и выполненный из капиллярно-пористых структур (фитиля), позволяющий за счет капиллярного потенциала транспортировать конденсат из секции низкого давления в секцию высокого давления (кипятильник) [А.с. СССР №№1537979, М. Кл. F25B 1/06, 1990].

Основными недостатками известной пароэжекторной холодильной машины являются невозможность утилизации низкопотенциальных вторичных тепловых энергоресурсов и тепловых ресурсов природных источников, использование в качестве рабочего тела двух реагентов, что усложняет эксплуатацию и снижает ее эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является теплотрубная пароэжекторная холодильная машина, которая содержит помещенные в одном корпусе испарительные камеры высокого и низкого давления с каплеотбойником, конденсационные камеры, частично заполненные легкокипящей (рабочей) жидкостью, причем испарительные камеры высокого и низкого давления помещены коаксиально, их боковые стенки покрыты изнутри фитилями, покрытыми в свою очередь кожухами, внутренняя поверхность торцов которых покрыта полосами капиллярного материала, соединенными с фитилями испарительных камер, разделенных между собой по пару горизонтальной перегородкой, после которой в корпусе сбоку устроены вертикальные перегородки, за которыми помещены конденсационные камеры, покрытые изнутри своими фитилями, покрытые кожухами и разделенными между собой перегородкой на сегменты высокого и низкого давления, внутренняя поверхность которых покрыта полосами капиллярного материала, соединенными с фитилями своих конденсационных камер, в вертикальные перегородки конденсационных камер вмонтированы эжекторы, в которых сопловые вводы соединены с испарительной камерой высокого давления, приемные камеры с испарительной камерой низкого давления, диффузоры с конденсационными камерами [Заявка РФ №2008142979, М. Кл. F25B 1/06, 2008].

Основными недостатками известной теплотрубной пароэжекторной холодильной машины являются незначительная площадь контакта с горячей и холодной средами, обусловленная этим малая мощность (меньше 1 кВт) и установка испарительных и конденсационных камер в одном корпусе, делающая невозможным размещения их на удалении друг от друга, что ограничивает область ее применения при утилизации низкопотенциального тепла вторичных и природных источников в промышленных масштабах и, в конечном итоге, снижает ее эффективность.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности мультитеплотрубной пароэжекторной холодильной машины.

Технический результат достигается тем, что мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина включает в себя помещенную в первом корпусе испарительную камеру высокого давления, состоящую из вертикальных испарительных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с крышкой сепарационной секции, внутренняя поверхность крышки, боковых стенок и конусного днища которой покрыты слоем фитиля, соединенным на входе в испарительные гильзы с решеткой из полос капиллярного материала, а снизу размещен каплеотбойник, под которым устроен транспортный патрубок, внутри которого помещены паровой патрубок и транспортный фитиль, соединенные с паровым пространством и фитилем испарительной камеры высокого давления; помещенные коаксиально во втором корпусе, испарительную камеру низкого давления, состоящую из вертикальных испарительных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с днищем сепарационной секции, внутренняя поверхность днища, боковых стенок и конусной крышки которой покрыты слоем фитиля, соединенным на входе в испарительные гильзы с решеткой из полос капиллярного материала, а вверху размещен каплеотбойник; конденсационную камеру, состоящую из вертикальных конденсационных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с днищем распределительной секции, внутренняя поверхность днища, боковых стенок и конусной крышки которой покрыты слоем фитиля, покрытого в свою очередь кожухом и соединенным на входе в конденсационные гильзы с решеткой из полос капиллярного материала; эжекторную камеру, соединенную с крышкой испарительной камеры низкого давления и днищем конденсационной камеры; покрытую изнутри фитилем-коллектором, покрытым в свою очередь своим кожухом, соединенным с кожухом конденсационной камеры, разделенную поперечной перегородкой на испарительную и конденсационную зоны, в которую вмонтирован эжектор, причем второй корпус в районе испарительной зоны снабжен своим транспортным патрубком, внутри которого помещен паровой патрубок и транспортный фитиль, соединенный с фитилем-коллектором, сопловой ввод эжектора соединен с вышеупомянутым паровым патрубком, приемная камера через испарительную зону - с испарительной камерой низкого давления, диффузор - через конденсационную зону с конденсационной камерой, соответственно, транспортные патрубки испарительных камер высокого и низкого давления соединены между собой транспортной трубой, состоящей из паровой трубы и транспортного фитиля, а все фитили и капиллярный материал решеток заполнены рабочей жидкостью.

В основе работы предлагаемой мультитеплотрубной пароэжекторной холодильной машины лежит способность транспортировки жидкости фитилем за счет капиллярных сил из зоны пониженного давления в зону повышенного давления и высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью - переносчиком теплоты, которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты), адиабатная зона (переноса теплоты) и зона конденсации (отвода теплоты) [В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с.146; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990, с.106].

На фиг.1 представлен общий вид, на фиг.2-5 - разрезы, на фиг.6, 7 - узлы предлагаемой мультитеплотрубной пароэжекторной холодильной машины (МТТПЭХМ).

МТТПЭХМ включает помещенную в корпусе 1 испарительную камеру высокого давления 2, состоящую из вертикальных испарительных гильз 3, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала 4, образующей ячейки 5, соединенных открытыми торцами с крышкой сепарационной секции 6, внутренняя поверхность крышки, боковых стенок и конусного днища которой покрыты слоем фитиля 7, соединенным на входе в испарительные гильзы 3 с решеткой из полос капиллярного материала 4, а снизу размещен каплеотбойник 8, под которым устроен транспортный патрубок 9, внутри которого помещены паровой патрубок 10 и транспортный фитиль 11, соединенные с паровым пространством и фитилем 7 испарительной камеры высокого давления 2; помещенные коаксиально в корпусе 12 испарительную камеру низкого давления 13, состоящую из вертикальных испарительных гильз 14, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала 4, образующей ячейки 5, соединенных открытыми торцами с днищем репарационной секции 15, внутренняя поверхность днища, боковых стенок и конусной крышки которой покрыты слоем фитиля 7, на входе в испарительные гильзы 14 соединенным с решеткой из полос капиллярного материала 4, а вверху размещен каплеотбойник 16; конденсационную камеру 17, состоящую из вертикальных конденсационных гильз 18, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала 4, образующей ячейки 5, соединенных открытыми торцами с днищем распределительной секции 19, внутренняя поверхность днища, боковых стенок и конусной крышки которой покрыты слоем фитиля 7, на входе в конденсационные гильзы 18 соединенным с решеткой из полос капиллярного материала 4, покрытого в свою очередь кожухом 20; соединенную с крышкой испарительной камеры низкого давления 13 и днищем конденсационной камеры 17; эжекторную камеру 21, покрытую изнутри фитилем-коллектором 22, покрытым в свою очередь кожухом 23, соединенным с кожухом 20, разделенную горизонтальной перегородкой 24 на испарительную и конденсационную зоны 25 и 26, соответственно, в которую вмонтирован эжектор 27, причем корпус 12 в районе испарительной зоны 25 снабжен транспортным патрубком 28, внутри которого помещен паровой патрубок 29 и транспортный фитиль 11, соединенный с фитилем-коллектором 22, сопловой ввод эжектора 27 соединен с паровым патрубком 29, приемная камера через испарительную зону 25 - с испарительной камерой низкого давления 13, диффузор через конденсационную зону 26 - с конденсационной камерой 17, соответственно, транспортные патрубки 9 и 28 соединены между собой транспортной трубой 30, состоящей из паровой трубы 31 и транспортного фитиля 11, а капиллярный материал решеток 4, все фитили 7, транспортный фитиль 11 и фитиль-коллектор 22 заполнены рабочей жидкостью.

Предлагаемая МТТПЭХМ работает следующим образом.

Предварительно, перед началом работы из камер 2, 13, 17, 21 и транспортной трубы 30 МТТПЭХМ удаляют воздух и закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала горячей и нагреваемой сред и требуемой температуры охлаждаемого теплоносителя (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1-7 не показаны) в количестве, достаточном для заполнения объема пор фитилей 7, 11, 22 и решеток из полос капиллярного материала 4, после чего корпус 1 МТТПЭХМ устанавливают таким образом, чтобы испарительные гильзы 3 испарительной камеры высокого давления 2 контактировали с горячей средой, корпус 12 - чтобы испарительные гильзы 14 испарительной камеры низкого давления 13 контактировали с охлаждаемым теплоносителем, а конденсационные гильзы 18 конденсационной камеры 17 контактировали с нагреваемой средой. В результате нагрева испарительных гильз 3 испарительной камеры высокого давления 2 происходит испарение рабочей жидкости в ячейках 5 решетки 4 из полос капиллярного материала, наличие которых практически полностью предотвращает образование паровой пленки на внутренней поверхности гильз 3, в результате чего интенсифицируется процесс испарения и образуется пар при высоком давлении P1. Полученный пар, проходит через каплеотбойник 8, освобождаясь от уносимых капель рабочей жидкости, которая отбрасывается на поверхность фитиля 7 и транспортируется им обратно в зону испарения, после чего осушенный пар через паровой патрубок 10 и паропровод 31 по транспортной трубе 30 под давлением Р1 поступает в эжектор 27. Одновременно в испарительных гильзах 14 испарительной камеры низкого давления 13 в результате их нагрева охлаждаемым теплоносителем при низкой температуре протекает процесс испарения рабочей жидкости, транспортируемой фитилем 7 в ячейках 5 решетки 4 при низком давлении Р3, который происходит аналогично испарению в камере 2, в результате чего теплоноситель охлаждается до требуемой температуры. В эжекторе 27 пар высокого давления P1 проходит через его сопло, увлекая за собой пар, поступающий через его приемную камеру из испарительной камеры 13, создавая тем самым в ней низкое давление Р3, смешивается с ним и при среднем давлении Р2 через его диффузор поступает в конденсационную камеру 17. В камере 17 в конденсационных гильзах 18 в ячейках 5 решетки 4, наличие которых также интенсифицирует процесс конденсации, при давлении Р3 происходит конденсация паров рабочей жидкости, поглощение образовавшегося конденсата полосами капиллярного материала решетки 4, который за счет капиллярных сил транспортируется фитилем 7 в фитиль-коллектор 22. Последний имеет значительно больший массив, чем остальные фитили 7 вместе взятые, в результате чего в нем аккумулируется количество жидкости, в несколько раз превосходящее требуемый расход рабочей жидкости для снабжения испарительных камер высокого и низкого давления 2 и 13, соответственно. Поэтому рабочая жидкость непрерывно и в достаточном количестве из фитиля-коллектора 22 поступает в соединенный с ним фитиль 7 испарительной камеры низкого давления 13, откуда распределяется в капиллярном материале решеток 4 испарительных гильз 14 и в транспортный фитиль 11, соединенный с фитилем 7 и решеткой 4 из капиллярного материала в испарительных гильзах 3 испарительной камеры высокого давления 2, где происходят вышеописанные процессы испарения рабочей жидкости, после чего цикл повторяется. При этом расстояние от первого корпуса 1, котором располагается испарительная камера высокого давления 2 от второго корпуса 12, в котором расположены остальные камеры 13, 17 и 21, определяется длиной транспортной трубы 30, которая зависит в первую очередь от технико-эксплуатационных характеристик транспортного фитиля 11.

Таким образом, конструкция предлагаемой МТТПЭХМ обеспечивает получение холода за счет утилизации вторичных тепловых энергоресурсов различного потенциала (энергии сбросных вод, отходящих газов и т.д.) и тепловых ресурсов природных источников (энергии солнца, воды и т.д.) в количестве, достаточном для применения в промышленных масштабах, и позволяет помещать испарительную камеру высокого давления отдельно от других камер в любой ориентации относительно их в пространстве, что значительно расширяет ее функциональные возможности и, в конечном итоге, повышает эффективность.

Мультитеплотрубная пароэжекторная холодильная машина, включающая испарительные камеры высокого и низкого давления с каплеотбойником, конденсационную камеру, поверхность боковых стенок и торцов которых покрыта изнутри фитилем, покрытым кожухом, и полосами капиллярного материала, заполненными рабочей жидкостью, эжектор, сопловой ввод которого соединен с испарительной камерой высокого давления, приемная камера - с испарительной камерой низкого давления, а диффузор - с конденсационной камерой, отличающаяся тем, что испарительная камера высокого давления помещена в первом корпусе и состоит из вертикальных испарительных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с крышкой сепарационной секции, внутренняя поверхность крышки и конусного днища которой покрыта слоем фитиля, соединенным с вышеупомянутой решеткой из полос капиллярного материала на входе в испарительные гильзы, а в конусном днище устроен транспортный патрубок, внутри которого помещен паровой патрубок и транспортный фитиль, соединенные с паровым пространством и фитилем испарительной камеры высокого давления; во втором корпусе помещены коаксиально: испарительная камера низкого давления, состоящая из вертикальных испарительных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с днищем сепарационной секции, внутренняя поверхность днища и конусной крышки которой покрыта слоем фитиля, соединенным с вышеупомянутой решеткой из полос капиллярного материала на входе в испарительные гильзы, а вверху размещен каплеотбойник; конденсационная камера, состоящая из вертикальных конденсационных гильз, внутренняя боковая поверхность и торцы которых покрыты решеткой из полос капиллярного материала, образующей ячейки, соединенных открытыми торцами с днищем распределительной секции, внутренняя поверхность днища и конусной крышки которой покрыты слоем фитиля, соединенным с вышеупомянутой решеткой из полос капиллярного материала на входе в конденсационные гильзы, покрытого, в свою очередь, кожухом; эжекторная камера, соединенная с крышкой испарительной камеры низкого давления и днищем конденсационной камеры; покрытая изнутри фитилем-коллектором, покрытым, в свою очередь, своим кожухом, соединенным с кожухом конденсационной камеры, разделенная поперечной перегородкой на испарительную и конденсационную зоны, в которую вмонтирован эжектор, причем второй корпус в районе испарительной зоны снабжен своим транспортным патрубком, внутри которого помещен паровой патрубок и транспортный фитиль, соединенный с фитилем-коллектором, сопловой ввод эжектора соединен с вышеупомянутым паровым патрубком, приемная камера - через испарительную зону с испарительной камерой низкого давления, диффузор - через конденсационную зону с конденсационной камерой соответственно, а транспортные патрубки испарительных камер высокого и низкого давления соединены между собой транспортной трубой, состоящей из паровой трубы и транспортного фитиля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к калибровке блока соединительной тяги, содержащей проушину для кривошипа и проушину для поршня.

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к холодильному устройству, в частности к промышленным холодильным установкам, а также к бытовым системам кондиционирования воздуха и к способу циркуляции в них охлаждающей текучей среды.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейных приводах для применения в компрессорах, холодильниках и при охлаждении продуктов и/или сжатии рабочей среды.

Изобретение относится к устройствам для кондиционирования воздуха. .

Изобретение относится к охлаждающей или нагревательной системе и способу управления этой системой. .

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в парокомпрессионных холодильных машинах с нерегулируемым дросселирующим устройством, работающим на многокомпонентных смесях хладагента

Изобретение относится к парокомпрессионным установкам, работающим по разомкнутому циклу, принцип действия которых основан на создании в камере разрежения, сопровождающегося кипением и испарением жидкого рабочего тела, последующего сжатия полученного пара и его конденсации в камере конденсации (обратный цикл Карно)

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам охлаждения холодильного агрегата компрессионного холодильника, и может найти применение при совершенствовании бытовых холодильных приборов и холодильных машин компрессионного типа

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодоснабжения предприятий торговли и сельского хозяйства

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодоснабжения предприятий торговли и сельского хозяйства

Изобретение относится к холодильной технике

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к малым компрессионным холодильным машинам, и может быть использовано при эксплуатации компрессионной холодильной техники для дополнительного охлаждения конденсатора путем его принудительного обдува маломощным вентилятором

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к компрессионным холодильникам с конденсаторами принудительного воздушного охлаждения, используемым на предприятиях химической, нефтегазовой, пищевой и других отраслей промышленности, а также в кондиционерах промышленного и бытового назначения
Наверх