Способ регулирования температуры в турбохолодильной установке


 


Владельцы патента RU 2453777:

Панин Александр Андреевич (RU)

Изобретение относится к холодильной технике. Турбохолодильная установка включает, по крайней мере, турбохолодильник с электродвигателем, связанный с холодильной камерой с размещенным внутри нее воздухоохладителем с вентилятором. В способе регулирования температуры в турбохолодильной установке регулирование температуры холодильной камеры осуществляют изменением оборотов электродвигателя. Для захолаживания холодильной камеры до заданной температуры увеличивают обороты электродвигателя турбохолодильника от минимальных до номинальных с одновременным включением вентилятора воздухоохладителя и уменьшают обороты электродвигателя турбохолодильника от номинальных до минимальных с одновременным выключением вентилятора воздухоохладителя при достижении заданной температуры. Изобретение направлено на повышение эффективности регулирования температуры в холодильной камере, предотвращение порчи продуктов от переохлаждения и увеличение ресурса турбохолодильника. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам регулирования температуры в установках с расширительными турбомашинами, предназначенными для получения холода.

Известен «Транспортный холодильный агрегат» по авт.св. СССР №1525035, B60H 1/32, F25D 19/00, 30.11.89, Бюл. №44, содержащий размещенную на раме автоматизированную холодильную установку, включающую в себя установленные внутри кузова вентилятор с охладителем и вне кузова компрессорный агрегат, вентилятор конденсатора, приводимый во вращение посредством ременной передачи, и приводной двигатель компрессора и вентилятора, вентилятор охладителя расположен на общем валу приводного двигателя, охладитель установлен соосно вентилятору, компрессорный агрегат выполнен в виде двух компрессоров, оси которых параллельны, симметрично расположены относительно вала приведенного двигателя и связаны с ним посредством упомянутой ременной передачи, а конденсаторы расположены соосно компрессором, на осях которых установлены вентиляторы конденсаторов.

Недостатком предложенной холодильной установки, как и всех парокомпрессионных холодильных установок, является то, что охладитель (испаритель), установленный внутри кузова (холодильной камеры), имеет температуру, близкую к точке кипения хладоагента, которая может составлять по ГОСТ Р 12.2.142-99 от -4°C до -45,6°C и при натекании потока воздуха на охлаждаемый продукт от вентилятора охладителя при плюсовых температурах в камере (+12°C ÷ +2°C для перевозки фруктов, овощей, цветов) происходит порча продуктов от струи холодного воздуха, находящихся в непосредственной близости к охладителю.

Известна «Воздушная холодильная установка, турбодетандер электрокомпрессор воздушной холодильной установки и турбинное колесо турбодетандера по патенту РФ №2156929, F25В 11/00, 28.12.1999, содержащая турбохолодильник, включающий высокооборотный электродвигатель, на валу которого расположены колеса холодильной турбины и компрессора, соединенные воздушной магистралью по замкнутому контуру с холодильной камерой.

Холод в известном турбохолодильнике образуется за счет эффекта расширения воздуха в турбине предварительно сжатого в компрессоре. Теплообменники, последовательно включенные в контур системы, обеспечивают соответственно охлаждение поступающего от компрессора горячего воздуха, его регенерацию и захолаживание холодильной камеры теплообменником-воздухоохладителем с вентилятором.

Система терморегулирования поддерживает необходимую (заданную) температуру внутри холодильной камеры путем включения электродвигателя турбохолодильника для захолаживания холодильной камеры до заданной температуры. Указанная система выключает электродвигатель при достижении этой температуры. Способ регулирования температуры в указанном известном турбохолодильнике выбран в качестве наиболее близкого аналога заявленного.

Недостатком известного способа регулирования является то, что при этом температура воздуха, поступающего от холодильной турбины в воздухоохладитель, может достигать до -140°C, что также может привести к порче продуктов от потока холодного воздуха, находящихся в непосредственной близости к воздухоохладителю.

Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков способов терморегулирования, известных на предшествующем уровне техники, и создание нового способа указанного назначения, обеспечивающего эффективное захолаживание и поддержание требуемой температуры в турбохолодильнике на безопасных уровнях с минимизацией риска повреждения сохраняемой продукции и холодильного оборудования.

В заявляемом способе регулирования температуры в турбохолодильной установке, включающей, по крайней мере, турбохолодильник с электродвигателем, связанный с холодильной камерой с размещенным внутри нее воздухоохладителем с вентилятором, в котором регулирование температуры холодильной камеры осуществляют изменением оборотов электродвигателя, согласно изобретению для захолаживания холодильной камеры до заданной температуры увеличивают обороты электродвигателя турбохолодильника от минимальных до номинальных с одновременным включением вентилятора воздухоохладителя и уменьшают обороты электродвигателя турбохолодильника от номинальных до минимальных с одновременным выключением вентилятора воздухоохладителя при достижении заданной температуры.

Здесь и далее в рамках настоящего изобретения под минимальным значением оборотов электродвигателя турбохолодильника понимаются такие значения оборотов, при которах не происходит захолаживание холодильной камеры, т.е. турбохолодильник не вырабатывает холод. Исходя из данных, полученных авторами из экспериментов, это достигается при оборотах примерно ¼ от номинального - получено из экспериментов.

В частном случае дальнейшее поддержание заданной температуры в холодильной камере после ее захолаживания осуществляют плавным регулированием оборотов электродвигателя турбохолодильника.

За счет уменьшения оборотов электродвигателя турбохолодильника с одновременным выключением вентилятора воздухоохладителя в заявленном способе обеспечивается прекращение подачи холодного воздуха в холодильную камеру при достижении в ней заданной температуры. Наоборот, при возникновении необходимости снижения температуры подача холодного воздуха в камеру может быть эффективно обеспечена за счет увеличения оборотов электродвигателя от минимального значения до номинального с одновременным включением вентилятора воздухоохладителя.

В отличие от предшествующего уровня техники это позволяет эффективно регулировать температуру в камере с допуском в пределах 1-2°C. При этом температура воздуха в воздухоохладителе может отличаться от температуры в камере не более чем на 2-3°C, что не повлечет за собой порчу продуктов от переохлаждения. При изменении температуры в холодильной камере от заданного (например -20°C) на 1-2°C в ту или иную сторону с использованием известных на текущем уровне техники средств, в частности термодатчиков, может обеспечиваться подача на электродвигатель турбохолодильника (контроллер источника его питания), и незначительным (плавным) изменением его оборотов будет достигаться увеличение или уменьшение холодопроизводительность турбохолодильника и приведение температуры в камере до заданного значения (например -20°C).

При этом в сравнении с прототипом заявленный способ терморегулирования позволяет увеличить ресурс, например, лепестковых воздушных газодинамических подшипников, т.к. уменьшает количество пусков и выключений холодильной установки, что уменьшает износ подшипника из-за трения о вал турбохолодильника.

Изобретение поясняется далее более подробно на конкретном примере его реализации со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображена принципиальная схема турбохолодильной установки, позволяющей реализовать заявленный способ в описываемом случае.

Как показано на чертеже, ВТХУ содержит турбохолодильник, включающий высокооборотный электродвигатель (7), на валу которого расположены колеса холодильной турбины (6) и компрессора (1), соединенные воздушной магистралью по замкнутому контуру с холодильной камерой (3). Холод в турбохолодильнике образуется за счет эффекта расширения воздуха в турбине (6), предварительно сжатого в компрессоре (1). Теплообменники (2), (4), (9), последовательно включенные в контур системы, обеспечивают соответственно охлаждение поступающего от компрессора (1) горячего воздуха, его регенерацию и захолаживание холодильной камеры (3). Вентиляторы (5) и (10) обеспечивают продувку теплообменников (4) и (9) окружающим воздухом. Датчик температуры (11) подает сигнал на контроллер источника питания (8), регулируя обороты электродвигателя (7) турбохолодильника и тем самым поддерживает необходимую (заданную) температуру внутри холодильной камеры (3).

Захолаживание холодильной камеры (3) до заданной температуры осуществляется путем увеличения оборотов электродвигателя (7) турбохолодильника от минимальных оборотов (обычно ¼ от номинальных - 20-30 тыс. об/мин) до номинальных (60-120 тыс. об/мин) с одновременным включением вентилятора (5) воздухоохладителя (4) холодильной камеры (3). При этом датчик температуры (11) подает сигнал на контроллер источника питания (8), регулируя обороты электродвигателя (7) турбохолодильника, и тем самым поддерживает необходимую (заданную) температуру внутри холодильной камеры (3). При достижении в холодильной камере (3) необходимой температуры датчик температуры (11) подает сигнал на контроллер источника питания (8) и на электродвигателя (7) турбохолодильника и уменьшает обороты электродвигателя от номинальных до минимальных с одновременным выключением вентилятора (5) воздухоохладителя (4) холодильной камеры (3).

Поддержание заданной температуры в холодильной камере (3) при ее изменении на величину ±2÷3°С осуществляется плавным (незначительным) увеличением или уменьшением оборотов электродвигателя (7) турбохолодильника путем изменения его холодопроизводительности, которая зависит от оборотов электродвигателя (7).

Следует отметить, что описанный пример не должен рассматриваться в качестве ограничивающего объем испрашиваемой охраны, который полностью определяется исключительно прилагаемой формулой.

1. Способ регулирования температуры в турбохолодильной установке, включающей, по крайней мере, турбохолодильник с электродвигателем, связанный с холодильной камерой с размещенным внутри нее воздухоохладителем с вентилятором, в котором регулирование температуры холодильной камеры осуществляют изменением оборотов электродвигателя, отличающийся тем, что для захолаживания холодильной камеры до заданной температуры увеличивают обороты электродвигателя турбохолодильника от минимальных до номинальных с одновременным включением вентилятора воздухоохладителя и уменьшают обороты электродвигателя турбохолодильника от номинальных до минимальных с одновременным выключением вентилятора воздухоохладителя при достижении заданной температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддержание заданной температуры в холодильной камере осуществляют плавным регулированием оборотов электродвигателя турбохолодильника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплонасосных и холодильных установках бытового и промышленного назначения. .

Изобретение относится к области холодильно-нагревательной техники и может быть использовано для одновременного охлаждения и нагрева воздуха окружающей среды, используемого в промышленных объектах.

Изобретение относится к системам передачи тепловой энергии вакуумным машинам обезвоживания и сушки, в том числе к процессам обработки веществ и материалов, в частности к способам подвода и передачи тепловой энергии в вакуумных сушилках, выпарных машинах и устройствах низкотемпературного обезвоживания в вакууме различных материалов, веществ, и может быть использовано для переработки и утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств, заводов, производящих спирт, пиво, а также в пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии получения холода. .

Изобретение относится к волновым детандерам-компрессорам и может быть использовано в компрессионных системах и установках, в которых применяются расширительные машины.

Изобретение относится к криогенной технике и, в частности, может быть использовано в гелиевых рефрижераторных установках. .

Изобретение относится к поршневым расширительным машинам и может быть использовано в криогенных системах для сжижения газов, в частности для получения из природного и нефтяного газа сжиженного природного газа - углеводородной жидкости, состоящей в основном из метана.
Изобретение относится к холодильной технике. Воздушная холодильная установка содержит турбокомпрессор, турбодетандер и камеру сгорания. Выход компрессора турбокомпрессора связан со входом пневморегулятора. Первый выход пневморегулятора сообщен с камерой сгорания. Второй выход пневморегулятора через первый воздухоохладитель связан со входом второго компрессора турбодетандера. Вход турбины турбокомпрессора сообщен с выходом камеры сгорания. Установка снабжена тепловым насосом. Контур теплового насоса включает парогазовый конденсатор и дополнительный компрессор с приводом от турбины турбокомпрессора. Выход дополнительного компрессора через теплоотдающий контур парового испарителя и дроссель сообщен с тепловоспринимающим контуром парогазового конденсатора. Выход тепловоспринимающего контура парогазового конденсатора сообщен со входом дополнительного компрессора. На газоотводящей линии между выходом турбины турбокомпрессора и регенератором установлен пароперегреватель. На газоотводящей линии между выходом регенератора и атмосферой установлены последовательно парогазовый конденсатор, теплообменник и сепаратор. Газовый выход сепаратора сообщен с атмосферой. Конденсатный выход сепаратора сообщен со входом тепловоспринимающего контура регенератора. Паровой выход тепловоспринимающего контура регенератора сообщен с камерой сгорания линией, включающей последовательно связанные тепловоспринимающие контуры парового испарителя и пароперегревателя. Изобретение направлено на увеличение холодильного коэффициента и улучшение экологии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к способу охлаждения/сжижения при низкой температуре рабочей текучей среды, в частности рабочей текучей среды, имеющей в своем составе гелий или представляющей собой чистый гелий, при помощи устройства охлаждения/сжижения, содержащего рабочий контур, снабженный станцией сжатия и холодным блоком. В устройстве охлаждения или сжижения рабочий газ подвергается в рабочем контуре воздействию цикла, содержащего последовательно: сжатие рабочей текучей среды в станции сжатия, охлаждение и расширение этой рабочей текучей среды в холодном блоке и нагревание рабочей текучей среды с целью ее возвращения в станцию сжатия. Эта станция сжатия содержит одну или несколько ступеней сжатия, в каждой из которых используется один или несколько компрессоров, установленных на опорах. Устройство охлаждения содержит устройство впрыскивания преграждающего газа, отличного от рабочей текучей среды, на уровне одной опоры одного или нескольких компрессоров для того, чтобы сформировать газовую преграду, направляющую утечки рабочей текучей среды из рабочего контура, в направлении зоны рециркуляции и возвращения этой текучей среды в рабочий контур. Группа изобретений направлена на повышение надежности и экономичности. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к установке турбодетандер-компрессор, способу ее регулирования и контроллеру. Установка турбодетандер-компрессор содержит детандер, компрессор и контроллер. Детандер выполнен с возможностью расширения поступающего газа и содержит рабочее колесо и первый комплект подвижных впускных направляющих лопаток, прикрепленных к детандеру и выполненных с возможностью регулирования давления поступающего газа. Компрессор выполнен с возможностью сжатия газа, полученного от детандера. Компрессор содержит рабочее колесо, вал и второй комплект подвижных впускных направляющих лопаток, прикрепленных к компрессору и выполненных с возможностью регулирования давления поступающего в компрессор газа. Вал выполнен с обеспечением поддержания и вращения рабочих колес детандера и компрессора. Контроллер присоединен ко второму комплекту подвижных впускных направляющих лопаток и выполнен с возможностью приема данных о скорости вращения вала, давлении и температуре поступающего газа, а также давлении и температуре выпускаемого детандером газа, и с возможностью регулирования второго комплекта подвижных впускных направляющих лопаток для регулирования давления поступающего в компрессор газа для доведения до максимума соотношения скорости вращения вала и понижения энтальпии в детандере при нерасчетных условиях работы. Техническим результатом является повышение эффективности установки турбодетандер-компрессор при нерасчетных условиях работы. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ управления временем перехода через диапазон скоростей, опасных для первого детандера (110), осуществляется путем автоматического смещения скорости второго детандера (120), который принимает поток текучей среды с выхода первого детандера (110), когда текущая скорость первого детандера находится в пределах диапазона применения смещения. Способ включает установку скорости второго детандера большей, чем текущая скорость первого детандера, когда текущая скорость первого детандера увеличивается и является меньшей, чем первое значение скорости, или уменьшается и является меньшей, чем второе значение скорости. Способ включает также установку скорости второго детандера меньшей, чем текущая скорость первого детандера, когда текущая скорость первого детандера увеличивается и является большей, чем первое значение скорости, или уменьшается и является большей, чем второе значение скорости. Изобретение направлено на создание способа и устройств для автоматической установки скорости детандера, который принимает поток текучей среды с выхода другого детандера. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ управления временем перехода через диапазон скоростей, опасных для второго детандера (120), который принимает поток текучей среды от первого детандера (110), осуществляется путем автоматического смещения скорости второго детандера (120), когда текущая скорость первого детандера находится в пределах диапазона применения смещения. Способ включает установку скорости второго детандера меньшей, чем текущая скорость первого детандера, когда текущая скорость второго детандера увеличивается и является меньшей, чем первое значение скорости, или уменьшается и является меньшей, чем второе значение скорости. Способ также включает установку скорости второго детандера большей, чем текущая скорость первого детандера, когда текущая скорость второго детандера увеличивается и является большей, чем первое значение скорости, или уменьшается и является большей, чем второе значение скорости. Изобретение направлено на создание способа и устройств для автоматической установки скорости детандера, который принимает поток текучей среды с выхода другого детандера. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх