Каскадная холодильная машина

Изобретение относится к холодильной технике. Каскадная холодильная машина содержит в нижней ветви каскада, установленные последовательно, отделитель жидкости, разделяющий поток хладагента на газообразную и жидкую составляющие, предварительный рекуперативный теплообменник, основной рекуперативный теплообменник, основное дросселирующее устройство, испаритель, компрессор и конденсатор. При этом первый выход отделителя жидкости соединен с входом прямого потока хладагента в предварительный рекуперативный теплообменник, а второй выход отделителя жидкости соединен через предварительное дросселирующее устройство с входом обратного потока в предварительный рекуперативный теплообменник. Выход потока хладагента из конденсатора и вход в отделитель жидкости связаны между собой теплообменником, являющимся конденсатором-переохладителем для нижней ветви каскада и испарителем для верхней ветви каскада. Верхняя ветвь каскада представляет собой одноступенчатую холодильную машину, в которой последовательно установлены компрессор, конденсатор, ресивер, дросселирующее устройство, испаритель. Использование данного изобретения позволяет повысить термодинамическую эффективность низкотемпературного холодильного цикла при работе на низких температурных уровнях за счет его новой организации. 1 ил.

 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для охлаждения объектов или поддержания их низкой температуры за счет получения холода на низком температурном уровне (ниже минус 120°С).

Из источника RU 2448308 известно о применении отделителя жидкости и перепускной линии для получения низких температур. Вследствие высокого давления нагнетания в холодильной машине из RU 2448308, нижний предел достижимой температуры ограничен, т.к. при работе на низких температурных уровнях значительно уменьшается удельная холодопроизводительность в таком низкотемпературном холодильном цикле. Кроме того, в RU 2448308 перепускная линия расположена в низкотемпературной части холодильной машины и соответственно требует наличия теплоизоляции, чтобы сократить необратимые потери в цикле.

В предлагаемой каскадной холодильной машине выход потока хладагента из конденсатора 2 и вход в отделитель жидкости 4 связаны между собой теплообменником 3, являющимся конденсатором-переохладителем для нижней ветви каскада и испарителем для верхней ветви каскада, представляющей собой одноступенчатую холодильную машину; также на нижней ветви каскада предусмотрена перепускная линия для сброса избыточного давления нагнетания. Благодаря данным изменениям в структуре цикла понижается давление нагнетания нижнего каскада, поэтому в нем можно использовать вещества, с помощью которых удастся получить более низкие температуры, чем в RU 2448308. За счет данного дополнительного переохлаждения потока хладагента нижней ветви каскада, в предлагаемой каскадной холодильной машине удается повысить удельную холодопроизводительность на низких температурных уровнях, и, следовательно, холодильный коэффициент. Избыточный в пусковой период низкокипящий газ в данном случае отбирается до конденсатора-переохладителя 3, тем самым повышается эффективность теплообмена между потоками хладагента в верхней и нижней ветвях каскада. Кроме того, за счет расположения выхода сдросселированного хладагента из перепускной линии на линию всасывания в компрессор 1, удается понизить температуру начала сжатия в компрессоре и, тем самым, понизить давление нагнетания, что также ведет к уменьшению давления конденсации. Благодаря расположению перепускной линии в нижнем каскаде, температура перепускаемого хладагента - комнатная, это ведет к уменьшению необратимых потерь в низкотемпературном цикле каскадной холодильной машины, а также к отсутствию необходимости теплоизолировать компоненты перепускной линии.

Техническим результатом является понижение достигаемой температуры охлаждения и повышения термодинамической эффективности низкотемпературного холодильного цикла при работе на низких температурных уровнях.

Сущность изобретения.

Каскадная холодильная машина состоит из циркуляционного контура верхней ветви каскада и циркуляционного контура нижней ветви каскада. В нижней ветви каскада установлены последовательно отделитель жидкости 4, разделяющий поток хладагента на газообразную и жидкую составляющие, предварительный рекуперативный теплообменник 5, основной рекуперативный теплообменник 6, основное дросселирующее устройство 7, испаритель 8, компрессор 1 и конденсатор 2, при этом первый выход отделителя жидкости 4 соединен с входом прямого потока хладагента в предварительный рекуперативный теплообменник 5, а второй выход отделителя жидкости 4 соединен через предварительное дросселирующее устройство 9 с входом обратного потока в предварительный рекуперативный теплообменник 5. Выход потока хладагента из конденсатора 2 и вход в

отделитель жидкости 4 связаны между собой теплообменником 3, являющимся конденсатором-переохладителем для нижней ветви каскада и испарителем для верхней ветви каскада, представляющей собой одноступенчатую холодильную машину, в которой последовательно установлены компрессор 14, конденсатор 15, ресивер 16, дросселирующее устройство 17, испаритель 3.

Холодильная машина работает следующим образом: в нижней ветви каскада хладагент сжимается в компрессоре 1, затем охлаждается до температуры окружающей среды и частично конденсируется в конденсаторе 2, после чего попадает в конденсатор-переохладитель 3, где продолжается процесс конденсации за счет низкопотенциальной теплоты, полученной от работы одноступенчатой холодильной машины верхней ветви каскада, затем хладагент попадает в отделитель жидкости 4, где разделяется на жидкую и газообразную фазы. Газообразный хладагент из отделителя жидкости поступает сначала в предварительный рекуперативный теплообменник 5, затем в основной рекуперативный теплообменник 6, где постепенно конденсируется за счет охлаждения обратным потоком. Охлажденный хладагент проходит через основное дросселирующее устройство 7, где происходит его расширение и понижение температуры, после чего поступает в испаритель 8, где подогревается за счет тепла, отводимого от охлаждаемого объекта. Далее поток хладагента поступает в основной рекуперативный теплообменник 6, где подогревается за счет охлаждения прямого потока. Жидкий хладагент из отделителя жидкости 4 проходит через предварительное дросселирующее устройство 9, где понижается его давление и температура, после чего смешивается с обратным потоком перед предварительным рекуперативным теплообменником. Далее поток хладагента еще подогревается в предварительном рекуперативном теплообменнике 5, и поступает на всасывание компрессора 1. На этом цикл работы холодильной машины замыкается.

Соленоидный вентиль 10 нормально находится в закрытом положении и

открывается при помощи электрического сигнала от управляющего устройства. В случае повышения давление нагнетания выше некоторой заданной величины соленоидный вентиль открывается и перепускает часть газообразного потока хладагента в ресивер 11. Соленоидный вентиль закрывается, как только давление падает до заданного значения. Из ресивера хладагент проходит через обратный клапан 12 и дросселирующее устройство 13, где его давление падает до давления обратного потока, а температура понижается, и смешивается с обратным потоком перед компрессором 1. Обратный клапан необходим для предотвращения попадания хладагента в ресивер со стороны обратного потока в случае повышения давления всасывания.

Данная холодильная машина будет работать только в случае применения в качестве хладагента в нижней ветви каскада многокомпонентной смеси (не менее двух компонентов). Нормальная температура кипения компонентов рабочей смеси должна лежать в области температур от температуры окружающей среды до необходимой температуры охлаждения.

Принципиальная схема разработанного устройства каскадной холодильной установки представлена на чертеже.

Каскадная холодильная машина, содержащая в нижней ветви каскада установленные последовательно отделитель жидкости, разделяющий поток хладагента на газообразную и жидкую составляющие, предварительный рекуперативный теплообменник, основной рекуперативный теплообменник, основное дросселирующее устройство, испаритель, компрессор и конденсатор, при этом первый выход отделителя жидкости соединен с входом прямого потока хладагента в предварительный рекуперативный теплообменник, а второй выход отделителя жидкости соединен через предварительное дросселирующее устройство с входом обратного потока в предварительный рекуперативный теплообменник, отличающаяся тем, что выход потока хладагента из конденсатора и вход в отделитель жидкости связаны между собой теплообменником, являющимся конденсатором-переохладителем для нижней ветви каскада и испарителем для верхней ветви каскада, представляющей собой одноступенчатую холодильную машину, в которой последовательно установлены компрессор, конденсатор, ресивер, дросселирующее устройство, испаритель.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах кондиционирования, в пищевой и химической промышленности. Холодильная каскадная установка с различными рабочими веществами каскадов, состоящая из одноступенчатых машин, называемых нижней и верхней ветвью каскада и объединяемых общим испарителем-конденсатором, включающая компрессоры, теплообменники, термоизолированный аккумулятор холода.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано как испаритель-конденсатор в каскадных холодильных установках. В испарителе-конденсаторе каскадных холодильных машин, состоящем из двух змеевиковых теплообменников, соединенных между собой теплопроводящими ламелями, закрепленных на общей раме, змеевики погружены в промежуточный жидкий хладоноситель, содержащийся в теплоизолированном корпусе.

Изобретение относится к холодильной технике. Холодильник с низкотемпературным отделением, содержащий холодильное отделение (2) для охлаждения и хранения предмета, который хранят; морозильное отделение (4) для замораживания и хранения предмета, который хранят; первый компрессор (11) для выполнения первого холодильного цикла (10), в котором течет первый хладагент; первое устройство (12) теплоотдачи, предусмотренное в высокотемпературной секции первого холодильного цикла (10); первый испаритель (14), предусмотренный в низкотемпературной секции первого холодильного цикла (10); второй компрессор (21) для выполнения второго холодильного цикла (20), в котором течет второй хладагент; второй испаритель (24), предоставленный низкотемпературной секции второго холодильного цикла (20); и промежуточный теплообменник (31) для осуществления теплообмена между низкотемпературной секцией первого холодильного цикла (10) и высокотемпературной секцией второго холодильного цикла (20).

Изобретение относится к холодильной системе и способу производства холода. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к холодильной установке, имеющей замкнутый циркуляционный цикл и заполненной холодильным агентом, предназначенным для теплопередачи, причем этот холодильный агент при атмосферном давлении имеет давление насыщения, которое выше, чем максимальное рабочее давление в циркуляционном цикле, причем эта холодильная установка состоит по меньшей мере из одного или более испарителей или теплообменников, оборудования для циркуляции холодильного агента и одного или более конденсаторов и также по меньшей мере одного контейнера для холодильного агента, соединенного с холодильным циклом.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к каскадным холодильным установкам, входящим в состав испытательных термокамер. .

Изобретение относится к холодильной технике, предназначено для использования в низкотемпературных парокомпрессионных холодильных машинах, работающих на многокомпонентных смесях хладагентов, для регулирования состава хладагента, поступающего в испаритель. Система регулирования состава хладагента, содержащая отделитель жидкости, расположенный после конденсатора, и перепускную линию с последовательно расположенными перепускным соленоидным вентилем, ресивером и дросселирующим устройством. Хладагент из перепускной линии направляется непосредственно на всасывание в компрессор, при этом подача хладагента из перепускной линии на всасывание в компрессор регулируется дополнительным соленоидным вентилем, расположенным между ресивером и дросселирующим устройством перепускной линии, которым управляет по заданной программе программируемый блок управления. Изобретение позволяет повысить термодинамическую эффективность парокомпрессионной холодильной машины, работающей на многокомпонентной смеси хладагентов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предложенная система охлаждения содержит холодильный контур (1), по которому циркулирует хладагент и который содержит в направлении потока хладагента: по меньшей мере, один компрессор (2a, 2b, 2c, 2d); по меньшей мере, один конденсатор (4); по меньшей мере, одно дросселирующее устройство (8, 10); и, по меньшей мере, один испаритель (11) для обеспечения холодопроизводительности. Система охлаждения дополнительно содержит: контур (20) переохлаждения, предназначенный для переохлаждения хладагента, циркулирующего в холодильном контуре (1), при этом конфигурация контура (20) переохлаждения обеспечивает циркуляцию переохлаждающего хладагента, а этот контур содержит, по меньшей мере, один компрессор (22, 23) переохладителя; по меньшей мере, одно теплообменное средство (6, 7), расположенное ниже по потоку от упомянутого, по меньшей мере, одного конденсатора (4) и имеющее конфигурацию, обеспечивающую теплообмен между холодильным контуром (1) и контуром (20) переохлаждения, при этом упомянутое, по меньшей мере, одно теплообменное средство (6, 7) содержит, по меньшей мере, один датчик температуры; и блок (15) управления, конфигурация которого обеспечивает управление, по меньшей мере, одним компрессором (2a, 2b, 2c, 2d) холодильного контура (1) и, по меньшей мере, одним компрессором (22, 23) переохладителя контура (20) переохлаждения таким образом, что удовлетворяется требование по холодопроизводительности, обеспечиваемой упомянутым, по меньшей мере, одним испарителем (11), и таким образом, что температура в упомянутом, по меньшей мере, одном теплообменном средстве (6, 7), измеряемая, по меньшей мере, одним датчиком температуры, находится в заранее определенном диапазоне. При использовании изобретения повышается КПД холодильных контуров. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к холодильной технике. Каскадная холодильная машина содержит в нижней ветви каскада, установленные последовательно, отделитель жидкости, разделяющий поток хладагента на газообразную и жидкую составляющие, предварительный рекуперативный теплообменник, основной рекуперативный теплообменник, основное дросселирующее устройство, испаритель, компрессор и конденсатор. При этом первый выход отделителя жидкости соединен с входом прямого потока хладагента в предварительный рекуперативный теплообменник, а второй выход отделителя жидкости соединен через предварительное дросселирующее устройство с входом обратного потока в предварительный рекуперативный теплообменник. Выход потока хладагента из конденсатора и вход в отделитель жидкости связаны между собой теплообменником, являющимся конденсатором-переохладителем для нижней ветви каскада и испарителем для верхней ветви каскада. Верхняя ветвь каскада представляет собой одноступенчатую холодильную машину, в которой последовательно установлены компрессор, конденсатор, ресивер, дросселирующее устройство, испаритель. Использование данного изобретения позволяет повысить термодинамическую эффективность низкотемпературного холодильного цикла при работе на низких температурных уровнях за счет его новой организации. 1 ил.

Наверх