Способ охлаждения рабочего тела

 

Союз Советских (11) 591667 оциалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 12.75 (21)2302506/06 (51) М. Кл

F 25 В 25/00

F 0l К 25/10//

//Г 25 В 11/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.02.78.Бюллетень №5 (45) Дата опубликования описаиия15,0Л. V8.

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.578 (088. 8) Я. А. Берман В. А. Зьтсин, Б. Е. Иванов, Ю. Й. Марр, А. П. Рафалович и В. К. Смехов (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам охлаждения рабочих тел до температуры ниже темперагуры окружающей среды, начальная температура которых выше температуры окружающей среды.

Известные способы охлаждения рабочих тел, начальная температура которых выше температуры окружающей среды, с помощью охладительных циклов, включающих .расширение жидкого хладагента с получением работы расширения и сжатия образующихся паров с последующей их конденсацией, требуют затрат энергии, причем в результате процесса затраченная энергия вместе с избыточной внутренней энергией рабочего тела полностью отдается окружающей среде (1).:

Этот недостаток частично отсутствует в способе охлаждения рабочего тела с помощью охладительного цикла, включающем расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие образующихся паров с последующей их конденсацией, повышение давления оставшейся. жидкой фазы до давления конденсации, отбор тепла ею от охлаждаемого тела при одновременном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последующее смешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров (2).

Недостатком известного способа является его малая экономичность.

Целью . изобретения является HoBbllllef. экономичности способа путем более полного использования тепла охлаждаемого тела для производства работы.

Указанная цель достигается тем, что перед охлаждением в охладительном цикле температуру рабочего тела снижают до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и полученное тепло используют во вспомогательном расширительном цикле с получением работы, при этом нижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из усло15 вия превышения суммы получаемых в обоих циклах работ над суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.

На чертеже схематично предстравлена уста-. новка, в которой осуществляется предлагаемый способ.

Установка состоит из двух частей — охладительной и расширительной. Расширигельная часть установки содержит детандер 1, выход которого подключен к сепаратору 2. Паровая линия сепаратора 2 подсоединена к входу в конденсатор 3, а жидкостная линия подключена

591667 к выходу из конденсатора 3 и к перекачивающему насосу 4. Выход из насоса 4 подключен к теплообменнику 5. Охладительная часть установки содержит детандер 6, подключенный к сепаратору 7. Паровая линия сепаратора 7 подсоединена через компрессор 8 к конденсатору 9.

Жидкостная линия сепаратора 7 через перекачивающий насос 10 подключена к теплообменнику 11.

Установка работает следующим образом.

Жидкий хладагент расширяют в детандере

1 расширительного цикла до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и от полученной парожидкостной смеси отделяют в сепараторе 2 паровую фазу, которую конденсируют в конденсаторе 3, соединяют с оставшейся жидкой фазой, перекачивают насосом 4 и нагревают в теплообменнике 5 без изменения агрегатного состояния.

Хладагент охладительного цикла расширяют в детандере 6 и полученную парожидкостHvIG смесь разделяют в сепараторе 7 на паровую фазу, которую сжимают компрессором 8 и компенсируют в конденсаторе 9, и жидкую фазу, которую перекачивают насосом 10 и нагревают в теплообменнике 11 без изменения агрегатного состояния до температуры больше температуры окружаюшей среды. Нагретую жидкую фазу смешивают со сконденсированными парами и охладительный цикл повторяют снова.

Охладительное действие производят нагревом хладагентов в теплообменниках 5 и 11.

Энергия для привода всех нагнетательных машин цикла (насосы 4, 10, компрессор 8) вырабатывается детандерами 1 и 6. Для упрощения установки детандер 6 может быть заменен дросселем.

При КПД детандера расширительного цикла 0,65, КПД насоса 0,80 и КПД компрессора

0,85 и при установке дросселя в охладительном цикле вместо детандера для охлаждения внешнего рабочего тела от температуры 363 К до температуры 283 К (пои температуре окружаюшей среды 293 К) получаемая в расширительном цикле работа превышает сумму работ, затрачиваемых в обоих циклах, если нижнюю температуру расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживать на уровне 301 К. В этом случае возможно охлаждение рабочего тела без затраты внешней работы.

5 llредлагаемый способ позволяет значительно снизить затраты энергии на привод холодильных установок, предназначенных для охлаждения рабочих тел с температурой выше температуры окружаюгцей среды, вплоть до создания установок, работаюших без подвода энергии.

Формула изобретения

l. Способ охлаждения рабочего тела с помощью охладительного цикла, включающего расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие обргзуюшихся паров с последующей их конденсацией, повышение давления оставшейся жидкой фазы до давления конденсации, отбор тепла ею от охлаждаемого тела при одновременном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последующее смешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров, отличающийся

25 тем, что, с целью повышения экономичности путем использования тепла охлаждаемого тела для производства работы, перед охлаждением в охладительном цикле температуру рабочего тела снижают,до температуры более высокой, чем температура окружаюшей среды, и полученное тепло используют во вспомогательном расширительном цикле с получением работы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из условия превышения суммы получаемых в обоих циклах работ над суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Кошкин Н. Н. Холодильные машины, М., «Пищевая промышленность», 1973, с. 18.

2. Авторское свидетельство по заявке

М 2152540, кл. Г 25 В 1/00, 07.07.1975.

591G67

Составитель 1О. Килимник

Текред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 666 Подписное

Редактор М. Снегирева

Заказ 571/31

111-. г1ИПИ Госуларс;RHíîãñ комитета Совета Министров СССР ио делам иаобретений и открытий

113035, .Москва, Ж-35, Раугиская иаб.< д. 4(5

Филиал 1!11П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4