Спосіб отримання холоду

 

Винахід відноситься до перетворення теплової енергії і може бути використане в компресійних холодильних машин і теплових насосах.

Загальновідомий спосіб отримання холоду, в якому холодоагент послідовно випаровують у випарнику, підвищують його тиск в компресорі, охолоджують і конденсують в конденсаторі, знижують його тиск шляхом дроселювання і знову подають у випарник. Даний спосіб є традиційним і реалізується в переважній більшості компресійних холодильних машин. Недоліком цього способу є те, що зниження тиску хладагента в ході проходження через дросель є незворотнім термодинамічним процесом, що знижує ефективність теплової машини зворотного циклу і підвищує витрату електроенергії.

Відомий спосіб, описаний в книзі «Холодильні машини» (ред. І. А. Сакун, Видавництво «Машинобудування», 1985, с. 52-82). Відмінність цього способу від традиційного є поєднання двостадійного стиску холодоагенту в компресорі з двоетапним зниженням тиску хладагента шляхом пропускання через два послідовно розташованих дроселя, причому тиск хладагента після першої стадії стиснення одно його тиску після першого ін� стиснення в компресорі. Завдяки поділу дроселювання на дві стадії пара, що утворюється на першій стадії цього процесу, має більш високий тиск, ніж у випарнику, та стиснення його до тиску конденсатора вимагає менших витрат механічної енергії, ніж стиснення пари, що поступає з випарника, що знижує споживану механічну потужність.

Недоліком цього способу є неможливість його застосування в найбільш поширених пристроях, в яких стиснення пари холодоагенту проводиться в одноступінчатих компресорах.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого винаходу є спосіб отримання холоду, по якому тиск хладагента після виходу з конденсатора, перед подачею у випарник, знижують за допомогою детантера (Кошкін М.Н., Стукаленко А. К., Бухарін Н.Н. та ін Теплові та конструктивні розрахунки холодильних машин. Під ред. Кошкіна Н.Н. Л.: Машинобудування (Ленингр. отд.). 1976). Термодинамічний процес зниження тиску в детантере більш близький до оборотного, ніж дроселювання, тому застосування цього способу дозволяє підвищити ефективність теплової машини зворотного циклу. Підвищення ефективності відбувається за рахунок використання надлишку теплової енергії вкв механічну енергію, використовується потім компресором.

Недоліком цього способу є те, що на вході в детантер хладагент знаходиться в рідкому стані, що суттєво ускладнює умови функціонування і конструкцію детантера. Крім того, необхідність використання роботи, виробленої детантером, вимагає встановлення механічного зв'язку детантера з приводом компресора, або приєднання до детантеру електрогенератора, що додатково ускладнює конструкцію холодильної машини. У зв'язку з цим парокомпресійні холодильні машини та теплові насоси, що використовують детантери, практично не використовуються.

Завданням винаходу є підвищення ефективності холодильних машин шляхом наближення термодинамічних процесів робочого циклу у цих пристроях до оборотним процесів.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання холоду, за яким холодоагент послідовно випаровують у випарнику, підвищують його тиск в компресорі, охолоджують і конденсують в конденсаторі, знижують його тиск і повертають у випарник, згідно винаходу, знижують тиск холодоагенту в ході періодичного процесу, що включає накопичення хладагента, що виходить ня в ній тиску, рівного тиску у випарнику, і подальшу подачу залишився в ємності холодоагенту у випарник.

Загальним у заявляється способу і його прототипу є те, що зниження тиску хладагента після конденсатора перед подачею у випарник відбувається в процесі, близькому до изоэнтропийному. Відмінністю заявляється способу від його прототипу є те, що зниження тиску хладагента проводиться без використання детантера, що полегшує його практичну реалізацію.

На фіг. 1 і 2 представлені два варіанти пристрою, що реалізує заявляється спосіб отримання холоду. На фіг. 3 представлені результати розрахунку холодильного коефіцієнта для способів виробництва холоду: традиційного (з використанням дроселя), способу з використанням детантера і заявляється способу.

Пристрій для отримання холоду, що реалізує заявляється спосіб, включає випарник 1, компресор 2, конденсатор 3, ємність 41для накопичення і зниження тиску хладагента, ємність 42для живлення випарника, клапани 51, 52, 53, 54. На початку роботи клапани 51і 54відкриваються клапани 52і 53закриваються, компресор починає відбирати з випарника і сжимат�/sub> і 54і закритих 52і 53рідкий холодоагент надходить у випарник 1 з ємності 42. Компресор 2 відбирає пар холодоагенту з випарника 1. Стислий пар холодоагенту надходить в конденсатор 3, сконденсований хладагент із конденсатора накопичується в ємності 41. Таким чином, виконується перша з операцій, складових періодичний процес зниження тиску хладагента.

2. Після заповнення ємності 41відкривається клапан 53закриваються клапани 51і 54.

3. При відкритому клапані 53і інших закритих клапанах пар відбирається компресором з ємності 41. В результаті в ємності 41відбувається кипіння холодоагенту, температура і тиск знижуються з плином часу. Таким чином, виконується друга з операцій, складових періодичний процес зниження тиску хладагента. Стислий компресором пар надходить у конденсатор.

4. Як тільки тиск в ємності 41порівнюється з тиском в ємності 42, відкриваються клапани 52і 54, холодоагент переміщається з ємності 41у ємність 42. Таким чином, виконується третя з операцій, складових періодичний процес зниження тиску хЕтво повертається до кроку 1.

З точки зору термодинаміки описаний процес зниження тиску є оборотним, так як може бути проведений у зворотному напрямку. У відсутність підведення і відведення тепла цей процес буде близький до изоэнтропийному, аналогічно процесу розширення, здійснюваному детантером.

Описаний порядок роботи пристрою припускає, що клапани пристрої призначені тільки для повного перекриття сполук, а у відкритому стані не створюють значного перепаду тиску. Внаслідок цього з числа термодинамічних процесів циклу холодильної машини виключаються незворотні изоэнтальпийние процеси, і її холодильний коефіцієнт підвищується.

Інший варіант пристрою, що реалізує заявляється спосіб, представлений на фіг. 2. У цьому варіанті пристрою, на відміну від першого, реалізується безперервний процес виробництва холоду за рахунок випаровування холодоагенту у випарнику. Для цього пристрій містить ті ж елементи, що і вищеописане, крім клапана 54, який в цьому варіанті пристрою відсутня, але введений допоміжний компресор 22і ємність 43для попереднього накопичення хладагента. У цьому пристрої безперервно виробляється подача хла�/sub>, їх охолодження і конденсація в конденсаторі 3. В додаток до цього реалізується наступна послідовність дій.

1. При відкритому клапані 53і закритих 51і 52з ємності 41допоміжним компресором 22відкачується пар, в ємкості 41відбувається кипіння холодоагенту, що супроводжується зниженням температури і тиску. В цей же час в ємності 43проводиться попереднє накопичення сконденсованого хладагента, що надходить з конденсатора. Таким чином, виконується перша і друга з операцій, складових періодичний процес зниження тиску хладагента.

2. Як тільки тиск в ємності 41зрівнюється з тиском в ємності 42закривається клапан 53відкривається клапан 52. Холодоагент переходить з ємності 41у ємність 42. Клапан 52закривається. Таким чином, виконується третя з операції, складових періодичний процес зниження тиску хладагента.

3. Клапан 51відкривається, холодоагент переходить з ємності 43у ємність 41, клапан 51закривається клапан 53відкривається. Пристрій повертається до кроку 1.

Перший з описаних варіантів вус�червоної потужності. Перевагою другого варіанта є безперервність процесу виробництва холоду, що робить його більш привабливим для установок великої потужності.

Термодинамічний цикл холодоагенту при реалізації заявляється способу не залежить від конкретної конструкції пристрою і включає процес випаровування хладагента, близьке до изобарическому, процес стиснення, близьке до изоэнтропийному, процес охолодження і конденсації пари, близьке до изобарическому, і процес зниження тиску хладагента, близьке до изоэнтропийному. На фіг. 3 наведені результати розрахунків термодинамічного циклу для трьох способів отримання холод: традиційного, в якому тиск хладагента після конденсатора знижується з допомогою дроселя, способу, обраного в якості прототипу, в якому тиск хладагента знижується з допомогою детантера, і заявляється способу. Показаний графік залежності холодильного коефіцієнта від температури випаровування при наступних загальних для всіх способів, параметри циклу:

Тип хладагента: фреон 134а.

Температура конденсації: 50°C.

Температура на виході з конденсатора: 45°C.

Температура на виході з випарника: на 5° вище температури випаровування.

Адіабатична ефек�результати показують, що заявляється спосіб перевершує за величиною холодильного коефіцієнта як традиційний спосіб, так і спосіб, обраний в якості прототипу. Перевага заявляється способу перед традиційним, з одного боку, безпосередньо випливає з другого закону термодинаміки, і, з іншого боку, може бути пояснено наступним чином. І в тому, і в іншому способі при зниженні тиску холодоагент повинен знизити свою температуру від початкової, мало відрізняється від температури конденсації, до кінцевої, рівній температурі випаровування. При цьому частина холодоагенту повинна випаруватися, щоб теплота випаровування поглинула надлишок внутрішньої енергії тій частині холодоагенту, яка залишається рідкою. Та частина холодоагенту, яка випаровується в ході зниження тиску, практично не бере участь у виробництві холоду, тому холодильна потужність не залежить від того, чи проходить ця частина через випарник (як у традиційному способі) чи ні (як у заявляє). І в тому, і в іншому способі компресор стискає пара, що утворюється в процесі зниження тиску до тиску в конденсаторі. При цьому в традиційному способі весь цей пар має початковий тиск, рівний тиску у випарнику. Тоді як у заявляється способу тиск па�го тиску в конденсаторі, до кінцевого, рівного тиску у випарнику, і в середньому має більшу величину, ніж тиск у випарнику. Внаслідок цього робота компресора, що витрачається на стиснення пари, що утворилася в процесі зниження тиску хладагента, в заявляється способу нижче, ніж у традиційному, що дає перевагу в холодильному коефіцієнті. Заявляється спосіб не поступається за величиною холодильного коефіцієнта способом, обраним як прототип, а, навпаки, дещо перевершує його.

Спосіб отримання холоду, за яким холодоагент послідовно випаровують у випарнику, підвищують його тиск в компресорі, охолоджують і конденсують в конденсаторі, знижують його тиск і повертають у випарник, який відрізняється тим, що знижують тиск холодоагенту в ході періодичного процесу, що включає накопичення хладагента, що виходить з конденсатора, в ємності до її заповнення, відкачування компресором парів холодоагенту з ємності до досягнення в ній тиску, рівного тиску у випарнику, і подальшу подачу залишився в ємності холодоагенту у випарник.



 

Схожі патенти:

Холодильне побутове пристрій з автоматичним відтаванням, зокрема для домашнього використання

Винахід відноситься до холодильного побутового пристрою з автоматичним відтаванням, зокрема, для домашнього використання. Зазначене холодильне пристрій має внутрішнє відділення для зберігання продуктів харчування, утворене термоформованной секцією, холодильну камеру, яка містить випарник і вентилятор для циркуляції повітря усередині зазначеного внутрішнього відділення. Заявлене пристрій містить прохід для подачі охолоджуючого повітря, що надходить від вентилятора в зазначене холодильне побутове пристрій. Зазначений прохід отриманий при термоформуванні зазначеної термоформованной секції. Лист з'єднується з термоформованной секцією для закривання проходу і містить пару паралельних відростків, проходять всередину проходу. Герметизуючі елементи виготовлені з губчатого матеріалу, і розташовані в проході, і встановлені між термоформованной секцією і відростками листа для запобігання витоку охолоджувального повітря. Також описаний спосіб виготовлення холодильного побутового пристрою. Група винаходів спрямована на підвищення ефективності і економічності холодильного побутового пристрою. 2 н. і 9 з.п. ф-ли, 3 іл.

Теплообмінні композиції

Винахід відноситься до теплообмінним композиціям, що використовуються в системах охолодження і теплопередаючих пристроїв. Теплообмінна композиція включає, щонайменше, приблизно 45 мас.% транс-1,3,3,3-тетрафторпропена (R-1234ze(E)), приблизно 10 мас.% двоокису вуглецю (R-744) і приблизно від 2 до приблизно 50 мас.% 1,1,1,2-тетрафторэтана (R-134a). Техическим результатом є поєднання необхідних властивостей хорошою холодопродуктивності, низької горючості, низького потенціалу парникового ефекту WGP при поліпшеній змішуваності з мастильними матеріалами (любрикантами) порівняно з існуючими холодоагентами, такими як R-134a і R-1234yf. 17 н. і 42 з.п. ф-ли, 1 іл., 30 табл.

Виділений імпульсний клапан для циліндра компресора

Винахід відноситься до компресорів для використання в охолоджуючих системах. Поршневий компресор для використання в охолоджуючої парокомпресійної система містить перший і другий впускні колектори, перший і другий поршневі компресійні вузли, випускний колектор і перший імпульсний клапан. Впускні колектори поділяють вхідний потік в компресор. Перший і другий поршневі компресійні вузли приймають потік з першого і другого впускних колекторів, відповідно. Випускний колектор збирає і розподіляє стислий холодоагент з компресійних вузлів. Перший імпульсний клапан встановлений зовні першого впускного колектора для регулювання потоку теплоносія в першому впускному колекторі. В іншому варіанті реалізації другої клапан встановлений зовні другого впускного колектора для регулювання потоку у другому впускному колекторі, причому першим і другим клапанами управляє контролер. Контролер активує перший клапан із змінною шириною імпульсів, інтервал яких менше робочої інерції охолоджуючої парокомпресійної системи. Технічним результатом винаходу є підвищення ефективності та спрощення конструкції компресора. 2 н. 13 з.п. ф-ли, 2

Спосіб охолодження герметичного компресорно-конденсаторного агрегату компресійного холодильного приладу

Винахід відноситься до холодильній техніці. Спосіб охолодження агрегату герметичного компресійного холодильника включає зволоження поверхні конденсатора. Поверхня конденсатора і поверхня корпусу компресора зрошується повітряно-водяною сумішшю, з наступним обдуванням, при цьому включення/вимикання охолодження поверхні конденсатора та/або компресора виконується контролером на підставі виміряних значень температур компонентів агрегату. Технічним результатом є збільшення інтенсивності охолодження поверхонь компресора та конденсатора. 1 іл.

Спосіб переробки муніципальних побутових відходів

Винахід відноситься до галузі переробки твердих побутових відходів

Холодильник з регулюванням задаються установок

Винахід відноситься до холодильної техніки

Кондиціонер

Винахід відноситься до кондиціонера, який може запобігати занадто велике підвищення температури холодоагенту, навіть коли холодоагент нагрівається за допомогою способу електромагнітного індукційного нагріву

Кондиціонер

Винахід відноситься до систем кондиціювання
Up!