Газова холодильна машина

Винахід відноситься до галузі холодильної техніки, зокрема до газових холодильних машин. Відома газова холодильна машина, що містить послідовно по газоподібному холодоагенту розташовані компресор, охолоджувач газоподібного холодоагенту високого тиску, детандер, який приводить компресор, та нагрівач газоподібного холодоагенту низького тиску-охолоджувач холодоносія [Загоруйко В.А., Голиков А.А. Судовая холодильная техника. - К.: Наукова думка, 2000. - С.89, рис.5.3]. У даній холодильній машині нагрівач газоподібного холодоагенту низького тиску є в той же час охолоджувачем холодоносія (наприклад повітря). Недоліком існуючої холодильної машини є низька енергетична ефективність, оскільки теплота, яка відводиться від газоподібного холодоагенту високого тиску, підводиться до газоподібного холодоагенту низького тиску перед компресором, що збільшує витрати потужності компресора на стискання холодоагенту і, в кінцевому рахунку, зменшує енергетичну е фективність холодильної машини. Прототипом винаходу є газова холодильна машина, що містить послідовно по газоподібному холодоагенту розташовані компресор, охолоджувач газоподібного холодоагенту високого тиску, детандер, який приводить компресор, та нагрівач газоподібного холодоагенту низького тиску-охолоджувач холодоносія [Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. - Л.: Судостроение, 1979. - С.397, рис.138]. У даній холодильній машині нагрівач газоподібного холодоагенту є в той же час охолоджувачем холодоносія (наприклад повітря. Хоча в існуючій холодильній машині теплота, яка відводиться від газоподібної о холодоагенту високого тиску, підводиться не до газоподібного холодоагенту низького тиску перед компресором, що збільшило б витрати потужності компресора на стискання холодоагенту, а скидається в довкілля, але її енергетична ефективність низька через те, що теплота, яка відводиться від газоподібного холодоагенту високого тиску, не використовується. В основу винаходу поставлено задачу підвищення енергетичної ефективності газової холодильної машини за рахунок використання теплоти, яка відводиться від газоподібного холодоагенту високого тиску. Для вирішення цієї задачі в газовій холодильній машині, що містить послідовно по газоподібному холодоагенту розташовані компресор, охолоджувач газоподібного холодоагенту високого тиску, детандер, який приводить компресор, та нагрівач газоподібного холодоагенту низького тиску-охолоджувач холодоносія, в лінію між компресором та охолоджувачем газоподібного холодоагенту високого тиску включений додатковий охолоджувач газоподібного холодоагенту високого тиску - термодесорбційний компримуючий акумулятор, наприклад водню високого тиску, сполучений по водню із входом додаткового детандера, який також приводить компресор, а до виходу детандера підключено термоадсорбційний акумулятор водню низького тиску. У холодильній машині додатковий охолоджувач газоподібного холодоагенту високого тиску одночасно є термодесорбційним компримуючим акумулятором, наприклад водню, в якому проходить десорбція (виділення) водню високого тиску. Завдяки застосуванню додаткового охолоджувача газоподібного холодоагенту високого тиску термодесорбційного компримуючого акумулятора водню високого тиску, в якому теплота, відведена від газоподібного холодоагенту високого тиску, використовується для десорбції (виділення) водню високого тиску, який в свою чергу розширюється в додатковому детандері з отриманням механічної енергії, що застосовується для приводу компресора, підвищується енергетична ефективність холодильної машини. Водень низького тиску після додаткового детандера адсорбується (поглинається) в термоадсорбційному акумуляторі завдяки відводу від нього теплоти, наприклад у довкілля. На рисунку зображена запропонована газова холодильна машини. Газова холодильна машина складається з послідовно по газоподібному холодоагенту розташованих компресора 1, додаткового охолоджувача газоподібного холодоагенту високого тиску - термодесорбіційного компримуючого акумулятора, наприклад водню високого тиску, 2, охолоджувача газоподібного холодоагенту високого тиску 3, детагідера 4, який приводить компресор 1, нагрівача газоподібного холодоагенту низького тискуохолоджувача холодоносія 5, а також додаткового детандера б, вхід якого сполучений по водню із термодесорбційним компримуючим акумулятором водню високого тиску 2, а вихід - із термоадсорбційним акумулятором водню низького тиску 7, причому додатковий детандер 6 також приводить компресор 1. Газова холодильна машина працює наступним чином. Газоподібний холодоагент високого тиску після компресора 1 спочатку охолоджується в додатковому охолоджувачі - термодесорбційному компримуючому акумуляторі водню високого тиску 2. При цьому теплота, відведена від газоподібного холодоагенту високого тиску в додатковому охолоджувачі - термодесорбційному компримуючому акумуляторі водню 2, використовується для десорбції (виділення) водню високого 1 тиску. Остаточне охолодження газоподібного холодоагенту високого тиску здійснюється в охолоджувачі 3, після чого він розширюється в детандері 4 з відповідним зниженням тиску та температури й отриманням механічної енергії, яка використовується для приводу компресора 1. Холодний газоподібний холодоагент низького тиску нагрівається в нагрівачі 5 за рахунок відведення теплоти від холодоносія, який у свою чергу застосовується для цілей охолодження. Нагрітий газоподібний холодоагент низького тиску стискається компресором 1 і цикл по холодоагенту повторюється. Водень високого тиску, який виділяється з термодесорбційного компримуючого акумулятора водню 2, розширюється в додатковому детандері 6 з отриманням механічної енергії, яка також використовується для приводу компресора 1. Водень низького тиску після детандера 6 адсорбується (поглинається) в термоадсорбційному акумуляторі водню 7. Водневий контур працює циклічно, коли акумулятори 2 і 7 виконують по черзі функцію то десорбера, то адсорбера, що забезпечується відповідним переключенням напрямку руху водню [Тимошевский Б.Г., Тимофеев В.И., Сирота А.А., Гаврилков А.В. Глубокая утилизация вторичных знергоресурсов с помощью гидридных систем // Судостроительная промышленность. - 1990. - Вып.13. - С.15-20]. Завдяки використанню теплоти, відведеної від газоподібного холодоагенту в додатковому охолоджувачі термодесорбційному компримуючому акумуляторі водню 2, отримують подвійний енергетичний ефект. По-перше, в термодесорбційному компримуючому акумуляторі водню 2 виділяється водень високого тиску, механічна енергія від розширення якого в детандері 6 застосовується для приводу компресора 1, тобто має місце додаткове виробництво механічної енергії. По-друге, завдяки додатковому охолодженню газоподібного холодоагенту високого тиску в охолоджувачі - термодесорбційному компримуючому акумуляторі водню 2 зменшується теплове навантаження на охолоджувач холодоагенту 3, а значить і енергетичні затрати на відведення теплоти в охолоджувачі 3. В результаті підвищується енергетична ефективність холодильної машини.