Повітряна холодильна машина крайнюка

Повітряна холодильна машина, що містить детандер-компресор, оснащений каналом для відведення високого тиску, а також компенсаційний ступінь стиснення повітря, яка відрізняється тим, 3 дера компресора, спрощення конструкції компенсаційного ступеня стиску, завдяки чому знижуються вартість виготовлення і експлуатації установки, підвищується її надійність і ресурс. Поставлене завдання досягається тим, що в повітряній холодильній машині, що містить детандер-компресор, постачений каналом для відведення високого тиску, а також компенсаційний ступінь стиснення повітря, відповідно до корисної моделі, детандер-компресор виконано у вигляді каскадного обмінника тиску і компенсаційний ступінь стиску повітря також виконано у вигляді каскадного обмінника тиску з патрубками для відведення і підведення високого тиску, в останньому з яких розміщене джерело підведення теплоти, причому канал для відведення високого тиску і патрубок для відведення високого тиску підключені до вхідного тракту циркуляційного вентилятора, вихідний тракт якого підключений до патрубка для підведення високого тиску. Виконання детандер-компресора у вигляді каскадного обмінника тиску, що характеризується більше високим ККД обмінних процесів відносно хвильового обмінника тиску, дозволяє значно збільшити частку стисненого у детандер-компресорі повітря (до 60% загальної витрати холодоагенту), завдяки чому знижуються витрати енергії на стиснення повітря в компенсаційному ступені, що супроводжується зниженням загальних енерговитрат на здійснення робочого циклу повітряної холодильної машини. Крім того, виконання детандер-компресора у вигляд каскадного обмінника тиску підвищить надійність пристрою і спростить його конструкцію через значно більш низькі частоти обертання ротора каскадних обмінників тиску (2000...3000мін-1) відносно частоти обертання ротора хвильового обмінника тиску (8000... 12000мін-1). У свою чергу, зниження витрати повітря, що нагнітається компенсаційним ступенем, розкриває можливість використання як компенсаційного ступеня каскадного обмінника тиску, відмовившись від дорогого і недостатньо надійного приводного нагнітача. Розміщення джерела підведення теплоти у патрубку для підведення високого тиску дозволить здійснити робочий цикл каскадного обмінника тиску компенсаційного ступеня за рахунок використання теплової енергії і, отже, значно знизити витрати механічної енергії в загальному циклі повітряної холодильної машини. У цьому випадку витрати механічної енергії обмежуються споживанням приводів циркуляційних вентиляторів. Виконання компенсаційного ступеня стиску повітря у вигляді каскадного обмінника тиску дозволить відмовитись від використання я основного енергетичного джерела робочого циклу повітряної холодильної машини дорогої механічної енергії, застосовуючи більше доступну теплову енергію. Підключення каналу для відведення високого тиску і патрубка для відведення високого тиску до вхідного тракту циркуляційного вентилятора, до вихідного тракту якого підключений патрубок для підведення високого тиску, дозволяє здійснити циркуляцію повітря в контурах високого тиску обох 44210 4 каскадних обмінників тиску за допомогою одного циркуляційного вентилятора, що сприятиме спрощенню конструкції і підвищенню надійності повітряної холодильної установки. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена повітряна холодильна машина Крайнюка, що містить каскадний детандеркомпресор виконаний у вигляді каскадного обмінника тиску 1, постачений ротором 2 з комірками 3, каналами для підведення 4 і відведення 5 низького тиску, сполученими з холодильною камерою 6, каналом 7 для підведення високого тиску з розміщеним у ньому охолоджувачем повітря 8 і каналом 9 для відведення високого тиску, підключеним до вхідного тракту 10 циркуляційного вентилятора 11. Каскадний обмінник компенсаційного ступеня 12, постачений ротором 13 з комірками 14, патрубками для підведення 15 і відведення 16 низького тиску, сполученими з атмосферою, патрубками для відведення 17 і підведення 18 високого тиску, в останньому з яких розміщене джерело підведення теплоти 19, причому патрубок 17 сполучений з вхідним трактом 10 циркуляційного вентилятора 11, а патрубок 18 - з вихідним трактом 20 циркуляційного вентилятора 11. У каналі 5 для відведення низького тиску каскадного детандер-компресора 1 розміщений продувний вентилятор 21, а в патрубку 15 підведення низького тиску каскадного обмінника компенсаційного ступеня стиску 13 розміщений вентилятор 22. Повітряна холодильна установка Крайнюка працює наступним чином. У процесі обертання ротора 2 каскадного детандер-компресора 1 із частотою 2000-3000 хв-1 стиснене і попередньо охолоджене в охолоджувачі повітря 8 через канал 7 для підведення високого тиску надходить у комірки 3, де, розширюючись, стискає повітря, що надходить у комірки 3 з холодильної камери 6 через канал 4 для підведення низького тиску. Охолоджене до температури нижчу за температуру навколишнього середовища повітря через канал 5 для відведення низького тиску за допомогою продувного вентилятора 21 направляється у холодильну камеру 6, у якій відбирає тепло від охолоджуваного об'єкта, а стиснене в комірках 3 повітря направляється у канал 9 для відведення високого тиску. Масова витрата стисненого таким чином у детандер-компресорі 1 повітря становить 50-60% загальної витрати холодоагенту. Дефіцит витрати холодоагенту в контурі високого тиску детандеркомпресора 1 компенсується роботою каскадного обмінника компенсаційного ступеня стиску повітря 12. Стиснене повітря з каналу 9 для відведення високого тиску надходить у вхідний тракт 10 циркуляційного вентилятора 11, де змішується з повітрям, що надходить із компенсаційного ступеня 12 через патрубок 17 для відведення високого тиску. У циркуляційному вентиляторі 11 тиск загального потоку підвищується до рівня, достатнього для подолання гідроопору складених елементів двох паралельно підключених контурів високого тиску детандер-компресора 1 (канал 7 з охолоджувачем 8, канал 9 і проточний сегмент ротора 2 між кана 5 44210 лами 7 і 9) і компенсаційного ступеня 12 (патрубок 18 із джерелом підведення теплоти 19, патрубок 17 і проточний сегмент ротора 13 між патрубками 17 і 18). З вихідного тракту 20 циркуляційного вентилятора 11 одна частина загального потоку повітря направляється в охолоджувач повітря 8, а інша - у джерело підведення теплоти 19. Підігріте у джерелі підведення теплоти 19 повітря через патрубок 18 для підведення високого тиску надходить у комірки 14 ротора 13 (який обертається із частотою 2000-3000хв-1) каскадного обмінника компенсаційного ступеня 12, де в результаті здійснення робочого процесу каскадного обміну енергією стискає свіжий заряд, що надходить у комірки 14 з атмосфери через патрубок 15 під дією вентилятора 22. Віддавши значну частину потенційної енергії стискаюче повітря через патрубок 16 для відведення низького тиску відводиться у атмосферу, а стиснене у роторі 13 компенсаційного ступеня 12 повітря через патрубок 17 для відведення високого тиску надходить у вхідний тракт 10 циркуляційного вентилятора 11. Робочий цикл і нагнітання повітря компенсаційного ступеня 12 здійснюється в основному за рахунок підведення теплової енергії, яка підводиться джерелом підведення теплоти 19. На при Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 вод роторів 2 і 13, а також продувних вентиляторів 21 і 22 витрачається незначна кількість механічної енергії. Основним споживачем механічної енергії в пристрої, що заявляється, є циркуляційний вентилятор 11, однак сумарні витрати механічної енергії на привод всіх елементів системи в кілька разів нижче кількості теплоти, що підводиться джерелом 19. Тому основним енергетичним джерелом здійснення робочого циклу повітряної холодильної установки каскадного обміну тиском є теплова енергія. Завдяки високій ефективності каскадних обмінників тиску у складі детандер-компресора 1 і компенсаційного ступеня 12 робота повітряної холодильної машини Крайнюка характеризується високим ККД, що в сполученні з можливістю використання будь-якого джерела підведення теплоти спричиняє невисокі витрати на виробництво холоду. Простота конструкції компенсаційного ступеня 12, виконаної у вигляді каскадного обмінника тиску, поряд з невисокими вимогами до точності виготовлення і балансуванню деталей детандеркомпресора 1 і компенсаційного ступеня 12 через невисоку частоту обертання їхніх роторів 2 і 13 визначає невисоку вартість виготовлення і високу надійність повітряної холодильної машини. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601