Спосіб переносу тепла в транспортній установці кондиціонування повітря і пристрій для його здійснення

1 Спосіб переносу тепла в транспортній установці кондицюнування повітря, що включає ежекцію пари основного робочого тіла парами додаткового робочого тіла, подачу їх у зону теплообміну, охолодження пари, що утворюється, і їхній наступний ВІДВІД, який відрізняється тим, що пару додаткового робочого тіла одержують випаруванням рідини вихлопними газами двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), а суміш пари холодоагенту і додаткового робочого тіла направляють у навколишнє середовище, при цьому здійснюють подачу додаткового й основного робочого тіла ВІДПОВІДНО в зони паротворення і теплообміну, роздільно і одноразово - до включення в роботу ДВЗ, а при температурі навколишнього середовища нижче встановленої здійснюється тільки подача додаткового робочого тіла в зону паротво рення 2 Спосіб переносу тепла по п 1, який відрізняється тим, що як основний і додатковий робочі тіла використовують воду 3 Спосіб переносу тепла по п 1, який відрізняється тим, що регулюють тиск у зоні паротворення шляхом скидання частини пари в навколишнє середовище як у режимі охолодження, так і в режимі опалення 4 Транспортна установка кондицюнування повітря, що містить випарник з вентилятором і магістраль вихлопних газів ДВЗ, сполучену за допомогою трубопроводу з запірним пристроєм з ежектором, яка відрізняється тим, що установка комплектується генератором пари, сполученим трубопроводами з запірними пристроями з робочим соплом ежектора і випарником і безпосередньо - з магістраллю вихлопних газів ДВЗ, при цьому випарник сполучений з камерою змішання ежектора і з трубопроводом, що зв'язує ежектор з генератором пари, а вихідне сопло ежектора сполучено з навколишнім середовищем, причому у випарнику і генераторі пари виконані заправні отвори з герметичними знімними кришками 00 ю Винахід відноситься до установок кондицюнування повітря, переважно транспортного типу Відомий спосіб переносу тепла в транспортній установці кондицюнування повітря (ТУКП) [1], шляхом подачі рідкого холодоагенту й оброблюваного повітря в зону теплообміну, паротворення холодоагенту з охолодженням оброблюваного повітря і відводу пари холодоагенту Як холодоагент використовують рідке паливо двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) транспортного засобу Недоліком відомого способу є вузька область застосування, тому що мається можливість реалізації тільки режимів охолодження Відомий спосіб переносу тепла в ТУКП [2 прототип], що включає ежекцію пари основного робочого тіла парами додаткового робочого тіла, подачу їх у зону теплообміну, охолодження пари, що утворюється, і їхній наступний ВІДВІД Недоліком відомого способу-прототипу також є вузька область застосування - можливість реалізується тільки режимом опалення Відома ТУКП [1], що включає повітровід із установленими послідовно вентилятором і випарником, ступінчастим теплообмінником з автономним сопловим вводом повітря в кожну вихрову ступінь Недоліком відомого ТУКП є вузька область застосування, тому що вона використовується тільки в системах охолодження транспортних засобів Відома ТУКП [2-прототип], що містить випарник з вентилятором і магістраль вихлопних газів ДВЗ, сполучену за допомогою трубопроводу з запірним пристроєм з ежектором 47758 Недоліком відомого пристрою-прототипу є вузька область застосування - робота тільки в системах опалення транспортних засобів В основу винаходу поставлена задача створення способу переносу тепла в ТУКП і пристрою для його здійснення, широка область застосування яких досягається реалізацією розімкнутого періодичного пароежекторного холодильного циклу з роздільними - основним (холодоагент) і додатковим робочими тілами, а за рахунок цього з'являється можливість, у залежності від потреби, забезпечувати режими опалення й охолодження повітря в транспортному засобі Поставлена задача винаходу в частині способу розв'язується за рахунок того, що пари додаткового робочого тіла одержують випарюванням рідини вихлопними газами ДВЗ, а суміш пари холодоагенту і додаткового робочого тіла направляють у навколишнє середовище, при цьому здійснюють подачу додаткового й основного робочого тіла, ВІДПОВІДНО в зони паротворення і теплообміну, роздільно й одноразово - до включення в роботу ДВЗ, а при температурі навколишнього середовища нижче встановленої здійснюється тільки подача додаткового робочого тіла в зону паротворення Задача винаходу в частині способу розв'язується і за рахунок того, що а) у якості основного і додаткового робочого тіла використовують воду, б) регулюють тиск у зоні паротворення шляхом скидання частини пари в навколишнє середовище, як у режимі охолодження, так і в режимі опалення У частині пристрою поставлена задача винаходу розв'язується за рахунок того, що установка укомплектована генератором пари, сполученим трубопроводами з запірними пристроями з робочим соплом ежектора і випарником і безпосередньо - з магістраллю вихлопних газів ДВЗ, при цьому випарник сполучений з камерою змішання ежектора і з трубопроводом, що зв'язує ежектор з генератором пари, а вихідне сопло ежектора сполучено з навколишнім середовищем, причому у випарнику і генераторі пари виконані заправні отвори з герметичними знімними кришками Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак і технічним результатом, що досягається, у якості якого виступає можливість, у залежності від потреби, забезпечувати режими опалення й охолодження повітря в транспортному засобі, полягає в наступному Ознака "пари додаткового робочого тіла одержують випарюванням рідини вихлопними газами ДВЗ" указує на джерело тепла при реалізації циклу пароежекторной холодильної машини Ознака "суміш пар холодоагенту і додаткового робочого тіла направляють у навколишнє середовище" указує на розімкнення пароежекторного холодильного циклу, тобто на відсутність циркуляції робочого тіла У замкнутій пароежекторній холодильній машині необхідний конденсатор пари холодоагенту і робочого тіла Наявність конденсатора значно збільшує металоємність ТУКП, що обмежує область застосування на транспорті Розімкнення пароеже кторного циклу дозволяє підвищити стабільність роботи ежекторної системи, що залежить від величини відношення тиску на вході (паротворення) і виході (атмосферний тиск) Ознаку "здійснюють подачу додаткового й основного робочого тіла роздільно й одноразово до включення в роботу ДВЗ" вказує на підготовку до роботи способу, що заявляється, у режимі охолодження Ознака "при температурі навколишнього середовища нижче встановленої здійснюється тільки подача додаткового робочого тіла в зону паротворення" указує на підготовку до роботи способу режиму, що заявляється, опалення Ознака "у якості основного і додаткового робочого тіла використовують воду" указує на можливість безпечного використання способу, що заявляється, у широкому спектрі транспортних засобів Ознаку "регулюють тиск у зоні паротворення шляхом скидання частини пари в навколишнє середовище, як у режимі охолодження, так і в режимі опалення" указує на можливість безпечної експлуатації ТУКП, що реалізує спосіб, що заявляється, у широкому діапазоні температур навколишнього середовища (зима - літо) і при різних енергетичних режимах роботи ДВЗ У частині пристрою ознака "установка комплектується генератором пари, сполученим трубопроводами з запірними пристроями з робочим соплом ежектора і випарником і безпосередньо - з магістраллю вихлопних газів ДВЗ" вказує на можливість пере направлення потоку додаткового робочого тіла в залежності від потреби - охолодження або опалення транспортного засобу Ознака "випарник сполучений з камерою змішування ежектора і з трубопроводом, що зв'язує ежектор з генератором пари" вказує на можливість роботи ТУКП як у режимі охолодження, коли пари холодоагенту відкачуються з випарника за допомогою ежекторної системи, так і в режимі опалення, коли у випарник, навпаки, надходять пари додаткового робочого тіла Ознака "вихідне сопло ежектора сполучено з навколишнім середовищем" указує на розімкнення пароежекторного циклу Ознака "у випарнику і генераторі пари виконані заправні отвори з герметичними знімними кришками" указує на періодичну роботу ТУКП На фіг приведена схема ТУКП, що реалізує спосіб переносу, що заявляється, тепла Пристрій містить повітровід 1, що має вихід у кабіну транспортного засобу У повітроводі 1 установлений випарник 2 і нагнітальний вентилятор З Випарник 2 частково заповнений основним робочим тілом 4 і має заправний отвір, закритий герметичною знімною кришкою 5 ТУКП містить також генератор пари 6, встановлений у вихлопній трубі 7 ДВЗ транспортного засобу Генератор пари 6 частково заповнений додатковим робочим тілом 8 і має заправний отвір з герметичною знімною кришкою 9 Генератор пари зв'язаний магістраллю 10 із пристроєм скидання тиску 11 Випарник 2 і генератор 6 зв'язані між собою трубопроводами 12 і 13, на яких установлені запірні пристрої, ВІДПОВІ 47758 дно 14 і 15 ТУКП містить ежеісгорний пристрій 16, робоче сопло якого зв'язано трубопроводом 17 з верхньою частиною генератора пари 6, а камера змішання - трубопроводом 18 з верхньою частиною випарника На трубопроводах 17 і 18 також маються запірні пристрої, ВІДПОВІДНО 19 і 20 Трубопровід 15 зв'язує нижню частину випарника 2 з нижньою частиною генератора пари 6 В усіх випадках (варіантах) роботи ТУКП випарник 2 розташовується вище генератора 6 Теплоносієм для випарника і генератора пари служить вода Розглянемо роботу ТУКП У теплий час року або доби необхідно забезпечити охолодження кабіни транспортного засобу До початку роботи ДВЗ у випарник і генератор пари заливається деяка необхідна КІЛЬКІСТЬ ВОДИ ДОСВІД роботи підказує, що холодильні схеми з ежекторними пристроями [3] повинні мати співвідношення приблизно 1/10 (випарник-генератор) Після заправлення генератор 6 і випарник 2 герметизуються кришками, ВІДПОВІДНО 9 і 5 При цьому запірні пристрої 14 і 15 на трубопроводах 12 і 13 закриті При роботі ДВЗ вихлопні гази, проходячи по трубі 7, обігрівають генератор 6 і викидаються далі в навколишнє середовище Володіючи досить високим температурним потенціалом (близько 150 125°С), вихлопні гази забезпечують інтенсивне паротворення додаткового робочого тіла в генераторі 6 Пари, що утворяться, по трубопроводу 17 надходять у робоче сопло ежектора 16 Проходячи через камеру змішання ежектора, пари теплоносія забезпечують у ній розрідження При цьому розрідження досягається й у випарнику 2 при температурі 5 7°С Досвід практичного застосування холодильних ежекторних схем показує, що для цього повинна бути досягнута величина абсолютного тиску близько 0,01 бар При включенні вентилятора 3 повітря, проходячи по повітроводу 1, прохолоджується за рахунок теплообміну зі стінками випарника 2 і подається в кабіну транспортного засобу Пари води з випарника 2 і генератори 6 виводяться через ежекторний пристрій 16 у навколишнє середовище Ріст тиску в генераторі пари 6 щодо деякого фіксованого за рахунок нерівномірності роботи ДВЗ приводить до спрацьовування пристрою скидання тиску 11,і тиск підтримується на заданому рівні Таким чином, забезпечується робота ТУКП у режимі охолодження У холодний час чи року доби потрібно забезпечити обігрів кабіни транспортного засобу До початку роботи ДВЗ проводять заправлення водою тільки генератор пари 6 Заправлення може бути зроблена через випарник 2, тому що в режимі обігріву запірні пристрої 14 і 15 на трубопроводах 12 і 13 відкриті Вентилі 19 і 20 на трубопроводах 17 і 18 закриті При включенні ДВЗ відбувається обігрів генератора 6 з паротворенням Пари по трубопроводу 12 надходять у випарник 2 Випарник 2 обдувається холодним потоком повітря Відбувається конденсація пар з виділенням теплоти паротворення, що йде на обігрів повітряного потоку Тепле повітря по повітроводу 1 надходить у кабіну транспортного засобу, а конденсат стікає по трубопроводу 13 у генератор пари 6 Позаштатний ріст тиску в генераторі пари б викликає спрацьовування пристрою скидання тиску 11 Таким чином, забезпечується режим обігріву кабіни транспортного засобу в холодний час року або доби Розглянемо питання практичного використання ТУКП на транспортних засобах Найбільш складним питанням при практичному використанні способу, що заявляється, і пристрою ТУКП буде КІЛЬКІСТЬ теплоносія, яку потрібно заправляти в початковий період У режимі обігріву це питання не виникає, тому що реалізується замкнутий випарно-конденсаційний цикл Розрахунки показують, що для забезпечення 1кВт холоду протягом 8 годин роботи ТУКП на воді необхідно заправити 13 літрів у випарник 2, а з огляду на співвідношення 1/10, додатково 130 літрів у генератор 6 Загальний об'єм заправлення буде складати 143 літра, але при роботі буде знижуватися Очевидно, що найбільш доцільно буде використовувати запропоноване ТУКП на тракторах, комбайнах, великовантажних автомобілях, залізничному транспорті і морських судах Слід зазначити, що в режимі обігріву для регіонів крайньої ПІВНОЧІ варто використовувати як теплоносій антифриз До позитивних сторін роботи ТУКП, який заявляється, можна віднести стабільність роботи ежекторного пристрою 16, що досягається з боку генератора 6 скиданням тиску нагнітання в навколишнє середовище через пристрій 11 і, отже, стабілізацією На виході 16 підтримується строго фіксований тиск, рівний атмосферному Список використаних джерел 1 А с 390337 СССР, МКИ F 25 В 19/00, В 62 D 64/04 Транспортное холодильное устройство /А И Азаров, В П Пацановский, А М Фурлетов и НА Григоренко, Заявл 12 071971, Опубл 11 07 1973, БИ №30 2 А с СССР №1047734, МКИ В 60 Н 1/02, В 61 D 27/00 Отопительная установка автономного рефрижераторного вагона /Е Т Бартош, КФ Аксенов, В С Сорокин, Заявл 01041982, Опубл 15 10 1983 БИ №38-прототип 3 Сильман М А, Шумелишский М Г Пароводяные эжекторные холодильные машины -М Легкая и пищевая промышленность, 1984 -272с 47758 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71