Спосіб роботи випарного конденсатора і випарний конденсатор для його здійснення

1 Спосіб роботи випарного конденсатора, переважно холодильних установок, який полягає у ВІДВОДІ теплоти перегріву і конденсації стиснутого холодильного агента двома потоками повітря, одним з яких відводять теплоту конденсації агента, використовуючи тепломасообмін з проміжним теплоносієм, а другим потоком повітря відводять теплоту перегріву пари за рахунок сухого теплообмі ну, який відрізняється тим, що до другого потоку повітря підмішують частину потоку повітря після відводу ним теплоти конденсації, при цьому ця відносна частина повітря може бути меншою 1 але більшою 0 2 Випарний конденсатор, переважно холодильних установок, у вигляді апарата єдиної конструкції, що складається з ділянок форконденсатора і основної секції конденсатора, розділених повітронепроникною перегородкою, системи циркуляції води 3 бака, насоса, зрошуючого пристрою, сепаратора вологи, заслінки та вікон вводу і виводу повітря, який відрізняється тим, що повітронепроникна перегородка виконана у вигляді пересувної заслінки 3 Випарний конденсатор за п 2, який відрізняється тим, що повітронепроникна перегородка має вікно 4 Випарний конденсатор за п 3, який відрізняється тим, що у ВІКНІ повітронепроникної перегородки встановлений сепаратор вологи Пропонується винахід, що відноситься до холодильної техніки, а конкретніше до способів та холодильного обладнання для конденсації холодильного агенту Випарні конденсатори використовують при роботі холодильних машин Холодильні машини являють собою термотрансформатори, які дозволяють одержувати як холод так і тепло, комплексне використання яких в одному технологічному процесі актуально Відомий випарний конденсатор, виготовлений у вигляді апарату єдиної конструкції, який складається з корпусу, піддона для води, насоса і вентилятора, основної секції конденсації агента, розташованими над нею зрошувального пристрою сепаратора вологи та секції форконденсатора (Патент України №20271 А, МКІ F28B 1/0,2 від 15 07 97 аналог) Спосіб роботи цього випарного конденсатора складається з відводу теплоти перегріву і конденсації стиснутого холодильного агенту потоком по вітря з використанням проміжного теплоносія Теплоту конденсації холодильного агенту безконтактного сприймає циркулюючий проміжний теплоносій, який за рахунок тепломасооюміну передає її повітрю що нагрівається і зволожується Потім це зволожене повітря безконтактно сприймає, теплоту перегріву стиснутого холодильного агенту і відводиться в навколишнє середовище Недоліками відомого технічного рішення є низька ефективність використання теплоти випарного конденсатора при необхідності використання його, наприклад, для сушіння продуктів Цей недолік обумовлений тим, що підігріте повітря на виході з випарного конденсатора відомої конструкції має велику ВОЛОГОМІСТКІСТЬ через взаємодію у процесі тепломасообміну з великою поверхнею води Це не дозволяє проводити процес сушіння достатньо ефективно Крім того, в результаті відносно великих витрат повітря, підняти його температуру до необхідного значення часто неможливо Відоме технічне рішення, в якому ліквідовані ці (21)2000063411 ( 2 2 ) 1 2 06 2 0 0 0 (24)17 03 2003 О (О ю ю недоліки Це спосіб роботи випарного конденсатора, переважно холодильних установок, який заключається у ВІДВОДІ теплоти перегріву і конденсації стиснутого холодильного агенту двома потоками повітря, одним з яких відводять теплоту конденсації агента використовуючи тепломасообмін з проміжним теплоносієм, а другим потоком повітря відводять теплоту перегріву пару за рахунок сухого теплообміну, і, не змішуючи їх, виводять з випарного конденсатора Відомий спосіб реалізується у випарному конденсаторі у вигляді апарата єдиної конструкції, що складається з ділянок фор конденсатора і основної секції конденсатора, системи циркуляції води з бака, насоса та зрошуючого пристрою, сепаратора вологи та вікон вводу і виводу повітря, при цьому ділянки форконденсатора і основної секції конденсатора розділені повітронепрониклою перегородкою і мають вікна вводу та виводу повітря ВІДПОВІДНО, а у ВІКНІ вводу повітря в ділянку форконденсатора вставлена заслінка (Рішення Держпатента України від 13 10 1999 про видачу патенту па винахід по заявці №98084239, МПК 6F28 В 1/02, від 04 08 1998 прототип) Випарний конденсатор працює таким чином Перегріті пари холодоагенту подають у форконденсатор, де знімається теплота перегріву потоком повітря, який поступає у зону де розташований фор конденсатор, при цьому пари охолоджуються до температури близької до температури насичення, а температура повітря підвищується Нагріте повітря відводиться споживачу в якості продукту, який корисно використовують Регулювання температури цього повітря проводять за рахунок зміни розташування заслінки Далі пари холодоагенту з форконденсатора попадають у основну секцію конденсації агенту де проходить конденсація агенту за рахунок теплообміну з водою, яка насосом подається до зрошувального пристрою і зрошує основну секцію конденсації агента Тешима конденсації через воду передасться другому потоку повітря, в якому, в результаті тепло масообміну з водою, вологовміст зростає Зволожене повітря подають через сепаратор вологи, де з нього виділяють краплі вологи, і виводять з апарату Відоме технічне рішення має той недолік, що не дозволяє проводити регулювання відносної вологи гарячого повітря, а також забезпечити достатньо економічну роботу холодильної установки при режимах коли відсутня потреба в гарячому сухому повітрі Цей недолік обумовлений тим, що як корисний продукту використовують тільки те повітря, яке отримують за рахунок нагріву в результаті сухого теплообміну повітря, що подають на вхід в апарат, тобто з параметрами навколишнього середовища При цьому відносна вологість є однозначною функцією параметрів його на вході в апарат і температури на виході з нього Для можливості регулювання відносної вологості повітря на виході з апарату, при сухому нагріві повітря необхідно міняти його вологовміст, чого неможливо досягти у відомих способі та пристрої Крім того, при великому навантаженні на випарний конденсатор, форконденсатор його може не забезпечити повного 54564 зняття перегріву агенту, і частина перегрітих парів агенту попаде в основну секцію конденсації агенту, а враховуючи що через зону цієї секції проходить тільки частина повітря, яку подає вентилятор, температура і тиск конденсація агента будуть підвищуватися що приведе до перевитрати енергії, яку потребляв холодильна установка Для підвищення економічності роботи холодильної установки до складу якої входить випарний конденсатор слід створювати умови, що забезпечують зниження температури конденсації Однією З таких умов може бути підвищення КІЛЬКОСТІ повітря, що подається у зони основної секції конденсації агенту та форконденсатора, а це потребує встановлювати більш потужні вентилятори Тому у випадках, коли відсутня необхідність у гарячому сухому повітрі доцільно все повітря що нагнітає вентилятор пускати послідовно через зони основної секції і форконденсатора, як це робиться в аналогу Крім того у разі коли необхідно підвищити вологість гарячого повітря, цього можна досягти за рахунок підмішування частини зволоженого повітря, що виходить із зони основної секції конденсації агента до частини повітря яке проходить через зону форконденсатора В основу винаходу покладена задача досягти можливість регулювання відносної вологості гарячого повітря, а також економічної роботи холодильної установки, до складу якої входить випарний конденсатор, при режимах роботи коли немає потреби в гарячому сухому повітрі, за рахунок підмішування частини зволоженого повітря, що виходить із зони основної секції конденсації агента до частини повітря яке проходить через зону форконденсатора Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі роботи випарного конденсатора, переважно холодильної установки, теплоту перегріву і конденсації холодильного агента відводять двома потоками повітря Одним потоком повітря відводять теплоту конденсації агента через проміжний теплоносій, а другим - теплоту перегріву пару за рахунок сухого теплообміну, при цьому до другого потоку повітря підмішують частину першого потоку повітря після відводу ним теплоти конденсації Відносна частина цього підмішуваного повітря, при необхідності, може змінюватись у межах від 1 доО Запропоновані технічні рішення дозволяють здобути позитивний ефект у вигляді можливості регулювання відносної вологості гарячого повітря, а також забезпечити більш економічну роботу холодильної установки, до складу якої входить запропоноване технічне рішення, при режимах коли знижена або відсутня потреба в гарячому повітрі Заявлений спосіб реалізується таким чином Як приклад розглядається випадок роботи аміачної холодильної установки у стандартному режимі, тобто температура випарювання холодильного агенту - 15°С, температура конденсації +35°С Перегріті пари холодильного агенту після стискування, при температурі близько (120-130)°С і тиску ~1,35МПа подають на конденсацію за рахунок теплообміну з повітрям Теплоту зняття перегріву і конденсації агенту 54564 сприймає теплоту конденсації холодильного агенту В зоні де встановлена основна секція конденсації агенту 5, він рухається проти току води (або водного розчину), яка зрошує основну секцію конденсації агенту Вода, яка подасться з бака 2 насосом 3 через зрошуючий пристрій 6 на основну секцію конденсації агенту 5, сприймає теплоту конденсації останнього і, за рахунок тепломасообміну з потоком повітря, обумовленого випарюванням частини води, передає теплоту конденсації холодильного агента цьому повітрю При цьому вологовміст повітря і його відносна вологість зростають Зволожене повітря подають через сепаратор вологи 10, де з нього видаляють краплі вологи, для зниження уносу води, і виводять з апарату через вікно 14 Для поповнення води, що уноситься потоком зволоженого повітря через вікно 14, передбачене доповнення бака 2 водою через трубопровід з вентилем 7 Через цей же вентиль передбачена можливість зливу води з апарату при необхідності його очистки Другий потік повітря через вікно 13 поступає у зону, де розташована секція форконденсатора 11, омиває останню і сприймає теплоту перегріву холодоагенту, в результаті чого температура холодоагенту знижується від (110 130)°С до температури конденсації агенту порядка (25 40)°С, а температура повітря підвищується, при цьому його відносна вологість зменшується Нагріте повітря відводиться споживачу через вікно 15 в якості корисного продукту, який використовують по призначенню Регулювання температури повітря провоЧастина зволоженого повітря, яке сприйняло дять за рахунок зміни положення заслінки 20 теплоту конденсації і не використана для підмішуПрикрив и зменшують КІЛЬКІСТЬ повітря, яке проховання до другого потоку повітря, яке направили в дить крізь вікно 13, в результаті чого температуру якості джерела теплової енергії споживачу, скидаповітря на виході ч вікна 15 підвищують, наближають у навколишнє середовище ючи и до температури агенту на вході в апарат В Одна з принципових схем випарного конденразі необхідності знизити температуру цього повісатора, для реалізації заявленого способу зобратря відкривають заслінку 20 Таким чином провожена на фіг 1а, 16 дять перерозподіл КІЛЬКОСТІ повітря, що паї пітне Випарний конденсатор складається з корпуса неї пили тор між потоками, які проходять у вікна 12 1, бака 2 для збору води, насоса 3, вентилятора 4, і 13 основної секції конденсації агенту 5, зрошуючого пристрою 6, трубопроводу з вентилем 7, повітряПри необхідності підвищити вологовміст, або непроникливої перегородки 8 з отвором 9 в якому відносну вологість повітря, яке підводять крізь вікрозташований сепаратор вологи 10, секції форконо 15 споживачу, повітронепроникливу перегороднденсатора 11, вікон 12,13 вводу повітря в апарат і ку 8 з отвором 9, в якому розташований сепаратор 14,15 виводу повітря з апарату Основна секція вологи 10, переміщують вліво, наприклад як покаконденсації агенту 5 і секція фор конденсатора 11 зано на Фіг 16 При цьому потік зволоженого повітпоєднані через вентилі 16 і 17 та трубопровід 18 ря, яке поступає крізь вікно 12 і сприйняло, за раМіж вентилями 16 і 17 при необхідності може бути хунок тепломасообміну з водою, теплоту встановлений масловіддільник 19, любої відомої конденсації агенту пісня сепаратора вологи, діконструкції, для відділення масла, яке часто знилиться па дві частини, одну з яких через вікно 14 жує тепловіддачу зі сторони холодоагенту при виводять і апарату Друга частина додається до конденсації останнього в секції 5 У ВІКНІ 13 встапотоку повітря, яке подають крізь вікно 13 і ствоновлена регулююча заслінка 20 рює суміш повітря, яке має більший вологовміст ніж початкове повітря па вході вентилятора 4 Ця Випарний конденсатор працює таким чином суміш повітря омиває секцію форконденсатора 11, Холодоагент проходить по контуру, який склапри цьому сприймає теплоту перегріву холодоагедається з форконденсатора 11, вентиля 16, трубонту і нагрівається Нагріте повітря має більш висопроводу 18, масловіддільника 19, де від нього ВІДкий вологовміст, тобто і відносну вологість, ніж у ДІЛЯЮТЬ частину масла, вентиля 17 і основної випадку коли повітронепрониклива перегородка 8 секції конденсації агента 5, і у скрапленому вигляді займала праве крайнє положення, як це зображепокидає апарат но на Фіг 1а Повітря двома потоками, крізь вікна 12 і 13 подають у апарат за допомогою вентилятора 4 у разі коли перегородка займає крайнє ліве положення, вона перекриває вікно 14 і весь потік Потік повітря, який поступає крізь вікно 12 відводять двома потоками повітря Теплоту конденсації - через проміжний теплоносій, воду (або водний розчин), який сприймає її від холодоагенту що конденсується, безконтактним способом, а потім, контактуючи його з одним потоком повітря, за рахунок тепломасообміну, останньому Повітря, в цьому потоку зволожується за рахунок випарювання частини води з проміжного теплоносія і нагрівається до температури ~ (27 30)°С Основну частину проміжного теплоносія, за винятком води що випарилась, рециркулюють знов для відводу теплоти конденсації До теплоносія періодично добавляють свіжу воду, щоб компенсувати втрати води при випаровуванні Теплоту зняття перегріву відводять за рахунок теплообміну з другим потоком повітря, який при цьому нагрівається до температури (50 90)°С Цей потік повітря направляють споживачу Для можливості забезпечення регулювання відносної вологості повітря в цьому потоці до нього добавляють частину зволоженого повітря з потоку, яким відводять теплоту конденсації агента При цьому відносна частина цього повітря може змінюватись від 0 до 1 У випадку коли частка зволоженого повітря, що підмішують до другого потоку дорівнює 0 спосіб роботи випарного конденсатора перетворюється у спосіб роботи згідно прототипу, а у разі, коли ця частина стає рівною 1, та ще й КІЛЬКІСТЬ повітря у другому потоці до підмішування до нього першого, дорівнює-0 то спосіб роботи випарного конденсатора перетворюється у спосіб роботи випарного конденсатора згідно аналогу повітря, що подається крізь вікно 12, після сприймання теплоти конденсації, додається до потоку повітря, яке подають крізь вікно 13 В тому разі коли закривають заслінку 20, КІЛЬКІСТЬ повітря, що проходить крізь вікно 13 дорівнює 0 і апарат перетворюється у апарат, згідно опису аналогу Такий режим роботи доцільно використовувати коли відсутня потреба у гарячому повітрі При цьому все повітря, яке нагнітається у апарат за допомогою вентилятора 4 використовується для відводу тепла конденсації і зняття перегріву холодильного агенту, як у аналогу, що дозволяє декілька знизити температуру конденсації агенту, або, при збереженні температури конденсації на такому ж рівні як 54564 8 у прототипі, зменшити витрату повітря, що нагнітає вентилятор, а все це дозволяє знизити витрати енергії, яку споживає працююча холодильна установка на якій використовують запропоноване технічне рішення Таким чином, запропоновані спосіб роботи випарних конденсаторів і випарний конденсатор для його здійснення дозволяють проводити регулювання відносної вологості гарячого повітря, яке корисно використовують, а також забезпечити більш економну роботу холодильної установки, до складу якої входить запропоноване технічне рішення при режимах роботи коли знижена, або відсутня потреба в гарячому повітрі а ФІГ.16 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24