Спосіб роботи холодильної машини з компресорним агрегатом двоступінчастого стискання холодильного агента

1 Спосіб роботи холодильної машини з компресорним агрегатом двоступінчастого стискання холодильного агента, що заключається в випаровуванні рідинного холодильного агента в випарнику, послідовного стискання його пари компресорами ступеня низького та високого тиску до тиску конденсації, конденсації и з наступним розділенням рідини на два потоки, основний з яких дросе Пропонується технічне рішення що відноситься до холодильної техніки, а конкретніше до способів роботи багатоступінчастих холодильних машин з компресорними агрегатами багатоступеневого стискання Відомий спосіб роботи холодильної машини з компресорним агрегатом багатоступеневого стискання, що складається з поєднаних трубопроводами компресорів ступенів низького та проміжного тиску, проміжних сосудів, ступені високого тиску, конденсатора, випарника, дроселюючих вентилів та запірної арматури Найбільш поширеними являються двохступінчасті холодильні машини (Холодильные машины /Под редакцией И А Сакуна, Л Машиностроение, 1985 506с С 73 - аналог) Двоступінчаста парокомпресійна холодильна машина працює таким чином Пару холодильного агенту, що утворюють у випарнику, перегрівають у трубопроводі, який з'єднує випарник із входом у компресор ступені низького тиску де їх стискують до проміжного тиску і направляють к проміжний сосуд Тут нагріту при КОМПРЕСОРНИМ АГРЕГАТОМ ДВО люють до тиску випаровування і подають у випарник, а другий, допоміжний, дроселюють до проміжного тиску, що відповідає тиску нагнітання в ступені низького тиску, який відрізняється тим, що при ЗМІНІ тиску конденсації або (та) випаровування проміжний тиск встановлюють в межах близько до середньогеометричного значення між тиском випаровування та конденсації, зміною об'ємів пари, що стискають в одиницю часу компресорами низького та високого ступенів, змінюючи КІЛЬКІСТЬ включених до кожного із ступенів компресорів 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що при ЗМІНІ тиску конденсації або (та) випаровування проміжний тиск встановлюють зміною об'ємів пари, що стискають в одиницю часу компресорами низького та високого ступенів, змінюючи число обертів компресорів, підключених до кожного із ступенів стисканні пару охолоджують до проміжної температури, що визначається проміжним тиском (звичайно ця температура дорівнює, або близька до рівноважної температури конденсації холодильного агенту при проміжному тиску) за рахунок відводу теплоти у навколишнє середовище та випаровування частини рідини холодильного агенту, що знаходиться в проміжному сосуді і разом з парою що створена в проміжному сосуді всмоктують компресором ступені високого тиску, який стискує її до тиску що визначається температурою конденсації і нагнітає до конденсатора У конденсаторі пару холодильного агенту конденсують, а створену рідину переохолоджують за рахунок відводу теплоти в навколишнє середовище Рідину, що виходить із конденсатора, розділяють на два потоки перший переохолоджують у змійовику проміжного сосуду за рахунок випаровування рідини в ємності проміжного сосуда, а другий дроселюють у регулюючому вентилі до проміжного тиску в парорідинну суміш і подають у цю ємність, де розділяють її на рідину і пару Рідина в проміжному сосуді випаро о 1 О (О ю 54607 вується за рахунок відводу теплоти перегріву патини рідини холодильного агенту, що знаходиться ри, що подається із компресора ступені низького в проміжному сосуді і разом з парою що створена тиску, а також теплоприпливів з навколишнього к проміжному сосуді всмоктують циліндрами стусередовища, а получену при цьому пару всмоктупені високого тиску компресора, де стискують її до ють компресором ступені низького тиску Перетиску що визначається температурою конденсації і охолоджену рідину холодильного агенту із змійонагнітають до конденсатора У конденсаторі пару вика дроселюють у регулюючому вентилі до тиску холодильного агенту конденсують, а створену рівипарника і парорідинну суміш подають у випардину переохолоджують за рахунок відводу теплоти ник, де рідина випаровується, генеруючи холод на и навколишнє середовище Рідину що виходить із температурному рівні, що визначається тиском конденсатора розділяють на два потоки перший випаровування для конкретного виду холодильнопереохолоджують у змійовику проміжного сосуду го агента за рахунок випаровування рідини в ємності проміжного сосуда, а другий дроселюють у регулюючоНедоліками відомого способу роботи холодиму вентилі до проміжного тиску в парорідинну сульної машини є великі витрати енергії при роботі її міш і подають у цю ємність де розділяють на в режимах, яга відхиляються від розрахункових, а рідину і пару Рідина в проміжному сосуді випаротакож при ЗМІНІ потрібної холодовидатності вується за рахунок відводу теплоти перегріву паЦе обумовлено відомим фактом, що найбільш ри, що подається із циліндрів ступені низького тисекономічний режим роботи, наприклад багатостуку компресора, та теплоприпливів з пінчастої парокомпресійної холодильної машини, навколишнього середовища, а створену при цьому забезпечується тоді коли підвищення тиску в кожпару всмоктують циліндрами ступені низького тисній із ступенів однакове, тобто коли проміжний ку компресора Переохолоджену рідину холодильтиск визначається як середньогеометричний між ного агенту із змійовика дроселюють у регулюютиском конденсації Рк і випаровування Ро холодичому вентилі до тиску випарника і парорідинну льного агенту суміш подають у випарник, де рідина випаровуєтьПроміжний тиск Рпр у проміжному сосуді існуюся, генеруючи холод на температурному рівні що чої, наприклад, двоступінчастій парокомпресійній визначається тиском випаровування для конкретхолодильній машині визначається об'ємами VhB і ного виду холодильного агента VhH, що описують ВІДПОВІДНО поршні вибраних компресорів ступенів високого та низького тиску При зниженні температури навколишнього се(інколи ступінь низького тиску виконують з ротаредовища, тобто зниженні тиску конденсації, а ційних та гвинтових , а високого з поршньових також при зменшенні теплового навантаження на компресорів) Ці компресори підібрані по розрахухолодильну машину (тобто Qo) проміжний тиск у нковим фіксованим режимам При ПОСТІЙНІЙ КІЛЬпромсосуді може зменшитися значно більше ніж КОСТІ обертів компресорів VhB і VhH практично не це потрібно для забезпечення мінімальної витрати змінюються Крім того регулювання холодовидатенергії, тобто суттєво відхилиться від оптимальної ності може бути досягнуто за рахунок зупинки ховеличини, яка визначається як середньогеометрилодильної машини Але регулювання двоступенечна між Р к та Ро вої холодильної установки засобом "пуск"Недоліком відомого технічного рішення є "зупинка" неефективне тому що воно складне та додаткові витрати енергії при роботі холодильної довготривале машини в режимах, які відхиляються від розрахункових, а також при ЗМІНІ потрібної холодовидатноВідома парокомпресійна двоступінчаста холості, та невеликий діапазон можливого регулювання дильна машина що складається з двоступінчастопроміжного тиску Крім того відома холодильна го багатоциліндрового компресора в якому частимашина, що працює за відомим способом, як і в на циліндрів працює при низькому тиску, а інша описаному раніше технічному рішенні, не дозволяє частина при високому Звичайно витримують співпроводити ефективне регулювання холодовидатвідношення КІЛЬКОСТІ циліндрів низької та високої ності при ЗМІНІ теплового навантаження об'єкту, ступенів 3 1 Циліндри високої ступені компресора що обслуговують цією машиною мають пристрій для віджиму клапанів, що забезпечує, при необхідності, зменшення холодовидатноВ основу винаходу поставлена задача зменсті компресорів (Холодильные аммиачные моторшення витрати енергії при стисканні пари холодикомпрессорные агрегаты АО «ЧКД-Хоцень» (Чельного агенту при роботі в режимі що відхиляється хия) - Холодильная техника 1996, №6 с 36 - провід розрахункового, а також при ЗМІНІ теплового тотип) навантаження объекту, який обслуговує двоступінчаста холодильна машина Парокомпресійна двоступінчаста холодильна машина працює таким чином Поставлена задача вирішується за рахунок тоПару холодильного агенту, що кипить у випарго, що в запропонованому технічному рішенні кожнику, перегрівають у трубопроводі, який з'єднує на з ступенів низького та високого тиску складавипарник із входом у циліндри ступені низького ються з кількох скомутованих у паралельну роботу тиску компресора де їх стискують до проміжного компресорів, при цьому проміжний тиск встановтиску і направляють в проміжний сосуд Тут нагріту люють в оптимальних межах при кожній ЗМІНІ тиску при стисканні пару охолоджують до проміжної теконденсації та випаровування обумовлених змімператури, що визначається проміжним тиском ною необхідної холодовидатності, а також зміною (звичайно ця температура дорівнює рівноважній параметрів навколишнього середовища шляхом температурі конденсації холодильного агенту при зміни КІЛЬКОСТІ включених в роботу компресорів проміжному тиску) за рахунок відводу теплоти у низької та високої ступенів стискання, а також, при навколишнє середовище або випаровування часнеобхідності прецизюнного (точного, плавного) регулювання, зміни КІЛЬКОСТІ обертів їх Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в запропонованому способі роботи холодильної машини з компресорним агрегатом двоступінчастого стискання проміжний тиск встановлюють в оптимальних межах зміною об'ємів описаних поршнями компресорів низької та високої ступенів Для цього проводять зміну КІЛЬКОСТІ підключених в кожну ступінь компресорів, а також зміну КІЛЬКОСТІ обертів компресорів підключених до кожної з ступенів Заявлене технічне рішення з переглянутих літературних джерел нам не відоме, дозволяє здобути позитивний ефект у вигляді скорочення енерговитрат за рахунок забезпечення роботи холодильної машини з компресорним агрегатом двоступінчастого стискання в оптимальних режимах при ЗМІНІ параметрів навколишнього середовища, а також при ЗМІНІ ХОЛОДИЛЬНОГО навантаження об'єкта де використовують цю холодильну машину Заявлений спосіб реалізується таким чином Як приклад розглядається випадок роботи аміачної холодильної машини з компресорним агрегатом двоступінчастого стискання холодовидатністю 15,8кВт, що працює в режимі Т0=233К, Тк=303К, ТПР=263К Одна з принципових схем холодильної машини зображена на фіг Холодильна машина складається з декількох, наприклад п'яти компресорів 1, 2, 3, 4, 5 які стороною всмоктування через послідовно встановлені вентилі 6, 7, 8, 9 і 10 параллельно поєднані з виходом з випарника 11, а нагнітальною через вентилі 12, 13, 14, 15, 16 з входом в охолоджувач 17, вихід з якого трубопроводом 18 поєднаний з проміжним сосудом 19, що має змійовик 20, який через регулюючий вентиль 21 поєднаний з випарником 11, а трубопроводом 22 з виходом із конденсатора 23 Вихід із конденсатора 23 через соленоїдний 24 і регулюючий 25 вентилі поєднаний також з проміжним сосудом 19, верхня частина якого поєднана через вентилі 26, 27, 28 з всмоктуючою стороною, наприклад трьох, компресорів 29, ЗО, 31 нагнітальна сторона яких через вентилі 32, 33, 34 поєднана із входом в конденсатор 23 Всі компресора при необхідності прецизійного регулювання режиму роботи можуть бути оснащені електродвигунами з змінним числом обертів, які на рис не показані Холодильна машина працює таким чином Зріджений холодильний агент, Оміак, який виходить при температурі Тк=300К і тиску Рк=1,19МПа з конденсатора 23 розділяють на два потоки перший у КІЛЬКОСТІ G0=0,01284Kr/c подають у змійовик 20 проміжного сосуду 19 де переохолоджується до температури Тпр+(3 5)°С, другий з витратою Gi=0,00294Kr/c проходить через солено 54607 їдний вентиль 24, дроселюється в регулюючому вентилі 25 до проміжного тиску Рпр=0,296МПа і парорідинну суміш подають у проміжний сосуд 19 Переохолоджений холодоагент дроселюють в регулюючому вентилі 21 до тиску Р0=0,073МПа і направляють у випарник 11, де кипить при цьому тиску, виробляючи при цьому холод на рівні Т0=233К Пару, що виробляється у випарнику, перегрівають на 7 10К і через відкриті вентилі 6, 7, 8, 9 та 10 всмоктується компресорами 1, 2, 3, 4, 5 ступені низького тиску в яких стискають до проміжного тиску Рпр=0,296МПа і через відкриті вентилі 12, 13, 14, 15, 16 нагнітають в охолоджувач 17 де охолоджують до температури Тпр~Тк=300К (охолоджувати можуть за рахунок відводу теплоти в навколишнє середовище тим же джерелом, яким проводять і зрідження холодильного агенту у конденсаторі, наприклад холодною водою або повітрям) і подають у проміжний сосуд 19, де охолоджують до Тпр=263К за рахунок випаровування частини рідини, що поступає через соленоїдний 24 та регулюючий 25 вентилі Компресора 29, ЗО і 31 відсмоктують через відкриті вентилі 27, 28, 29 із проміжного сосуду 19 пару у КІЛЬКОСТІ G B = G I + G 0 , стискують його до тиску Рк=1,19МПа і подають через відкриті вентилі 32, 33, 34 в конденсатор 23, де холодоагент зріджують при температурі Тк=303К і переохолоджують до температури 298 300К Після конденсатора зріджений холодильний агент розділяють на два потоки і цикл руху холодоагента повторюють, як описано вище Сумарні об'ємні видатності компресорів, що створюють ступені високого та низького тиску підбирають за рахунок зміни КІЛЬКОСТІ обертів двигунів компресорів і зміни КІЛЬКОСТІ підключених компресорів в кожній із ступенів таким чином, щоб забезпечити оптимальний проміжний тиск, що визначається яксередньогеометричне між Рі і Ро В разі відхилення цього проміжного тиску від оптимального із-за зміни параметрів навколишнього середовища, що викликає за собою зміни Рк, або при ЗМІНІ теплового навантаження, автоматично проводять, за рахунок зміни КІЛЬКОСТІ включених компресорів у високій та низькій ступенях стискання холодильного агенту, а також зміною КІЛЬКОСТІ обертів двигунів компресорів Це дозволяє проводити плавне регулювання холодовидатності установки, при ЗМІНІ теплового навантаження об'єкту, що забезпечує оптимальну різницю температур між температурою об'єкту що охолоджується і температурою випаровування холодильного агента Все це приводить до економії енергії, яку споживає холодильна установка, тому що відомо, що перевищення ТОб єкту-То на кожний градус, що перевищує оптимальне значення при температурі виробництва холоду 233К приводить до перевитрати енергії приблизно на 4% 54607 PI Фіг. 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