Парокомпресорна холодильна машина

1. Парокомпресорна холодильна машина, що містить послідовно підключені компресор, паровий теплообмінник, сполучений по лінії пари високого тиску своїм входом із виходом компресора, а виходом - зі входом конденсатора, до виходу якого по лінії рідини високого тиску підключена своїм робочим соплом струминна помпа, приймальна камера якої сполучена з рідинною порожниною циркуляційного відокремлювача рідини, а дифузор - зі входом випарника, до виходу якого підключена парова порожнина циркуляційного відокремлювача рідини, сполучена також зі входом компресора, яка відрізняється тим, що паровий теплообмінник по лінії пари ни C2 2 (11) 1 3 холодильные машины. - СПб.: Судостроение, 1994. - С.170, рис.6.15). Недоліком існуючої парокомпресорної холодильної машини є недостатньо висока енергетична ефективність через значні витрати потужності компресора на стискання пари, обумовлені низьким тиском пари на його вході, рівним тиску пари на виході з випарника, а також через недостатньо високу інтенсивність відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику, обумовлену низьким паровмістом сумарного потоку на вході випарника. Прототипом винаходу є парокомпресорна холодильна машина, що містить послідовно підключені компресор, паровий теплообмінник, сполучений по лінії пари високого тиску своїм входом із виходом компресора, а виходом - зі входом конденсатора, до виходу якого по лінії рідини високого тиску підключена своїм робочим соплом струминна помпа, приймальна камера якої сполучена з рідинною порожниною циркуляційного відокремлювача рідини, а дифузор - зі входом випарника, до виходу якого підключена парова порожнина циркуляційного відокремлювача рідини, сполучена також зі входом компресора (Катерухин В.В., Смойловская И.А., Кузнецова Л.А., Хайтин Б.Ш., Плешкановский Ю.П., Калашов В.П., Файнгольд A.M., Виленчик Ю.Г. Плиточный морозильный аппарат // Холодильная техника. - 1978. - №3. - С.9-13). Недоліком існуючої парокомпресорної холодильної машини є недостатньо висока енергетична ефективність через значні витрати потужності компресора на стискання пари, обумовлені низьким тиском пари на його вході, рівним тиску пари на виході з випарника - в циркуляційному відокремлювачі рідини, а також через недостатньо високу інтенсивність відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику, обумовлену низьким паровмістом сумарного потоку на вході випарника. В основу винаходу поставлено задачу підвищення енергетичної ефективності парокомпресорної холодильної машини шляхом збільшення тиску на вході компресора і відповідно скорочення витрат потужності компресора на стискання пари, а також шляхом підвищення інтенсивності відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику, яка залежить від паровмісту сумарного потоку на вході випарника. Для вирішення цієї задачі в парокомпресорній холодильній машині, що містить послідовно підключені компресор, паровий теплообмінник, сполучений по лінії пари високого тиску своїм входом із виходом компресора, а виходом - зі входом конденсатора, до виходу якого по лінії рідини високого тиску підключена своїм робочим соплом струминна помпа, приймальна камера якої сполучена з рідинною порожниною циркуляційного відокремлювача рідини, а дифузор - зі входом випарника, до виходу якого підключена парова порожнина циркуляційного відокремлювача рідини, сполучена також зі входом компресора, паровий теплообмінник по лінії пари низького тиску підключений своїм входом до парової 90166 4 порожнини циркуляційного відокремлювача рідини, а виходом - до робочого сопла термопресора, дифузор якого підключений до парової порожнини захисного відокремлювача рідини, сполученої також зі входом компресора, а приймальна камера - до рідинної порожнини захисного відокремлювача рідини та лінії рідини високого тиску. У названій парокомпресорній холодильній машині дифузор термопресора додатково підключений до входу випарника. У названій парокомпресорній холодильній машині по лінії пари низького тиску паровий теплообмінник підключений своїм входом до виходу парорідинного теплообмінника, сполученого своїм входом по лінії пари низького тиску з паровою порожниною відокремлювача рідини, входом по лінії рідини високого тиску - з виходом конденсатора, а виходом по лінії рідини високого тиску - з робочим соплом струминної помпи. У названій парокомпресорній холодильній машині по лінії рідини високого тиску до виходу парорідинного теплообмінника послідовно підключені рідинні теплообмінники захисного та циркуляційного відокремлювачів рідини, розміщені в їх рідинних порожнинах, та робоче сопло струминної помпи. У названій парокомпресорній холодильній машині рідинні порожнини захисного та циркуляційного відокремлювачів рідини сполучені між собою. Завдяки встановленню на лінії пари низького тиску термопресора, а також захисного відокремлювача рідини підвищують тиск пари на вході компресора і відповідно скорочують витрати потужності компресора на стискання пари, а завдяки додатковому підключенню дифузора термопресора до входу випарника збільшують паровміст сумарного потоку на вході випарника і відповідно інтенсивність відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику і, як наслідок, підвищують енергетичну ефективність парокомпресорної холодильної машини. На рисунку (Фіг.) зображено схему парокомпресорної холодильної машини. Установка на рисунку складається з компресора 1, вихід якого лінією пари високого тиску 2 підключений до входу парового теплообмінника 3, сполученого своїм виходом по лінії пари високого тиску 2 зі входом конденсатора 4, вихід якого підключений по лінії рідини високого тиску 5 до входу парорідинного теплообмінника 6, до виходу якого по лінії рідини високого тиску 5 послідовно підключені рідинний теплообмінник 7 захисного відокремлювача рідини, розміщений у рідинній порожнині 8 захисного відокремлювача рідини, парова порожнина 9 якого сполучена зі входом компресора 1, рідинний теплообмінник 10 циркуляційного відокремлювача рідини, розміщений у рідинній порожнині 11 циркуляційного відокремлювана рідини, та робоче сопло 12 струминної помпи, приймальна камера 13 якої сполучена з рідинною порожниною 11 циркуляційного відокремлювача рідини, а дифузор 14 - зі входом випарника 15, підключеного своїм виходом до парової порожнини 16 циркуляційного відокрем 5 лювача рідини, сполученої також зі входом парорідинного теплообмінника 6 по лінії пари низького тиску 17, вихід якого по лінії пари низького тиску 17 підключений до входу парового теплообмінника 3, сполученого своїм виходом по лінії пари низького тиску 17 з робочим соплом 18 струминного термопресора, до складу якого входять також приймальна камера 19 та дифузор 20, підключений до парової порожнини 9 захисного відокремлювача рідини, а приймальна камера 19 підключена через клапан 21 до виходу рідинного теплообмінника 7 захисного відокремлювача рідини, або через клапан 22 - до виходу парорідинного теплообмінника 6 по лінії рідини високого тиску 5, або (та) через клапан 23 - до рідинної порожнини 8 захисного відокремлювача рідини, або (та) через клапан 24 - до рідинної порожнини 11 циркуляційного відокремлювача рідини. Приймальна камера 15 струминної помпи може бути додатково сполучена з рідинною порожниною 8 захисного відокремлювача рідини через клапан 24. Дифузор 20 термопресора додатково сполучений зі входом випарника 15. Робота парокомпресорної холодильної машини на рисунку здійснюється наступним чином. Компресором 1 стискають пару від тиску на його вході до високого тиску і подають лінією пари високого тиску 2 до парового теплообмінника 3, де її охолоджують, відводячи тепло на нагрів пари низького тиску, що проходить через паровий теплообмінник 3 лінією пари низького тиску 17. Охолоджену пару високого тиску подають в конденсатор 4, де її конденсують, відводячи тепло конденсації зовнішнім охолоджуючим середовищем. Сконденсовану пару у вигляді рідини високого тиску направляють лінією 5 в парорідинний теплообмінник 6, де її охолоджують, відводячи тепло на нагрів пари низького тиску, що проходить через парорідинний теплообмінник 6 лінією пари низького тиску 17. Подальше охолодження рідини високого тиску проводять у послідовно встановлених на її лінії 5 рідинних теплообмінниках 7 і 10, відводячи тепло на випаровування рідини відповідно в рідинних порожнинах 8 захисного відокремлювана рідини та 11 циркуляційного відокремлювана рідини. Переохолоджену рідину високого тиску розширюють у робочому соплі 12 струминної помпи, за рахунок енергії розширення ежектують (підсмоктують) у приймальну камеру 13 рідину з рідинної порожнини 11 циркуляційного відокремлювана рідини. У приймальну камеру 13 струминної помпи можуть також ежектувати рідину з рідинної порожнини 8 захисного відокремлювана рідини через клапан 24. Сумарний потік робочої та ежектованої рідини стискають у дифу 90166 6 зорі 14 струминної помпи та подають у випарник 15, де її не повністю випаровують, відводячи тепло від холодоносія, тобто виробляючи холод. Неповне випаровування забезпечує інтенсивне відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику 15. Утворену парорідинну суміш відводять із випарника 15 до парової порожнини 16 циркуляційного відокремлювача рідини, де її розділяють на рідину та пару, яку відводять з парової порожнини 16 лінією 17 пари низького тиску і послідовно перегрівають спочатку в парорідинному теплообміннику 6, а потім у паровому теплообміннику 3. Перегріту пару розширюють зі збільшенням швидкості до близької швидкості звуку в робочому соплі 18 термопресора. У приймальній камері 19 термопресора в дозвуковий потік прискореної перегрітої пари упорскують рідину, яку випаровують із підвищенням тиску парорідинної суміші на виході з дифузора 20 понад тиск перегрітої пари на вході робочого сопла 18. Парорідинну суміш підвищеного тиску направляють у парову порожнину 9 захисного відокремлювача рідини, де її розділяють на рідину та пару, яку відсмоктують компресором 1. Рідиною, яку упорскують у дозвуковий потік прискореної перегрітої пари в приймальній камері 19 термопресора, може бути рідина, яку відводять у переохолодженому стані через клапан 21 з виходу рідинного теплообмінника 7 захисного відокремлювача рідини або через клапан 22 з виходу парорідинного теплообмінника 6, або ж рідина, яку відводять у насиченому стані з рідинної порожнини 11 циркуляційного відокремлювача рідини через клапан 23 та з рідинної порожнини 8 захисного відокремлювача рідини через клапан 23. З дифузора 20 термопресора частину парорідинної суміші подають на вхід випарника 15, що підвищує паровміст сумарного потоку на вході випарника і завдяки цьому - інтенсивність відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику 15. Застосування запропонованої парокомпресорної холодильної машини дозволяє збільшити тиск пари на вході компресора, відповідно зменшити витрати потужності компресора на стискання пари приблизно на 10 % і, як наслідок, підвищити енергетичну ефективність парокомпресорної холодильної машини, а збільшення паровмісту сумарного потоку на вході випарника і відповідно інтенсивності відведення тепла від холодоносія до киплячої рідини у випарнику забезпечує додаткове підвищення енергетичної ефективності парокомпресорної холодильної машини. 7 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 90166 8 Підписне Тираж 26 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