Парокомпресійна холодильна машина

Реферат: Винахід належить до галузі холодильної техніки і може бути застосований в системах охолодження і кондиціювання повітря. Парокомпресійна холодильна машина містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, що включає сполучені між собою трубопроводами компресор, перший конденсатор, дросельний вентиль, випарник і тепловикористальну ежекторну холодильну машину, що складається з генератора-пароохолоджувача, ежектора, другого конденсатора, живильного насоса, регулюючого вентиля і випарника-переохолоджувача. Генератор-пароохолоджувач установлений між компресором і першим конденсатором, а випарник-переохолоджувач - між першим конденсатором і дросельним вентилем. Винахід забезпечує підвищення холодопродуктивності і зниження енергетичних витрат, яке досягається шляхом переохолодження рідкого холодильного агента перед розширенням в дросельному вентилі за допомогою холоду, отриманого в ежекторній холодильній машині, що використовує теплоту перегрітої пари після стискування в компресорі. UA 107393 C2 (12) UA 107393 C2 UA 107393 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі холодильної техніки і може бути застосований в системах охолодження і кондиціювання повітря. Відома парокомпресійна холодильна машина, що містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, в якому послідовно установлені компресор, конденсатор, дросельний вентиль і випарник [див. Холодильные машины: Учебн. для втузов по специальности "Холодильные машины и установки" / Под ред. И.А. Сакуна. - Л.: Машиностроение, 1985 - С. 54]. У такій машині пара холодильного агента стискається в компресорі від тиску кипіння у випарнику p 0 до тиску конденсації pК і стиснута перегріта пара, що має високу температуру кінця стискування t СТ і відповідно високу питому енергію, надходить до конденсатора, в якому в результаті незворотного теплообміну з охолоджувальним середовищем охолоджується і конденсується, а енергія відведеної теплоти передається до навколишнього середовища і незворотно втрачається. Ці втрати особливо великі для парокомпресійної холодильної машини, що використовує холодоагенти, які мають високу температуру кінця стискування tСТ і малу питому теплоту пароутворення, зокрема вуглекислоту (R744). Недоліком вказаної холодильної машини є те, що в ній не передбачена можливість корисного використання теплоти стиснутої перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора, для отримання додаткового холоду, що знижує ефективність роботи парокомпресійної холодильної машини. Відома також парокомпресійна холодильна машина для спільного вироблення теплоти та холоду [див. Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. - М.: Энергия, 1979 - С. 178, рис. 7-10], що працює на вуглекислоті і містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, в якому послідовно установлені електродвигун, компресор, теплообмінник для передачі теплоти перегрітої пари споживачеві, регенератор, теплообмінник для відводу теплоти в навколишнє середовище, дросельний вентиль і випарник. Недоліком такої холодильної машини є те, що в ній не передбачена можливість використання високотемпературної теплоти перегрітої пари для роботи тепловикористальних холодильних машин з метою отримання додаткового холоду і підвищення, таким чином, ефективності та економічності парокомпресійної холодильної машини. Найбільш близьким технічним рішенням є парокомпресійна холодильна машина [див. Авторське свідоцтво SU №1815547 МПК F25B 25/02, 27/00, 29/00, 15.05.1993], що містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, в якому послідовно установлені компресор, теплообмінник-конденсатор, регенеративний теплообмінник, дросельний вентиль і теплообмінник-випарник, і тепловикористальний абсорбційної-дифузійний холодильний агрегат. Абсорбційної-дифузійний холодильний агрегат містить конденсатор, дефлегматор і абсорбер, розташовані поярусно зверху вниз і укладені в циліндричний корпус, розділений перегородками, і має на зовнішній стороні ребра, а на внутрішній - дві секції капілярно-пористої структури з розривом між конденсатором і дефлегматором, і випарник. Випарник абсорбційно-дифузійного холодильного агрегату має на зовнішній поверхні ізоляцію, а на внутрішній - капілярно-пористу структуру, загальну з капілярно-пористої структурою конденсатора, і пов'язану з абсорбером каналами, що проходять усередині корпусу через конденсатор і дефлегматор, який з'єднаний з нижньою частиною абсорбера термосифоном, розміщеним зовні корпусу. При цьому випарник має тепловий контакт з трубопроводом на ділянці між дроселем, а зовнішня поверхня термосифона знаходиться в тепловому контакті з теплообмінником-конденсатором, причому вхідний ділянку останнього прикріплений до нижньої частини термосифона. Дана машина вибрана прототипом. Прототип і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки (елементи): - замкнутий контур циркуляції холодоагенту, до складу якого входять: • компресор; • конденсатор; • дросельний вентиль; • випарник. Недоліком такої холодильної машини є те, що капілярно-пориста структура забезпечує подачу збідненої по холодоагенту бінарної суміші і флегми абсорбенту з конденсатора в абсорбер тільки при порівняно високих перепадах тиску конденсації і абсорбції, що в свою чергу знижує коефіцієнт використання теплоти у цій холодильної установки і її економічність. В основу винаходу поставлено задачу створити парокомпресійну холодильну машину, в якій шляхом введення додаткової тепловикористальної ежекторної холодильної машини забезпечити підвищення ефективності холодильної машини за рахунок збільшення холодопродуктивності і зниження енергетичних витрат при переохолодженні рідкого холодильного агента перед розширенням в дросельному вентилі за допомогою холоду, 1 UA 107393 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 отриманого в ежекторній холодильній машині, що використовує теплоту перегрітої пари вуглекислоти після стискування в компресорі. Поставлена задача вирішена в парокомпресійній холодильній машині, що містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, який включає сполучені між собою трубопроводами послідовно установлені компресор, конденсатор, дросельний вентиль і випарник, тим, що вона додатково містить тепловикористальну ежекторну холодильну машину, в якій послідовно установлені генератор-пароохолоджувач, ежектор, конденсатор, живильний насос, регулюючий вентиль і випарник-переохолоджувач, при цьому генератор-пароохолоджувач установлений між компресором і конденсатором, а випарник-переохолоджувач - між конденсатором і дросельним вентилем. Як холодоагенти для ежекторної холодильної машини пропонується переважно застосовувати низькокиплячі природні робочі речовини, такі як бутан (R600), ізобутан (R600a), аміак (R717) і інші органічні речовини. На кресленні схематично представлена запропонована парокомпресійна холодильна машина. Парокомпресійна холодильна машина містить компресор 1, перший конденсатор 2, дросельний вентиль 3 і випарник 4, а також тепловикористальну ежекторну холодильну машину 5, що складається з генератора-пароохолоджувача 6, ежектора 7, другого конденсатора 8, живильного насоса 9, регулюючого вентиля 10 і випарника-переохолоджувача 11. Перелічені вузли сполучені між собою в наступному порядку. Вихід компресора 1 сполучений з першим входом генератора-пароохолоджувача 6, перший вихід якого сполучений з входом першого конденсатора 2. Вихід першого конденсатора 2 сполучений з першим входом випарника-переохолоджувача 11, перший вихід якого сполучений з входом дросельного вентиля 3. Вихід дросельного вентиля 3 сполучений з входом випарника 4, вихід якого сполучений з входом компресора 1. Другий вихід генератора-пароохолоджувача 6 сполучений з першим входом ежектора 7, вихід якого сполучений з входом другого конденсатора 8. Вихід другого конденсатора 8 сполучений з входом живильного насоса 9 та з входом регулюючого вентиля 10. Вихід живильного насоса 9 сполучений з другим входом генераторапароохолоджувача 6. Вихід регулюючого вентиля 10 сполучений з другим входом випарникапереохолоджувача 11. Парокомпресійна холодильна машина працює таким чином. Пара холодоагенту, що утворилася у випарнику 4 в результаті підведення теплоти від джерела низької температури, стискається від тиску кипіння у випарнику 4 р0 до тиску конденсації pК в компресорі 1 і надходить до генератора-пароохолоджувача 6, в якому відводиться теплота від стиснутої перегрітої пари вуглекислоти і здійснюється нагрів і кипіння холодоагенту ежекторної холодильної машини 5. Охолоджена пара вуглекислоти надходить до першого конденсатора 2, де в результаті відведення теплоти в навколишнє середовище відбувається його подальше охолодження і конденсація. Рідкий холодоагент після першого конденсатора 2 переохолоджується у випарнику-переохолоджувачі 11, дроселюється в дросельному вентилі 3 і надходить до випарника 4 для виробництва холоду. Робоча пара холодоагенту ежекторної холодильної машини 5, що утворилася в генераторіпароохолоджувачі 6 в результаті підведення теплоти від стиснутої перегрітої пари холодоагенту парокомпресійної холодильної машини, надходить до сопла ежектора 7, розширюється в ньому і всмоктує холодну пару холодоагенту з випарника-переохолоджувача 11. Стиснута в дифузорі ежектора 7 суміш парів холодоагенту надходить до другого конденсатора 8, де за рахунок відведення теплоти конденсації в навколишнє середовище відбувається її зріджування. Рідкий холодоагент, що виходить з другого конденсатора 8, розділяється на два потоки, один з яких дроселюється в регулюючому вентилі 10 і надходить до випарника-переохолоджувача 11, а другий - живильним насосом 9 повертається в генератор-пароохолоджувач 6. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Парокомпресійна холодильна машина, що містить замкнутий контур циркуляції холодоагенту, який включає сполучені трубопроводами компресор, перший конденсатор, дросельний вентиль і випарник, яка відрізняється тим, що вона обладнана тепловикористальною ежекторною холодильною машиною, в якій встановлені генераторпароохолоджувач, ежектор, другий конденсатор, живильний насос, регулюючий вентиль і випарник-переохолоджувач, при цьому генератор-пароохолоджувач встановлений між компресором і першим конденсатором, а випарник-переохолоджувач - між першим конденсатором і дросельним вентилем, причому вихід компресора сполучений з першим 2 UA 107393 C2 5 входом генератора-пароохолоджувача, перший вихід якого сполучений з входом першого конденсатора, вихід першого конденсатора сполучений з першим входом випарникапереохолоджувача, перший вихід якого сполучений з входом дросельного вентиля, вихід дросельного вентиля сполучений з входом випарника, вихід якого сполучений з входом компресора, другий вихід генератора-пароохолоджувача сполучений з першим входом ежектора, вихід якого сполучений з входом другого конденсатора, вихід другого конденсатора сполучений з входом живильного насоса та з входом регулюючого вентиля, вихід живильного насоса сполучений з другим входом генератора-пароохолоджувача, вихід регулюючого вентиля сполучений з другим входом випарника-переохолоджувача. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3