Спосіб охолодження повітря

1. Спосіб охолодження повітря шляхом поділу його на два потоки, один з яких стискують за допомогою хвиль стиснення в каналах барабана, що обертається, а другий потік стискують в компресорі до тиску, що дорівнює тиску в першому потоці, з наступним об'єднанням повітря в один потік і розширенням його за допомогою хвиль розрідження, C2 1 3 63258 4 повітря подають у теплообмінник, де охолоджують що заявляється. потік атмосферного повітря, який тече у напрямі Зазначені ознаки мають винахідницький ріпротитоку. вень, застосування їх дозволяє збільшити холодиНедоліком цього способу є низький холодильльний коефіцієнт установок охолодження повітря. ний коефіцієнт установки охолодження повітря при Спосіб пояснюється кресленнями, де застосуванні великих ступенів розширення та стина Фіг.1 приведена схема установки що реаліскання. зує даний спосіб, У основу винаходу поставлено задачу розрона Фіг.2 приведено аксонометричне зображенбити такий спосіб охолодження повітря за допомоня вузла А, гою нової послідовності технологічних операцій, на Фіг.3 - хвильова діаграма, що пояснює проякий дозволить підвищити холодильний коефіцієнт цеси в каналах барабана, установки охолодження повітря. на Фіг.4 приведена схема установки, в якій Це досягається тим, що у відомому способі здійснюють стиснення в одному ступені компресоохолодження повітря шляхом поділу його на два ра, потоки, один з яких стискують за допомогою хвиль на Фіг.5 приведено схему установки, в якій постиснення в каналах барабана, що обертається, а вітря додатково охолоджують перед розширенням, другий потік стискують в компресорі до тиску, рівна Фіг.6 приведено аксонометричне зображенного тиску в першому потоці, з наступним об'єдня вузла А при розташуванні обох ступенів стиснанням повітря в один потік і розширенням його за кання та розширення в одному барабані. допомогою хвиль розрідження, подають у теплооУстановка на Фіг.1 містить трубопроводи 1-18, бмінник з виходу якого об'єднаний потік повітря барабан 19 з каналами 20 торцевий диск 21 з вікспрямовують на поділ, а потік атмосферного повінами подачі повітря низького тиску 22 і відведення тря подають у той же самий теплообмінник в настисненого повітря 23, торцевий диск 24 з вікнами прямі протитоку, який відрізняється тим, що після подачі повітря високого тиску 25 і відведення розпершого ступеня стиснення обидва потоки об'єдширеного повітря 26, компресор 27, електродвигун нують та охолоджують у теплообміннику, а потім 28, теплообмінник 29, барабан 30 з каналами 31 знов поділяють на два потоки та здійснюють друторцевий диск 32 з вікнами подачі повітря низького гий ступінь стиснення, після чого обидва потоки тиску 33 і відведення стисненого повітря 34, тороб'єднують, охолоджують у теплообміннику, розцевий диск 35 з вікнами подачі повітря високого ширюють на першому ступені у каналах одного тиску 36 і відведення розширеного повітря 37, барабана, а потім на другому ступені - у каналах компресор 38, електродвигун 39, теплообмінники другого барабана. Після першого ступеня стис40, 41. нення одного потоку у каналах барабана, його Повітря, що прямує трубопроводом 1, поділяохолоджують у теплообміннику, стискують у канають на два потоки. Один з них трубопроводом 2, лах другого барабана та об'єднують з другим поподають в канали 20 циліндричного барабана 19, током повітря, який стискують у компресорі. Перед що обертається за допомогою електродвигуна 28. розширенням у каналах барабана повітря додатКанали 20, які утворені, наприклад, радіальними ково охолоджують у теплообміннику. Обидва стулопатками, розташованими вздовж твірної і цилінпеня розширення та стиснення здійснюють в канадричним бандажем, що закриває канали по зовнілах одного барабана. шньому діаметру. Повітря трубопроводом 2 подаВідрізняючими ознаками запропонованого ють в канали через вікна подачі повітря низького способу від відомих є те, що після першого ступетиску 22, які виконані в нерухомому торцевому ня стиснення одного потоку у каналах барабана, диску 21. Повітря, яке надходить у канали 20 бащо обертається, а другого у компресорі обидва рабана 19, стискують за допомогою хвиль стиспотоки об'єднують та охолоджують у теплообміннення до необхідного тиску і виводять через вікна нику, а потім знов поділяють на два потоки та здійвідведення стисненого повітря 23 і приєднаний до снюють другий ступінь стиснення одного з них в них трубопровід 4. Другий потік повітря трубопроканалах другого барабана, а другий у компресорі, водом 3 подають в компресор 27, де стискують до після чого обидва потоки об'єднують, охолоджутого ж тиску, відводять трубопроводом 5 і об'єдють у теплообміннику, розширюють на першому нують обидва потоки у трубопроводі 6. Після цього ступені у каналах одного барабана, а потім на друоб'єднаний потік повітря подають в теплообмінник гому ступені - у каналах другого барабана або того 29, де охолоджують до температури близької до ж барабана. Після першого ступеня стиснення температури навколишнього середовища. З теподного потоку у каналах барабана, його охололообмінника повітря відводять трубопроводом 7 джують у теплообміннику, стискують у каналах та знов поділяють його на два потоки. Один з них другого барабана та об'єднують з другим потоком трубопроводом 8 подають в канали 31 циліндричповітря, який стискують у компресорі. Перед розного барабана 30, що обертається за допомогою ширенням у каналах барабана повітря додатково електродвигуна 39, через вікна подачі повітря ниохолоджують у теплообміннику. Обидва ступеня зького тиску 33, які виконані в нерухомому торцерозширення та стиснення здійснюють в каналах вому диску 32. Повітря, що поступило в канали 31 одного барабана. барабана 30, стискують за допомогою хвиль стисАналіз відомих технічних рішень в галузі, що нення до необхідного тиску і виводять через вікна досліджується, і суміжних галузях (системи кондивідведення стисненого повітря 34 і приєднаний до ціонування повітря) дозволяє зробити висновок них трубопровід 10. Другий потік повітря трубоппро відсутність в них ознак, подібних до суттєвих роводом 9 подають в компресор 38, де стискують відрізняючих ознак у способі охолодження повітря, до того ж тиску, відводять трубопроводом 11 і 5 63258 6 об'єднують обидва потоки у трубопроводі 12. ПісНа Фіг.4 зображена схема, в якої потік повітря ля цього об'єднаний потік повітря подають в теппісля стискування на першому ступені у каналах лообмінник 40. Після теплообмінника для здійс20 барабана 19 подають трубопроводом 4 в тепнення першого ступеня розширення повітря через лообмінник 29, де його охолоджують до темперавікна подачі повітря високого тиску 36, які розтатури близькою до температури навколишнього шовані в торцевому диску 35, спрямовують в касередовища та подають трубопроводом 7 через нали 31 барабана 30, де він передає енергію в вікна 33 подачі повітря низького тиску до каналів хвильовій формі для стиснення прямого потоку 31 барабана 30 для здійснення другого ступеня повітря в безпосередньому контакті з ним. При стискування. Після відводу стиснутого повітря чецьому відбувається розширення завдяки утворенрез вікна 34 трубопроводом 10 його об'єднують з ню хвиль розрідження і зниження температури. потоком стиснутого повітря, що надходить трубопПовітря відводять трубопроводом 15 та подають у роводом 5 з компресора 27, де воно стискується в канали 20 барабана 19 через вікна подачі повітря одному ступені. Далі процес не відрізняється від високого тиску 25 для другого ступеня розширенописаного до Фіг.1. ня. Після остаточного розширення повітря з канаФіг.5 ілюструє спосіб охолодження повітря, в лів 20 барабана 19 відводять через вікна 26 торякому після теплообміннику 41 повітря трубопроцевого диска 24 та трубопроводом 16 подають в водом 43 подають у теплообмінник 44, де його теплообмінник 41, а далі трубопроводом 1 знову підігрівають до температури близької до темперана поділу. Таким чином утворюється замкнений тури навколишнього середовища і далі трубопроцикл циркуляції хладоагента - повітря. Атмосферводом 1 подають на поділу. При цьому здійснюють не повітря, що охолоджується, подається в теплододаткове охолодження повітря, яке надходить з обмінник 41 трубопроводом 17 в напрямі протилетеплообмінника 40 перед подачею його на розшижному течії хладоагента, в якій відбувається відбір рення в каналах 31 барабана 30. тепла від атмосферного повітря, для забезпеченНа Фіг.6 показано барабан 45 з каналами 46 та ня необхідної температури охолодження. Охоло47, розділених бандажем 48, що здійснюють проджений потік продукційного повітря відводиться цеси першого та другого ступеня стискання та ротрубопроводом 18. зширення. У торцевому диску 49 розташовані вікна Фіг.3 пояснює процеси, що відбуваються в ка36 подачі повітря високого тиску, вікна 37 відводу налах барабана. На ньому зображена розгортка повітря низького тиску першого ступеня розшиканалів барабана 19, напрям 42 переміщення карення та вікна 25 підводу повітря високого тиску, налів відносно торцевих дисків, вікно подачі повітвікна 26 відводу повітря низького тиску другого ря високого тиску 25, вікно відведення повітря, що ступеня розширення. У торцевому диску 50 аналорозширилося, 26, вікно подачі повітря низького гічно розташовані вікна подачі та відводу повітря тиску 22, вікно відведення стисненого повітря 23. на першому та другому ступені стискання. Процеси розширення і стиснення в каналах віПриклад дбуваються таким чином. При сполученні довільДля охолодження атмосферного повітря або ного каналу, заповненого повітрям з низьким тисповітря у холодильній камері створюють замкнеком з вікном подачі повітря високого тиску 25, ний контур з циркулюючим хладоагентом - повітпорція повітря входить в канал і по ньому розпорям. У цьому контурі потік повітря з трубопроводу всюджується хвиля стиснення, яка приходить до 1 температурою 296К (23°С), тиском 0,1МПа і випротилежного кінця каналу у момент відкриття тратою 412м3/год поділяють на два потоки: з вивікна відведення стисненого повітря 23. Суцільною тратою 161,5м3/год, який подають через вікно 22 лінією показана лінія розповсюдження хвилі стисподачі повітря низького тиску в канали 20 цилінднення. Стиснене повітря виходить у вікно 23. Відричного барабана 19, де його стискують до тиску бита від правого кінця каналу хвиля приходить до 0,187МПа, і з витратою 250,5м3/год, який подають лівого кінця каналу у момент закриття вікна 25. на вхід ротаційного, поршневого або іншого компНадходження повітря високого тиску в канал приресора 27, де стискують також до 0,187МПа. При пиняється, а вихід стисненого повітря у вікно 23 цьому здійснюють перший ступінь стиснення. Піспродовжується до моменту його закриття, яке відля стиснення обидва потоки об'єднують в загальбувається при підході до правого кінця каналу ний потік 60м3/год, який охолоджують в теплообхвилі розрідження (показана штриховою лінією). міннику 29 зовнішнім хладоагентом (повітрям або При цьому процес стиснення завершується. Потім водою) до температури 296К (23°С). Відведене з відкривається вікно відведення повітря, що розтеплообміннику повітря знов поділяють на два ширилося 26, і в каналі виникає хвиля розрідженпотоки: з витратою 161,5м3/год подають через вікня, яка розповсюджується по каналу і сприяє розно 33 подачі повітря низького тиску в канали 31 ширенню повітря в ньому. Повітря, що барабана 30, де його стискують до тиску 0,35МПа, розширилося, виходить у вікно 26. При підході і з витратою 250,5м3/год, який подають на вхід хвилі розрідження до правого кінця каналу відкриротаційного, поршневого або іншого компресора вається вікно подачі повітря низького тиску 22 і 38, де стискують також до 0,35МПа. Після другого повітря з атмосфери засмоктується в канали. Пісступеня стиснення обидва потоки об'єднують в ля повного виходу повітря, що розширилося, і наодин потік і трубопроводом 12 подають в теплооповнення свіжим вікна 26 і 22 закриваються. Далі, бмінник 40, охолоджують до температури 304К описаний вище цикл, повторюється. За один оберт (31°С) і подають через вікна подачі повітря високоможе здійснюватися один, два і більше циклів. го тиску 36 в канали 31 циліндричного барабана Тому кожний торцевий диск може містити одну або 30, де розширюють від 0,35МПа до 0,1МПа, при більше пар вікон. цьому температура кінця розширення дорівнює 7 63258 8 254К (-19°С). Після розширення хладоагент подають до температури 260К (-13°С) та подають на ється в теплообмінник, де підігрівається до темпеоб'єкт охолодження. ратури 296К (23°С) потоком атмосферного повітря, Застосування способу дозволить збільшити що тече в протилежному напрямі в каналах того ж холодильний коефіцієнт установок охолодження теплообмінника. Потік атмосферного повітря або повітря. повітря з навколишнього середовища охолоджу 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 63258 Підписне 10 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