Парокомпресійна теплонасосна установка

Реферат: Парокомпресійна теплонасосна установка здійснює цикл двоступінчастого стискування та складається з компресора, трубопроводів з хладагентом високого та низького тиску, конденсатора, випарника, дроселя і регулюючих пристроїв. Установка оснащена одним компресором, що містить в конструкції штуцер для вприску холодильного агента середнього тиску, як такий виступають сучасні екологічно безпечні суміші, що дозволяє здійснювати цикл квазідвоступінчастого стискування в одному компресорі. UA 88671 U (54) ПАРОКОМПРЕСІЙНА ТЕПЛОНАСОСНА УСТАНОВКА UA 88671 U UA 88671 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі теплогенеруючих установок, а саме до бівалентних теплогенеруючих установок, що використовують теплоту низькотемпературних рідин в комбінованих схемах систем теплопостачання із застосуванням як пікового догрівача будь-якого теплогенератора. Відома холодильна установка, що складається із з'єднаних паровими та рідинними трубопроводами компресорів ступенів низького та високого тиску, конденсатора, віддільника рідини і проміжної посудини із теплообмінниками і регуляторами рівня та регулюючими пристроями, при цьому вхід у теплообмінник віддільника рідини з'єднаний з рідинним трубопроводом після конденсатора через теплообмінник проміжної посудини [1]. Недоліком цієї установки є наявність двох компресорів, що збільшує витрати електроенергії і негативно впливає на енергетичну ефективність установки в цілому. Проте, зазначена установка може використовуватись в холодильній промисловості при належному економічному обґрунтуванні. Найбільш близькою є аміачна холодильна установка двоступінчастого стискання холодильного агента, що складається зі з'єднаних паровими та рідинними трубопроводами компресорів ступенів низького та високого тиску, конденсатора, віддільника рідини з регулятором рівня і регулюючих пристроїв, встановлених на вході в проміжну посудину, і випарників, всередині віддільника рідини змонтований теплообмінник, вхід якого з'єднаний з рідинним трубопроводом після конденсатора, а вихід - із входом в регулюючий пристрій випарників [2]. Недоліком цієї теплової схеми цієї установки є також наявність двох компресорів, що здорожчує установку та використання аміаку як холодильний агент, що негативно впливає на стан навколишнього середовища та безпеку на робочому місці. Задачею корисної моделі є підвищення ступеня стискання холодильного агента в одному компресорі при здійснюванні зворотного холодильного циклу парокомпресійної теплонасосної установки, що використовує теплоту шахтної води або іншої низькотемпературної рідини на потреби теплопостачання з використанням сучасних екологічно безпечних холодильних агентів. Поставлена задача вирішується тим, що установка оснащена одним компресором, що містить в конструкції штуцер для вприску холодильного агента середнього тиску, як такий виступають сучасні екологічно безпечні суміші, що дозволяє здійснювати цикл квазідвоступінчастого стискування водному компресорі. Порівняльний аналіз показує, що заявлена парокомпресійна теплонасосна установка, що відбирає теплоту шахтної води або іншої низькотемпературної забрудненої рідини відрізняється від прототипу тим, що вона містить спеціальний компресор, який дозволяє здійснювати квазідвоступінчасте стискування та заощаджувати кошти на спалюванні первинних енергоресурсів для вироблення теплоти. Таким чином, пропонована парокомпресійна теплонасосна установка, що використовує теплоту шахтної води відповідає критерію "новизна". Порівняння рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але й з іншими відомими технічними рішеннями в області теплонасосних установок та холодильної техніки не дозволяє виявити в них ознаки, схожі з ознаками системи теплопостачання з тепловим насосом, що використовує теплоту шахтної води, що дозволяє дійти висновку про відповідність цього рішення критерію "Істотні відмінності". Корисна модель пояснюється кресленням принципової схеми теплонасосної установки, наведеним на фіг. 1, де 1 - компресор, що містить в своїй конструкції штуцер проміжного вприску, що дозволяє в процесі стискування підмішувати холодильний агент середнього тиску, а отже - здійснювати цикл квазідвоступінчастого стискування; 2 - конденсатор; 3 - додатковий переохолоджувач; 4 - дросель; 5 - випарник; 6 - триходовий клапан з автоматичним регулюванням контуру холодильного агента; 7 - триходовий клапан з автоматичним регулюванням контуру теплоносія системи теплопостачання; 8 - піковий теплогенератор для бівалентної схеми теплопостачання; 9 - підключення до госппитного водопроводу; 10 - подача підігрітого теплоносія до споживача; 11 - подача шахтної води на випарник; 12 - відвід відпрацьованої шахтної води у відлив. На фіг. 2 наведено цикл квазідвоступінчастого стискування для холодильного агента з вказаними характерними точками. Парокомпресійна теплонасосна установка працює таким чином. Холодильний агент в стані перегрітої пари потрапляє на всмоктувальний патрубок компресора (точка 1), починається політропне стискання холодильного агента з підвищенням температури. При досягненні певного тиску (точка 1') частина холодильного агента направляється до всмоктувального штуцера проміжного вприску, де за допомогою ежекції відбувається всмоктування рідкої фази холодильного агента середнього тиску. Відбувається часткове охолодження корпусу 1 UA 88671 U 5 10 15 20 25 30 35 40 компресора та холодильного агента за рахунок випаровування рідкої фази холодильного агента середнього тиску (точка 2'). Отримана суміш знову стискається в компресорі i доводиться до необхідного тиску при температурі, що не перевищує необхідного значення для стабільної роботи його системи охолодження (точка 2). При цьому стискування відбувається в одному компресорі, досягаються високі значення кінцевих тисків при невисокому перегріві холодильного агента наприкінці стискування. Після компресора та часткового охолодження в трубопроводі холодильний агент потрапляє до конденсатора та переохолоджувача, де відбувається двоступінчастий відбір теплоти для підігріву теплоносія на потреби теплопостачання (процес 3-5). Нагріваний теплоносій надходить до конденсатора з мережі госппитного водопроводу та потім подається до споживачів. За допомогою автоматичних триходових кранів теплообмін може здійснюватися із залученням переохолоджувача або без нього. Частина холодильного агента за допомогою автоматичних триходових клапанів перепускається на всмоктувальний патрубок компресора. Після проходження дроселя (точка 6) за рахунок випаровування частини рідкого холодильного агента тиск та температура в контурі холодильного агента різко падають. Утворена парорідинна суміш потрапляє до випарника, де в процесі відбору теплоти у шахтної води, яка надходить з бака-акумулятора, який виконує функцію освітлювача, відбувається випаровування і частковий перегрів холодильного агента, який потім надходить на всмоктувальний патрубок компресора. Нагріваний теплоносій на потреби теплопостачання при необхідності потрапляє на піковий теплогенератор, який працює на природному паливі. Триходові регулюючі вентилі влаштовані таким чином, що теплоносій може здійснювати теплообмін в теплонасосній установці окремо, в піковому теплогенераторі окремо та послідовно в теплонасосній установці та піковому теплогенераторі. Відпрацьована шахтна вода потрапляє у відлив. Цикл повторюється. Наявність компресора з проміжним вприском холодильного агента середнього тиску, що здійснює цикл квазідвоступінчастого стискування, дозволить максимально утилізувати теплоту шахтної води, яка виступає в ролі низькотемпературного джерела теплоти. Також з'являється можливість отримання високого тиску наприкінці стискування холодильного агента при здійснюванні одного циклу та експлуатації однієї теплонасосної установки. Використання парокомпресійної теплонасосної установки, що здійснює цикл квазідвоступінчастого стискування дозволяє: - більш повно використати теплову енергію від низькотемпературних джерел теплоти, а саме шахтної води при забезпеченні стабільної і економічної роботи системи охолодження компресору; - заощадити паливно-енергетичні ресурси для систем теплопостачання на гірничовидобувних підприємствах; - за рахунок зменшення використання паливно-енергетичних ресурсів зменшити обсяг шкідливих викидів в приземний шар атмосфери. Джерела інформації: 1. Патент України № 55134 A, F25B 1/00. Здан 04.07.2002. Опубл. 17.03.2003, бюл. № 3. 2. Патент України № 47701 A, F25B 1/00. Здан 26.07.2001. Опубл. 15.07.2002, бюл. № 7. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Парокомпресійна теплонасосна установка, яка здійснює цикл двоступінчастого стискування та складається з компресора, трубопроводів з хладагентом високого та низького тиску, конденсатора, випарника, дроселя і регулюючих пристроїв, яка відрізняється тим, що установка оснащена одним компресором, що містить в конструкції штуцер для вприску холодильного агента середнього тиску, як такий виступають сучасні екологічно безпечні суміші, що дозволяє здійснювати цикл квазідвоступінчастого стискування в одному компресорі. 2 UA 88671 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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