Спосіб виробництва холоду і двоступенева компресійно-ежекторна холодильна установка для його здійснення

Реферат: Винахід належить до галузі холодильної техніки, а точніше - до способу виробництва холоду і двоступеневої компресійно-ежекторної холодильної установки для його здійснення. Спосіб виробництва холоду передбачає попередній підігрів рідкої робочої речовини високого тиску, що подається в парогенератор тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, в нагрівачі-пароохолоджувачі цього ступеня, за рахунок використання теплоти стисної перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора компресійного нижнього ступеня. Двоступенева компресійно-ежекторна холодильна установка, що включає компресійний нижній ступінь та тепловикористовувальний ежекторний верхній ступінь, містить нагрівач-пароохолоджувач, установлений між живильним насосом і парогенератором тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, при цьому другий вхід нагрівача-пароохолоджувача сполучений з компресором компресійного нижнього ступеня, а другий вихід - з другим виходом проміжної посудини. Заявлені спосіб і установка забезпечують підвищення енергетичної ефективності роботи. UA 110231 C2 (12) UA 110231 C2 UA 110231 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі холодильної техніки, а точніше - до способу виробництва холоду і двоступеневої компресійно-ежекторної холодильної установки для його здійснення. Найближчим до винаходу, що заявляється, є спосіб виробництва холоду, який реалізований в двоступеневій компресійно-ежекторній холодильній установці [див. Sokolov М., Hershgal D. Enhanced ejector refrigeration cycles powered by low grade heat. Part 1. Systems characterization // International Journal of Refrigeration. -1990. -№ 13. -p. 354, fig. 5]. Спосіб включає стискання в компресорі компресійного нижнього ступеня пари холодоагенту низького тиску до проміжного тиску, змішування цієї пари з парорідинною сумішшю холодоагенту проміжного тиску, що надходить з регулюючого вентиля, в проміжній посудині та її охолодження внаслідок цього змішування, поділ отриманої суміші холодоагенту на парову і рідинну фази, дроселювання рідкого холодоагенту до низького тиску у дросельному вентилі та подачу його у випарник для отримання холодильного ефекту. Крім цього, спосіб включає стискання в ежекторі пари холодоагенту проміжного тиску за рахунок розширеної в соплі пари робочої речовини високого тиску, отриманої в парогенераторі, подачу стисної в ежекторі суміші робочої та проміжної пари холодоагенту в конденсатор, охолодження і конденсацію парів холодоагенту в конденсаторі, поділ рідини, що виходить з конденсатора, на два потоки, подачу рідкої робочої речовини високого тиску в парогенератор, дроселювання рідкого холодоагенту до проміжного тиску у регулюючому вентилі та подачу його у проміжну посудину. Цей спосіб вибраний як прототип. Прототип і спосіб, що заявляється, мають наступні спільні ознаки (операції): - стискання в компресорі компресійного нижнього ступеня пари холодоагенту низького тиску до проміжного тиску; - змішування пари холодоагенту проміжного тиску з парорідинною сумішшю холодоагенту проміжного тиску, що надходить з регулюючого вентиля, в проміжній посудині та її охолодження внаслідок цього змішування; - поділ отриманої суміші холодоагенту на парову і рідинну фази; - дроселювання рідкого холодоагенту до низького тиску у дросельному вентилі; - подача холодоагенту низького тиску у випарник для отримання холодильного ефекту; - стискання в ежекторі пари холодоагенту проміжного тиску за рахунок розширеної в соплі пари робочої речовини високого тиску, отриманої в парогенераторі; - подача стисної в ежекторі суміші робочої та проміжної пари холодоагента в конденсатор; - охолодження і конденсація парів холодоагенту в конденсаторі; - поділ рідини, що виходить з конденсатора, на два потоки; - подача рідкої робочої речовини високого тиску в парогенератор; - дроселювання рідкого холодоагенту до проміжного тиску у регулюючому вентилі; - подача холодоагенту проміжного тиску у проміжну посудину. Недоліком зазначеного способу є те, що в ньому не передбачена можливість корисного використання теплоти стисної перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора компресійного нижнього ступеня для попереднього підігріву рідкої робочої речовини високого тиску яка подається в парогенератор, що знижує енергетичну ефективність цього способу. Відома двоступенева компресійно-ежекторна холодильна установка [див. Sokolov M., Hershgal D. Enhanced ejector refrigeration cycles powered by low grade heat. Part 1. Systems characterization // International Journal of Refrigeration. - 1990. -№ 13. -p. 354, fig. 5], що містить компресійний нижній ступінь, в якій послідовно установлені компресор, проміжна посудина, дросельний вентиль і випарник, та тепловикористовувальний ежекторний верхній ступінь, в якій послідовно установлені проміжна посудина, ежектор, конденсатор, живильний насос, парогенератор і регулюючий вентиль. Дана установка вибрана прототипом. Прототип і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки (елементи): - компресійний нижній ступінь, до складу якого входять: - компресор; - проміжна посудина; - дросельний вентиль; - випарник; - тепловикористальний ежекторний верхній ступінь, до складу якого входять: - проміжна посудина; - ежектор; - конденсатор; - живильний насос; - парогенератор; 1 UA 110231 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - регулюючий вентиль. Недоліком такої холодильної установки є те, що в ній не передбачена можливість корисного використання теплоти стислої перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора компресійного нижнього ступеня для попереднього підігріву рідкої робочої речовини високого тиску яка подається в парогенератор, що знижує енергетичну ефективність цієї установки. В основу винаходу поставлено задачу створити удосконалений спосіб виробництва холоду та двоступеневу компресійно-ежекторну холодильну установку для його здійснення, які забезпечать підвищення енергетичної ефективності роботи за рахунок зменшення теплових навантажень на проміжну посудину, а також на парогенератор і конденсатор тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, забезпечуючи при цьому істотне зниження масогабаритних характеристик тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня і всієї двоступеневої системи в цілому. Поставлена задача вирішена групою винаходів, об'єднаних єдиним винахідницьким задумом, а саме способом виробництва холоду і двоступеневою компресійно-ежекторною холодильною установкою для здійснення цього способу. У першому винаході поставлена задача вирішена в способі виробництва холоду, що передбачає стискання в компресорі компресійного нижнього ступеня пари холодоагента низького тиску до проміжного тиску, змішування цієї пари з парорідинною сумішшю холодоагенту проміжного тиску, що надходить з регулюючого вентиля, в проміжній посудині та її охолодження внаслідок цього змішування, поділ отриманої суміші холодоагенту на парову і рідинну фази, дроселювання рідкого холодоагента до низького тиску у дросельному вентилі та його подачу у випарник для отримання холодильного ефекту, стискання в ежекторі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня пари холодоагенту проміжного тиску за рахунок розширеної в соплі пари робочої речовини високого тиску, отриманої в парогенераторі, подачу стисної в ежекторі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня суміші робочої та проміжної пари холодоагента в конденсатор, охолодження і конденсацію парів холодоагенту в конденсаторі, поділ рідини, що виходить з конденсатора, на два потоки, подачу рідкої робочої речовини високого тиску в парогенератор, дроселювання рідкого холодоагенту до проміжного тиску у регулюючому вентилі та подачу його у проміжну посудину, тим, що додатково здійснюють попередній підігрів рідкої робочої речовини високого тиску, що подається в парогенератор, в нагрівачі-пароохолоджувачі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, за рахунок використання теплоти стисної перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора компресійного нижнього ступеня. У другому винаході поставлена задача вирішена в двоступеневій компресійно-ежекторній холодильній установці, що включає компресійний нижній ступінь, яка містить сполучені між собою трубопроводами послідовно установлені компресор, проміжну посудину, дросельний вентиль і випарник, та тепловикористовувальний ежекторний верхній ступінь, яка містить сполучені між собою трубопроводами послідовно установлені проміжну посудину, ежектор, конденсатор, живильний насос, парогенератор і регулюючий вентиль, тим, що вона додатково містить нагрівач-пароохолоджувач, установлений між живильним насосом і парогенератором тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, при цьому другий вхід нагрівачапароохолоджувача сполучений з компресором компресійного нижнього ступеня, а другий вихід з другим виходом проміжної посудини. На кресленні схематично представлена запропонована двоступенева компресійноежекторна холодильна машина, в якій здійснюють запропонований спосіб. Двоступенева компресійно-ежекторна холодильна машина містить компресійний нижній ступінь 1, що складається з компресора 2, проміжної посудини 3, дросельного вентиля 4, випарника 5, а також тепловикористовувальний ежекторний верхній ступінь 6, що складається з проміжної посудини 3, парогенератора 7, ежектора 8, конденсатора 9, живильного насоса 10, нагрівача-пароохолоджувача 11 і регулюючого вентиля 12. Перелічені вузли сполучені між собою в наступному порядку. Вихід компресора 2 сполучений з першим входом нагрівача-пароохолоджувача 11, перший вихід якого сполучений з першим входом проміжної посудини 3. Перший вихід проміжної посудини 3 сполучений з входом дросельного вентиля 4, вихід якого сполучений з входом випарника 5. Вихід випарника 5 сполучений з входом компресора 2. Другий вихід нагрівача-пароохолоджувача 11 сполучений з входом парогенератора 7, вихід якого сполучений з першим входом ежектора 8. Вихід ежектора 8 сполучений з входом конденсатора 9, вихід якого сполучений з входом живильного насоса 10 і входом регулюючого вентиля 12. Вихід живильного насоса 10 сполучений з другим входом нагрівача 2 UA 110231 C2 5 10 15 20 25 пароохолоджувача 11. Вихід регулюючого вентиля 12 сполучений з другим входом проміжної посудини 3, другий вихід якого сполучений з другим входом ежектора 8. Холодильна установка працює таким чином. Пара холодоагенту, що утворилася у випарнику 5 компресійного нижнього ступеня 1 в результаті підведення теплоти від джерела низької температури, стискається від тиску кипіння у випарнику 5 p0 до проміжного тиску рПP в компресорі 2 і надходить до нагрівачапароохолоджувача 11 в якому відводиться теплота від стисної перегрітої пари холодильного агента і здійснюється нагрів рідкої робочої речовини високого тиску тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня 6, що подається в парогенератор 7. Охолоджена пара холодоагента надходить до проміжної посудини 3, де вона змішується з парорідинною сумішшю холодоагенту проміжного тиску, що надходить з регулюючого вентиля 12, та додаткового охолоджується внаслідок цього змішування. Отримана суміш холодоагенту в проміжній посудині 3 поділяється на парову і рідинну фази. Рідкий холодоагент після проміжної посудини 3 дроселюється в дросельному вентилі 4 і надходить до випарника 5 для виробництва холоду. Рідка робоча речовина високого тиску тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня 6, що надходить в нагрівач-пароохолоджувач 11, внаслідок підведення теплоти стисної перегрітої пари холодоагенту компресійного нижнього ступеня 1, нагрівається і надходить в парогенератор 7. Робоча пара холодоагенту високого тиску, що утворилася в парогенераторі 7 внаслідок підведення теплоти генерації від зовнішнього джерела, надходить до сопла ежектора 8, розширюється в ньому і всмоктує пару холодоагенту проміжного тиску з проміжної посудини 3. Стисна в дифузорі ежектора 8 суміш парів холодоагенту надходить до конденсатора 9, де за рахунок відведення теплоти конденсації в навколишнє середовище відбувається її зріджування. Рідкий холодоагент, що виходить з конденсатора 9, розділяється на два потоки, один з яких живильним насосом 10 повертається через нагрівач-пароохолоджувач 11 в парогенератор 7, а другий потік - дроселюється в регулюючому вентилі 12 і надходить до проміжної посудини 3. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб виробництва холоду, що передбачає стискання в компресорі компресійного нижнього ступеня пари холодоагенту низького тиску до проміжного тиску, змішування цієї пари з парорідинною сумішшю холодоагенту проміжного тиску, що надходить з регулюючого вентиля, в проміжній посудині та її охолодження внаслідок цього змішування, поділ отриманої суміші холодоагенту на парову і рідинну фази, дроселювання рідкого холодоагенту до низького тиску у дросельному вентилі та його подачу у випарник для отримання холодильного ефекту, стискання в ежекторі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня пари холодоагенту проміжного тиску за рахунок розширеної в соплі пари робочої речовини високого тиску, отриманої в парогенераторі, подачу стисного в ежекторі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня суміші робочої та проміжної пари холодоагенту в конденсатор, охолодження і конденсацію парів холодоагенту в конденсаторі, поділ рідини, що виходить з конденсатора, на два потоки, подачу рідкої робочої речовини високого тиску в парогенератор, дроселювання рідкого холодоагенту до проміжного тиску у регулюючому вентилі та подачу його у проміжну посудину, який відрізняється тим, що додатково здійснюють попередній підігрів рідкої робочої речовини високого тиску, що подається в парогенератор, в нагрівачіпароохолоджувачі тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, за рахунок використання теплоти стисної перегрітої пари холодоагенту, що виходить з компресора компресійного нижнього ступеня. 2. Двоступенева компресійно-ежекторна холодильна установка, що включає компресійний нижній ступінь, який містить сполучені між собою трубопроводами послідовно установлені компресор, проміжну посудину, дросельний вентиль і випарник, та тепловикористовувальний ежекторний верхній ступінь, який містить сполучені між собою трубопроводами послідовно установлені проміжну посудину, ежектор, конденсатор, живильний насос, парогенератор і регулюючий вентиль, яка відрізняється тим, що вона додатково містить нагрівачпароохолоджувач, установлений між живильним насосом і парогенератором тепловикористовувального ежекторного верхнього ступеня, при цьому другий вхід нагрівачапароохолоджувача сполучений з компресором компресійного нижнього ступеня, а другий вихід з другим виходом проміжної посудини. 3 UA 110231 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4