УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯЦИИ ХОЛОДА

Полезная модель относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для поддержания грунта в мерзлом состоянии, что обеспечивает устойчивость зданий, сооружений на сваях, а также сохраняет замерзший грунт вокруг опор ЛЭП, газо- и нефтепроводов, вдоль насыпей железнодорожных путей и автомобильных магистралей.
Известно устройство для аккумуляции холода, включающее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, нагнетательный и отводящий трубопроводы, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, расположенным в зоне А, а сама обсадная труба выполнена в виде стальной трубы, вмонтированной в железобетонную сваю [Патент на полезную модель №62617 от 27.04.2007 г.].
1
1
2
1
2
B
B
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А. Труба выполнена в виде термосваи и помещена в предварительно размещенную в грунте стальную трубу на глубину L, в испарительной зоне H которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами R, R, m, h, b и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, зона F между стальной трубой и термосваей в испарительной зоне H на глубине грунта Н заполнена незамерзающей жидкостью для увеличения теплопроводности термосваи, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии H от грунта таким образом, чтобы H<1,5 м [Патент на полезную модель №77617 от 27.10.2008 г.].
Недостатками известных устройств для аккумуляции холода являются их сложность конструкции и обслуживания, нет возможности направленной заморозки грунта, высокая металлоемкость и низкий радиус заморозки.
Техническим результатом полезной модели является: простота конструкции и обслуживания, возможность направленной заморозки, если требуется заморозить определенный участок грунта, не расходуя энергию в противоположную сторону, не требующую там заморозки грунта, вся энергия идет на заморозку нужного участка грунта, вследствие этого увеличивается радиус заморозки, тем самым повышается эффективность устройства.
1
1
Данный технический результат достигается тем, что в устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторной зоны А и В, труба выполняется в виде термосваи, в испарительной зоне С которой расположен испаритель, заполненный хладагентом. Согласно заявленному техническому решению, испарительная зона С испарителя изолирована теплоизоляционным материалом - полипропиленом, размер объема заполнения термосваи теплоизоляционным материалом в продольной плоскости устройства составляет: V=1/2D, где D – внутренний диаметр термосваи, при этом половина объема испарительной зоны C испарителя заполнена теплоизоляционным материалом.
Испарительная зона предварительно заполняется теплоизоляционным материалом, исходя от поставленных условий: глубины на которой будет происходить заморозка грунта, направления и радиуса заморозки. Объем заполнения термосваи V был установлен экспериментальным путем на объекте заморозки, было выявлено, что наибольшая эффективность устройства при направленной заморозке грунта достигается при изоляции половины объема испарительной зоны.
Предложенная конструкция устройства для аккумуляции холода иллюстрируется чертежами, где:
на фиг 1 представлен продольный разрез устройства для аккумуляции холода при заморозке участка грунта;
на фиг. 2 изображено сечение А-А предложенного устройства.
1
1
1
Устройство для аккумуляции холода включает трубу, выполненную в виде термосваи 1, состоящую из испарителя 2, имеющего испарительную зону С, заполненную хладагентом, конденсатора 3, состоящего из конденсаторной зоны А и В. Термосвая 1, помещенная непосредственно в грунт на глубину L (до 50 метров), содержит испаритель 2, который через промежуточную трубу 4 соединен с воронкой 5. Воронка 5 расположена на расстоянии L от конденсаторной зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком, направленным в сторону движения пара, для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А и В, во избежание попадания хладагента в отверстия. Испарительная зона С испарителя 2 изолирована теплоизоляционным материалом полипропиленом. Объем заполнения термосваи теплоизоляционным материалом в продольной плоскости устройства составляет: V=1/2D, где D - внутренний диаметр термосваи, при этом половина объема испарительной зоны C испарителя заполнена теплоизоляционным материалом.
Испарительная зона предварительно заполняется теплоизоляционным материалом, исходя от поставленных условий: глубины на которой будет происходить заморозка грунта, направления и радиуса заморозки. Объем заполнения термосваи V был установлен экспериментальным путем на объекте заморозки, было выявлено, что наибольшая эффективность устройства при направленной заморозке грунта достигается при изоляции половины объема испарительной зоны.
Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом.
1
1
Термосваю 1 помещают в грунт на глубину L до 50 метров. В испарительной зоне С термосваи 1 расположен испаритель 2, заранее изолированный на половину диаметра D и заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу 4 соединен с воронкой 5, расположенной на расстоянии L от конденсаторной зоны А. Воронка 5 расположена в верхней части промежуточной трубы 4 и выполнена трапециевидными отверстиями и бортиком, направленным в сторону движения пара и предназначена для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А и В во избежание попадания хладагента в отверстие.
Циркуляция происходит следующим образом.
На жидкий хладагент, находящийся в испарительной зоне С, которую можно изменять путем заполнения или отбора хладагента, воздействует температура грунта, при этом между наружной поверхностью испарителя 2 и внутренней поверхностью термосваи 1 начинает испаряться жидкий хладагент, пары которого движутся вверх между термосваей 1 и промежуточной трубой 4. Подойдя к воронке 5, пары проходят через ее отверстия и поступают в зоны конденсации А и В, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды, конденсируются. Жидкий хладагент по стенкам термосваи 1 стекает к воронке 5 и поступает через промежуточную трубу 4 в зону С испарителя 2 термосваи 1, где происходит передача теплоты от грунта к кипящему хладагенту. Теплообмен с изолированной испарительной зоной С отсутствует. Цикл повторяется.
1
Положительным результатом является простота конструкции и обслуживания, возможность направленной заморозки, снижение металлоемкости, увеличение радиуса заморозки путем отсечения одной половины диаметра D термосваи теплоизоляционным материалом в испарительной зоне устройства.