ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ПАРОЭЖЕКТОРНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к холодильной технике, а конкретно с пароводяным эжекторным холодильным установкам (ПЭХУ), применяемым в энергетике, металлургической, химической и других отраслях промышленности для обеспечения холодной водой установок кондиционирования воздуха и различных технологических систем.
ПЭХУ преимущественно находят применение на объектах, располагающих (особенно в летнее время) избытком водяного пара, например, пара промежуточных отборов на электростанциях, пара испарительного охлаждения на металлургических предприятиях и т.п., а также развитыми системами оборотного водоснабжения или естественными источниками охлаждающей воды.
К достоинствам ПЭХУ относятся: простота конструкции и обслуживания, сравнительно низкие капитальные затраты, высокая надежность и ресурс работы, возможность размещения на открытых площадках, а также малый расход запасных частей.
Основными элементами ПЭХУ являются испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насосы, трубопроводы, регулирующая и запорная арматура.
1
2
1
2
1
2
В зависимости от требуемого перепада температур рабочей воды (РВ) в испарителе ΔT=T-T (где T и Т - соответственно температуры РВ на входе в испаритель и на выходе из него) применяются ПЭХУ с одноступенчатым и двухступенчатым охлаждением. Если ΔT находится в пределах 3-5°C (что, как правило, имеет место в системах кондиционирования, имеющих замкнутую схему циркуляции РВ с T=10-12°C и Т=7-9°C), используются ПЭХУ с одноступенчатым охлаждением. Если ΔТ≥6°C, то используют двухступенчатую схему, т.к. это позволяет достичь значительной экономии рабочего пара; при этом предпочтительно, чтобы в каждой ступени значение ΔТ не превышало 5°C, т.к. при ΔТ>5°C резко возрастает унос капельной влаги из испарителя, приводящий к снижению устойчивости работы эжекторов и установки в целом и к увеличению энергозатрат на производство холода. (Сильман М.А., Шумелишский М.Г. Пароводяные эжекторные холодильные машины. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984, с.40, 41).
1
2
Однако в ряде производств химической, целлюлозно-бумажной и др. отраслей промышленности используется проточная схема циркуляции РВ, при которой к испарителю ПЭХУ подводится свежая вода из стороннего источника, имеющая в летний период T=26-28°C, и после охлаждения до требуемого значения Т=12-13°C безвозвратно используется в технологических процессах в качестве компонента производимого продукта. Кроме того, большие значения ΔT имеют место в тех случаях, когда РВ ПЭХУ используется для охлаждения тепловыделяющих устройств. В этих условиях, даже при двухступенчатой схеме, значение ΔT в каждой ступени испарителя превышает 5-6°C, что неблагоприятно отражается на показателях работы ПЭХУ.
1
2
1
2
Известна ПЭХУ с двухступенчатым охлаждением РВ, содержащая двухсекционный испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насосы и трубопроводы и арматуру, обеспечивающая охлаждение РВ с T=15°C до Т=5°C с понижением температуры РВ в каждой секции на ΔT=5°C (Шумелишский М.Г. Эжекторные холодильные машины. - М.: Госторгиздат, 1961, с.33, 34). Однако при необходимости охлаждения РВ с T=28°C до Т=12-13°C снижение температуры РВ в каждой секции составит 7,5-8°С, что, как указывалось выше, неблагоприятно отражается на эффективности работы эжекторов и установки в целом.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в повышении эффективности работы двухступенчатой ПЭХУ при больших значениях разности температур подводимой к ПЭХУ отепленной РВ и отводимой к потребителю охлажденной РВ.
Поставленная задача решена следующим образом.
Двухступенчатая ПЭХУ содержит двухсекционный испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насосы, трубопроводы и арматуру; охлаждение отепленной РВ, подводимой к ПЭХУ, осуществляется последовательно в первой, затем во второй секции испарителя, откуда охлажденная РВ откачивается насосом и направляется потребителю, причем напорная линия насоса откачки охлажденной РВ из второй секции испарителя соединена перемычкой с линией подвода отепленной РВ к первой секции испарителя, благодаря чему часть охлажденной РВ подмешивается к отепленной РВ, снижая ее температуру перед входом в первую секцию испарителя. Для перекачки РВ из первой секции испарителя во вторую секцию испарителя ПЭХУ снабжена дополнительным насосом, установленным на линии, соединяющей выход первой секции со входом второй секции. Расход рециркулирующей охлажденной рабочей воды, а, соответственно, и производительность циркуляционных насосов рабочей воды, должны выбираться с учетом поддержания значений ΔT как в первой, так и во второй секциях испарителя <6°С.
Необходимый расход охлажденной РВ, возвращаемой через перемычку на вход первой секции испарителя, поддерживается с помощью установленного на перемычке регулирующего устройства.
Ниже сущность полезной модели поясняется конкретным примером ее выполнения и прилагаемым чертежом, на котором показана предлагаемая ПЭХУ.
Установка содержит испаритель 1, разделенный перегородкой 2 на две секции - первую секцию 3 и вторую секцию 4, эжекторы 5, конденсатор 6, воздухоотсасывающее устройство 7, насос 8 первой секции, насос 9 второй секции, линию 10 подвода отепленной РВ к ПЭХУ, линию 11 отвода охлажденной РВ из ПЭХУ к потребителю, линию 12 подачи РВ из первой секции 3 во вторую секцию 4 испарителя 1, напорную линию 13 насоса 9, перемычку 14 между линиями 10 и 13, регулирующее устройство 15, установленное на перемычке 14, запорный клапан 16 на линии 10 и запорный клапан 17 на линии 11.
B
1
2
p
3
3
3
Для пояснения работы предлагаемой ПЭХУ приняты следующие условия: расход подаваемой в ПЭХУ отепленной РВ и равный ему расход отводимой от ПЭХУ охлажденной РВ - G=50 м/час, температура отепленной РВ - T=28°C, температура охлажденной РВ - Т=12°С. При работе по известной схеме (без возврата части охлажденной РВ на вход в первую секцию испарителя) расход РВ как через первую секцию 3, так и через вторую секцию 4 составляет 50 м/час, а охлаждение в каждой секции испарителя ΔT=8°C. Для рассмотрения работы ПЭХУ по предлагаемой схеме (с рециркуляцией части РВ) принимаем, что расход РВ, рециркулирующей через перемычку 13, равен G=50 м/час.
Установка работает следующим образом.
2
Пусковой режим. ПЭХУ, заполненная РВ, запускается известным способом, но при закрытых клапанах 16 и 17, благодаря чему осуществляется циркуляция всей РВ через перемычку 14 в замкнутом контуре, без подвода свежей РВ, а соответственно, и без подвода тепла, благодаря чему она достаточно быстро охлаждается и после того, как температура РВ на выходе из второй секции 4 снижается до значения, равного требуемой по заданию T=12°C, ПЭХУ переводится в рабочий режим.
1
B
2
p
B
p
2
B
p
3
3
3
3
3
Рабочий режим. Клапаны 16 и 17 открыты. К ПЭХУ подводится РВ с температурой T=28°C в количестве G=50 м/час, которая смешивается с РВ, поступающей через перемычку 14 с температурой Т=12°С в количестве G=50 м/час. В результате смешения двух потоков устанавливается температура РВ перед первой секцией 3, равная 20°С, после чего поток РВ в количестве G+G=100 м/час поступает в эту секцию, где, при той же холодопроизводительности секции, что и при работе по обычной схеме, благодаря двойному расходу РВ охлаждается на 4°C. РВ, охлажденная в первой секции 3 до температуры 16°С, насосом 8 направляется во вторую секцию 4, в которой аналогичным образом охлаждается еще на 4°C до конечного значения Т=12°C.Охлажденная РВ забирается насосом 9 и подается в напорную линию 13, после чего она разделяется на два потока, один из которых в количестве G=50 м/час направляется потребителю, а второй поток в количестве G=50 м/чac - на рециркуляцию через перемычку 14. Необходимый расход рециркулирующей РВ поддерживается регулирующим устройством 15.
Преимущество предлагаемой полезной модели, по сравнению с известной двухступенчатой ПЭХУ, заключается в том, что благодаря уменьшению перепада температур РВ в каждой из секций испарителя до оптимальных значений повышается эффективность работы двухступенчатой ПЭХУ при требуемой большой разности температур подводимой к ПЭХУ отепленной РВ и отводимой к потребителю охлажденной РВ.