ПАРОКОМПРЕССИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА С ДОЗИРОВАННОЙ ЗАПРАВКОЙ ХЛАДАГЕНТА
VAPOR COMPRESSION REFRIGERATOR WITH DOSED COOLANT FEED

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к парокомпрессионным холодильным машинам с дозированной заправкой хладагента, и может быть использовано для холодоснабжения предприятий торговли и сельского хозяйства.
Известна парокомпрессионная холодильная машина, содержащая замкнутый контур хладагента, включающий компрессор, конденсатор воздушного или водяного охлаждения, ресивер, отделитель жидкости, испаритель и систему подачи жидкого хладагента в испаритель, при этом выход компрессора соединен трубопроводом высокого давления с входом конденсатора воздушного или водяного охлаждения, выход конденсатора соединен трубопроводом с входом испарителя через дроссельный вентиль подачи жидкого хладагента в испаритель, а выход испарителя соединен трубопроводом низкого давления через отделитель жидкости с входом в компрессор (см. В.Мааке, Г.-Ю.Эккерт, Ж.-Л.Кошпен. Учебник по холодильной технике: Пер. с франц., Москва, изд. Московского университета, 1998, с.217).
Однако известная парокомпрессионная холодильная машина при своем использовании имеет следующие недостатки:
- высокие массогабаритные показатели из-за наличия ресивера, в качестве которого использован линейный ресивер,
- необходимость предусматривать автоматизированную систему питания испарителя жидким хладагентом,
- необходимость наличия избыточного количества хладагента в системе холодильной машины,
- повышенная опасность эксплуатации холодильной машины при использовании в качестве хладагентов природных рабочих веществ (углеводородов, аммиака), обладающих опасностью при их утечке из холодильной машины в помещение машинного зала.
Задачей изобретения является создание парокомпрессионной холодильной машины с дозированной заправкой хладагента.
Техническим результатом является уменьшение массогабаритных показателей за счет исключения из схемы линейного ресивера, упрощение схемы питания испарителя жидким хладагентом, снижение объема заправки холодильной машины хладагентом, обеспечение безопасности при размещении холодильной машины в помещении машинного зала за счет малой дозированной заправки хладагентом и использования вынесенного из помещения маневрового ресивера, обеспечение работоспособности холодильной машины с дозированной заправкой при изменении режимов работы за счет включения в схему маневрового ресивера для корректировки заправки холодильной машины.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена парокомпрессионная холодильная машина с дозированной заправкой хладагента, содержащая замкнутый контур хладагента, включающий компрессор, конденсатор воздушного или водяного охлаждения, ресивер, отделитель жидкости, испаритель и систему подачи жидкого хладагента в испаритель, при этом выход компрессора соединен трубопроводом высокого давления с входом конденсатора воздушного или водяного охлаждения, выход конденсатора соединен трубопроводом с входом испарителя через дроссельный вентиль подачи жидкого хладагента в испаритель, а выход испарителя соединен трубопроводом низкого давления через отделитель жидкости с входом в компрессор, при этом парокомпрессионная холодильная машина в качестве ресивера содержит выполненный в виде замкнутой емкости маневровый ресивер корректировки дозированной заправки холодильной машины хладагентом, при этом маневровый ресивер вынесен за пределы рабочей зоны холодильной машины на отдаленное расстояние, маневровый ресивер соединен трубопроводом через дополнительно установленный электромагнитный клапан, оснащенный системой поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, с трубопроводом высокого давления холодильной машины перед его входом в конденсатор, а выход трубопровода размещен в объеме маневрового ресивера ниже уровня его жидкого хладагента, вторым трубопроводом маневровый ресивер соединен с трубопроводом низкого давления холодильной машины через дополнительно установленный электромагнитный клапан, оснащенный системой поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, перед входом в отделитель жидкости холодильной машины, причем выход трубопровода размещен в замкнутом объеме маневрового ресивера выше уровня жидкого хладагента в нем, а в объеме жидкого хладагента маневрового ресивера дополнительно размещен теплообменник термостатирования хладагента.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенную парокомпрессионную холодильную машину с дозированной заправкой хладагента, отличительными являются:
- использование в качестве ресивера выполненного в виде замкнутой емкости маневрового ресивера корректировки дозированной заправки холодильной машины хладагентом,
- вынесение маневрового ресивера за пределы рабочей зоны холодильной машины на отдаленное расстояние,
- соединение маневрового ресивера трубопроводом через дополнительно установленный электромагнитный клапан, оснащенный системой поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, с трубопроводом высокого давления холодильной машины перед его входом в конденсатор,
- размещение выхода трубопровода в объеме маневрового ресивера ниже уровня его жидкого хладагента,
- соединение маневрового ресивера вторым трубопроводом с трубопроводом низкого давления холодильной машины через дополнительно установленный электромагнитный клапан, оснащенный системой поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, перед входом в отделитель жидкости холодильной машины,
- размещение выхода трубопровода в замкнутом объеме маневрового ресивера выше уровня жидкого хладагента в нем,
- дополнительное размещение в объеме жидкого хладагента маневрового ресивера теплообменника термостатирования хладагента, предназначенного для поддержания температуры жидкого хладагента, близкой к постоянной.
Экспериментальные исследования предложенной парокомпрессионной холодильной машины с дозированной заправкой хладагента показали ее высокую эффективность. Было установлено, что предложенная парокомпрессионная холодильная машина с дозированной заправкой хладагента обладает уменьшенными массогабаритными показателями за счет использования в качестве ресивера маневрового ресивера и вынесения его на любое расстояние из машинного зала холодильной машины, обладает высокой безопасностью работы при использовании в качестве хладагентов природных рабочих веществ (углеводородов, аммиака) за счет малой дозированной заправки и вынесенного на любое расстояние из машинного зала маневрового ресивера, обладает работоспособностью при изменении режимов работы за счет автоматической корректировки количества хладагента в замкнутой системе холодильной машины.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема предложенной парокомпрессионной холодильной машины с дозированной заправкой хладагента.
Предложенная парокомпрессионная холодильная машина с дозированной заправкой хладагента включает замкнутый контур холодильного агента, состоящий из компрессора 1, выход которого соединен трубопроводом 7 высокого давления с входом конденсатора 2 воздушного или водяного охлаждения. Выход конденсатора 2 соединен трубопроводом 8 с входом испарителя 3 через дроссельный вентиль 6 подачи жидкого хладагента в испаритель 3. Выход испарителя 3 соединен трубопроводом 9 низкого давления через отделитель жидкости 5 с входом в компрессор 1. Холодильная машина дополнительно оснащена маневровым ресивером 4 корректировки дозированной заправки холодильной машины хладагентом. Маневровый ресивер 4 размещен на любом удалении от холодильной машины и отсоединен от контура хладагента при нормальной работе холодильной машины. Маневровый ресивер 4 соединен трубопроводом 11 через электромагнитный клапан 13, оснащенный системой 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента (на схеме не показана), с трубопроводом 8 высокого давления холодильной машины перед конденсатором 2. Выход 16 трубопровода 11 размещен в объеме маневрового ресивера 4 ниже уровня жидкого холодильного агента в нем. Маневровый ресивер 4 своим трубопроводом 12 присоединен к трубопроводу 9 низкого давления через электромагнитный клапан 14, оснащенный системой 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, перед отделителем жидкости 5. Выход 17 трубопровода 12 размещен в замкнутом объеме маневрового ресивера 4 выше уровня жидкого хладагента в нем. В объеме жидкого хладагента маневрового ресивера 4 размещен теплообменник термостатирования 15, предназначенный для поддержания температуры жидкого хладагента, близкой к постоянной.
Предложенная парокомпрессионная холодильная машина с дозированной заправкой хладагента работает следующим образом.
Компрессор 1 всасывает парообразный хладагент через трубопровод 9 из отделителя жидкости 5, сжимает его и через нагнетательный трубопровод 7 подает в конденсатор 2. Сжатый компрессором 1 до высокого давления парообразный хладагент, отдавая тепло теплоносителю, которым может являться воздух или вода, конденсируется. Из конденсатора 2 жидкий хладагент поступает через дроссельный вентиль 6 в испаритель 3. В дроссельном вентиле 6 происходит падение давления хладагента до давления кипения. В испарителе 3 за счет подвода теплоты от хладоносителя происходит кипение хладагента. После испарителя 3 парообразный хладагент поступает через трубопровод 9 и отделитель жидкости 5 на всасывание в компрессор 1. В случае уноса из испарителя 3 капель жидкого хладагента они задерживаются и скапливаются в отделителе жидкости.
Для поддержания работоспособности холодильной машины с дозированной заправкой хладагента при изменении режимов работы в схему включен маневровый ресивер 4, который может располагаться на любом удалении от холодильной машины, и отделен от холодильной машины в нормальном режиме работы. Маневровый ресивер 4 представляет собой герметичную емкость с двумя выходами, оснащенную теплообменником термостатирования 15, расположенным в его нижней части. Через теплообменник термостатирования 15 постоянно циркулирует водопроводная вода. Маневровый ресивер 4 соединен трубопроводами 11 и 12 через электромагнитные клапаны 13 и 14, которые нормально закрыты, оснащенные системой 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента, с трубопроводом 7 перед конденсатором 2, а также трубопроводом 9 перед отделителем жидкости 5. Система 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента осуществляет автоматическую корректировку количества хладагента в системе холодильной машины открытием соответствующих электромагнитных клапанов 13 или 14 по сигналу датчиков температур. Разностью рабочих температур хладагента могут быть разность температур кипения хладагента и температуры хладагента на выходе из испарителя или разность температуры кипения хладагента и температуры хладоносителя.
При достижении заданного максимального значения разности рабочих температур хладагента подается сигнал на открытие электромагнитного клапана 14. Давление паров хладагента в маневровом ресивере 4 соответствует давлению насыщения при температуре, близкой к температуре циркулирующей воды в системе термостатирования 15. Температура циркулирующей воды поддерживается выше заданной температуры кипения, таким образом, давление насыщенных паров в маневровом ресивере 4 выше давления хладагента в трубопроводе 9. После открытия электромагнитного клапана 14 хладагент из маневрового ресивера 4 перетекает в трубопровод 9, причем этот процесс осуществляется системой 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента импульсно с заданным значением интервала времени. Происходит снижение разности рабочих температур хладагента и по достижении заданного значения подается сигнал на закрытие электромагнитного клапана 14, перекрывается трубопровод 12. При перетекании хладагента из маневрового ресивера 4 в нем снижается давление, что приводит к вскипанию жидкого хладагента в маневровом ресивере 4 с отводом теплоты от циркулирующей в теплообменнике термостатирования 15 воды, тем самым поддерживается исходная температура насыщенных паров хладагента в маневровом ресивере 4.
По достижении заданного минимального значения разности рабочих температур хладагента подается сигнал на открытие электромагнитного клапана 13. Так как давление нагнетания выше давления насыщенных паров в маневровом ресивере 4 происходит перетекание парообразного хладагента из холодильной машины в маневровый ресивер 4 через трубопровод 11, этот процесс осуществляется системой 10 поддержания заданной разности рабочих температур хладагента импульсно с заданным интервалом времени. При этом температура поступающего из холодильной машины хладагента выше температуры хладагента в маневровом ресивере 4. Происходит конденсация парообразного хладагента в маневровом ресивере 4 с повышением температуры жидкого хладагента. Циркулирующая в системе термостатирования 15 вода отводит поступающий избыток теплоты, тем самым поддерживая постоянную температуру хладагента в ресивере. Выход 16 трубопровода расположен ниже уровня жидкого хладагента в маневровом ресивере 4.