ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА
REFRIGERATING UNIT

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к оборудованию для холодильных машин, и может быть использовано в камерах для хранения пищевых продуктов, для кондиционеров, для охлаждения элементов электронного оборудования транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, а также для охлаждения подключаемых перевозимых устройств, для теплоизолирующих систем предприятий.
Известна компрессорная холодильная установка по авторскому свидетельству СССР №1749646, кл. F25В 1/00, 1992 г., содержащая циркуляционный контур хладагента с последовательно установленными компрессором, конденсатором, циркуляционным насосом, регулирующим вентилем и испарителем. Установка дополнительно снабжена переохладителем, установленным в контур между конденсатором и циркуляционным насосом, причем выход циркуляционного насоса соединен через второй регулирующий вентиль с паровой полостью конденсатора, а выход из испарителя соединен перепускным трубопроводом через запорный вентиль со входом в переохладитель.
Некоторая сложность схемы установки и наличие входящих в нее сложных элементов требуют значительных затрат электроэнергии, снижающих мощность установки и холодильный коэффициент.
Известна одноступенчатая холодильная машина, схема которой описана в справочнике «Теплофизические основы получения искусственного холода» издательства «Пищевая промышленность», М., 1980 г., стр.31-32, рис. III-3, представляющая собой одну из схем обычного бытового холодильника и принятая за прототип. Она содержит компрессор, выход которого соединен со входом конденсатора, а его выход последовательно соединен со входом испарителя через встроенный в соединяющий их трубопровод терморегулирующий вентиль. Выход испарителя соединен трубопроводом со входом компрессора.
Однако эта установка имеет существенный недостаток, характеризующийся большими затратами на привод компрессора, т.е. значительными потерями мощности установки, влекущими за собой снижение холодильного коэффициента.
Технической задачей изобретения является снижение потребляемой мощности, подводимой к компрессору, и повышение выхода вырабатываемого холода, т.е. повышение холодильного коэффициента путем получения более низкой температуры в испарителе.
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемом решении установка снабжена дополнительным трубопроводом, вход которого соединен с выходом устройства для повышения давления и температуры рабочей среды, а выход соединен с выходом конденсатора и со входом дросселирующего устройства, причем дополнительный трубопровод установлен параллельно конденсатору и снабжен устройством дозированной подачи перегретого пара, поступившего в него из устройства для повышения давления и температуры рабочей среды.
Кроме того, устройство дозированной подачи перегретого пара выполнено в виде или жиклера, или электромагнитного клапана, или вентиля с сервоприводом.
На фиг.1 изображена схема холодильной установки;
на фиг.2 - график зависимости температуры рабочей среды в испарителе от частоты оборотов вала компрессора;
на фиг.3 - график зависимости мощности, потребляемой компрессором от частоты оборотов вала компрессора;
на фиг.4 - график зависимости давления рабочей среды в системе установки от частоты оборотов вала компрессора.
Холодильная установка содержит устройство для повышения давления и температуры рабочей среды, а именно в предлагаемой установке компрессор 1, работающий от привода 2, конденсатор 3, последовательно установленный с компрессором 1 и соединенный с ним выходным трубопроводом 4. Конденсатор 3 последовательно соединен выходящим трубопроводом 5 со входом 6 дросселирующего устройства 7. Дросселирующее устройство 7 трубопроводом 8 последовательно соединено с испарителем 9, который соединен с компрессором 1 посредством входного трубопровода 10.
Установка снабжена дополнительным трубопроводом 11, вход 12 которого соединен с выходным трубопроводом 4 компрессора 1, а выход 13 соединен с выходящим трубопроводом 5 конденсатора 3 и со входом 6 дросселирующего устройства 7. Причем дополнительный трубопровод 11 установлен параллельно конденсатору 3 и снабжен устройством 14 дозированной подачи перегретого пара, выходящего из компрессора 1 и частично поступающего в него.
Устройство 14 дозированной подачи перегретого пара конструктивно может быть выполнено, например, в виде или электромагнитного клапана, или вентиля с сервоприводом. Конкретно в предлагаемой установке в целях создания простой и недорогой конструкции в качестве устройства 14 дозированной подачи перегретого пара использован жиклер.
Холодильная установка работает следующим образом.
Компрессор 1 всасывает рабочую среду через входной трубопровод 10 из испарителя 9. В компрессоре 1 в результате производимых действий нагревают рабочую среду до состояния сухого или перегретого пара и нагнетают пар в конденсатор 3, в котором пар из перегретого состояния переводят в насыщенное и сжижают, т.е. конденсируют его до минимального давления. Затем из конденсатора 3 рабочая среда, но уже в виде жидкости, составляющей жидкую фазу, поступает по выходящему трубопроводу 5 на вход 6 дросселирующего устройства 7. Это составляет один поток направляемого из компрессора 1 перегретого пара.
Часть перегретого пара, выходящего из компрессора 1, попадает в дополнительный трубопровод 11 через его вход 12 и поступает в устройство 14 дозированной подачи перегретого пара - это второй поток направляемого из компрессора 1 перегретого пара. Устройство 14 дозированной подачи перегретого пара пропускает полученную опытным путем дозу пара на выход 13. Здесь эта доза перегретого пара, составляющая паровую фазу, соединяется с вышедшей из конденсатора 3 жидкостью, составляющей жидкую фазу, смешивается с ней, и полученная таким образом двухфазная рабочая среда: жидкость + пар через вход 6 дросселирующего устройства 7 попадает в само устройство, а из него по трубопроводу 8 поступает в испаритель 9. Причем количество перегретого пара в паровой фазе подают не более количества подаваемой жидкости жидкой фазы. В испарителе 9 рабочая среда кипит, поглощая теплоту.
При этом добавленная доза перегретого пара, паровая фаза, улучшает процесс кипения и служит ускорителем его проистекания, добавляя свое количество тепла в предстоящий процесс испарения жидкой фазы, обеспечивая тем самым более полное выкипание жидкой фазы.
При оптимальном соотношении паровой и жидкой фаз происходит более полное выкипание рабочей среды, что обеспечивает значительное снижение температуры в испарителе 9 при прочих равных условиях. Это наглядно показано на графике, изображенном на фиг.2. Кроме того, в результате этого происходит снижение давления в системе и снижение потребляемой мощности компрессором, что подтверждается графиками, изображенными на фиг.4 и 3.
Из испарителя 9 рабочая среда по входному трубопроводу 10 поступает в компрессор 1, и цикл повторяется.
Использование предлагаемого технического решения позволило получить более низкую по сравнению с известными объектами температуру в испарителе, не прибегая к дополнительным источникам электроэнергии, за счет чего получено снижение потребляемой мощности, подводимой к компрессору, и повышен выход вырабатываемого холода, а отсюда и повышен холодильный коэффициент.