ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА
REFRIGERATING PLANT

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для охлаждения объектов или поддержания их низкой температуры за счет получения холода на низком температурном уровне (ниже - 100°С).
Известна холодильная установка, содержащая теплоизоляционный корпус типа ларь с внутренней металлической камерой и холодильный агрегат, испаритель которого вынесен за пределы полезного объема камеры и имеет тепловую связь с полезным объемом. В качестве холодильного агрегата использованы две абсорбционно-диффузионные машины, которые установлены на боковых стенках корпуса (Патент RU 2327087 C1, F25D 19/00).
Указанная установка является наиболее близким аналогом к данному изобретению.
Недостаток этой установки заключается в том, что в случае получения температур ниже - 100°С при использовании любых типов холодильных машин в качестве холодильного агрегата потребуется значительное увеличение толщины изоляции, что приведет к увеличению габаритов холодильной установки.
Техническим результатом является уменьшение габаритных размеров установки за счет уменьшения необходимой толщины изоляции.
Указанный технический результат достигается тем, что холодильная установка, содержащая теплоизоляционный корпус типа ларь с холодильной камерой и теплоизоляционную крышку, две холодильные машины, каждая из которых снабжена испарителем и конденсатором, снабжена аналогичным внешним теплоизоляционным корпусом, в рабочем объеме которого установлена холодильная камера с теплоизоляционным корпусом, холодильные машины выполнены парокомпрессионными, первая холодильная машина служит для охлаждения рабочего (внутреннего) объема теплоизоляционного корпуса холодильной камеры, а вторая - для охлаждения рабочего (внутреннего) объема внешнего теплоизоляционного корпуса, образующего тепловой экран, при этом испаритель первой холодильной машины напаян на внутреннюю стенку теплоизоляционного корпуса холодильной камеры, а испаритель второй холодильной машины - на внутреннюю стенку внешнего теплоизоляционного корпуса по всей его высоте, в каждой холодильной машине компрессор, конденсатор, рекуперативный теплообменник, дросселирующее устройство и испаритель соединены трубками, по которым протекает хладагент, при этом рекуперативный теплообменник и дросселирующее устройство второй холодильной машины вмонтированы в тепловую изоляцию внешнего теплоизоляционного корпуса, а рекуперативный теплообменник и дросселирующее устройство первой холодильной машины - в тепловую изоляцию теплоизолированного корпуса холодильной камеры, компрессоры и конденсаторы холодильных машин расположены вне холодильной установки.
В холодильной установке компрессоры и конденсаторы холодильных машин могут быть расположены в машинном отделении.
На фиг.1 представлена принципиальная схема холодильной установки.
На фиг.2 - сечение по А-А холодильной установки.
На фиг.3 - разрез В-В холодильной установки.
Холодильная установка содержит теплоизоляционный корпус 1 типа ларь (фиг.1) с холодильной камерой 2, две холодильные машины 3, 4 парокомпрессионного типа. Холодильная установка снабжена внешним теплоизоляционным корпусом 5 типа ларь, в рабочем объеме которого установлен теплоизоляционный корпус 1 с холодильной камерой 2. Первая холодильная машина 3 содержит компрессор 6, конденсатор 7, рекуперативный теплообменник 8, дросселирующее устройство 9 и испаритель 10, соединенные между собой трубками 11, по которым протекает хладагент. Вторая холодильная машина содержит компрессор 12, конденсатор 13, рекуперативный теплообменник 14, дросселирующее устройство 15 и испаритель 16, соединенные между собой трубками 17, по которым протекает хладагент. Первая холодильная машина служит для охлаждения внутреннего объема теплоизоляционного корпуса 1 холодильной камеры 2, а вторая - для охлаждения рабочего объема внешнего теплоизоляционного корпуса 5(тепловой экран). Испаритель 10 первой холодильной машины 3 напаян на внутреннюю стенку теплоизоляционного корпуса 1 (фиг.2) холодильной камеры 2, а испаритель 16 второй холодильной машины 4 - на внутреннюю стенку внешнего теплоизоляционного корпуса 5 по всей ее высоте, что обеспечивает надежную тепловую связь испарителей 10, 16 с охлаждаемыми полезным объемом холодильной камеры и тепловым экраном, образованным внешним теплоизоляционным корпусом 5 соответственно. Испарители 10, 16 каждой холодильной машины 3, 4 выполнены в виде змеевика (фиг.2). Рекуперативный теплообменник 8 и дросселирующее устройство 9 первой холодильной машины 3, имеющие более низкую температуру, чем тепловой экран и аналогичные аппараты второй холодильной машины, и вмонтированы в тепловую изоляцию теплоизоляционного корпуса 1 внутренней камеры 2. Температура хладагента в рекуперативном теплообменнике 14 и соответственно температура самого теплообменника существенно ниже температуры окружающей среды. Для уменьшения теплопритока из окружающей среды рекуперативный теплообменник 14 и дросселирующее устройство 15 второй холодильной машины 4 вмонтированы в тепловую изоляцию внешнего теплоизоляционного корпуса 5 (фиг.2, 3).
Указанное расположение холодильных машин и их рекуперативных теплообменников, дросселирующих устройств и испарителей, по существу, образуют соответственно внутренний и внешний контуры охлаждения полезного объема холодильной камеры 2.
Компрессорно-конденсаторные агрегаты холодильных машин 3, 4 вынесены за пределы холодильной установки и расположены в машинном отделении 18. Холодильная установка снабжена теплоизоляционной крышкой 19 (фиг.2).
Холодильная установка работает следующим образом.
Последовательность работы второй холодильной машины 4 следующая: хладагент сжимается в компрессоре 12, после чего охлаждается в конденсаторе 13, где частично конденсируется, после конденсатора 13 хладагент поступает в рекуперативный теплообменник 14, где охлаждается и полностью конденсируется за счет отдачи тепла обратному потоку. Затем хладагент проходит через дросселирующее устройство 15, где понижается его давление и температура, после чего он поступает в испаритель 16, где частично испаряется за счет того, что охлаждает внутреннюю стенку внешнего теплоизоляционного корпуса 5. После испарителя 16 хладагент проходит через рекуперативный теплообменник 14, где подогревается за счет теплоты, получаемой от прямого потока, и поступает на всасывание компрессора 12, на чем цикл работы второй холодильной машины 4 замыкается.
Принцип действия первой холодильной машины 3 аналогичен принципу действия второй холодильной машины 4, только в данном случае испарителем 10 охлаждается внутренние стенки теплоизоляционного корпуса 1 холодильной (внутренней) камеры 2 (стенки полезного объема холодильной установки).
Последовательность работы холодильных машин 3, 4 может меняться, а также в нее могут быть добавлены дополнительные элементы, обязательным является только наличие элементов, описанных выше. Обязательным также является то, что холодильные машины 3, 4 должны работать по парокомпрессионному циклу.
В качестве рабочего вещества обеих холодильных машин целесообразно использовать многокомпонентные смеси хладагентов, состав которых должен подбираться, исходя из необходимых температур теплового экрана и воздуха внутри полезного объема. Однако в общем случае данное условие не является обязательным.
За счет того, что вторая холодильная машина 4 охлаждает теплоизоляционный (внутренний) корпус 1 холодильной камеры 2, уменьшается теплоприток к полезному объему холодильной камеры со всех сторон кроме верха, а также уменьшается теплоприток к рекуперативному теплообменнику 8 и дросселирующему устройству 9 первой холодильной машины 3.
Теплоприток к полезному объему, рекуперативному теплообменнику и дросселирующему устройству второй холодильной машины в данном случае идет не с температуры окружающей среды, а с температуры внутренней стенки внешнего корпуса камеры (теплового экрана).
Суммарная необходимая толщина тепловой изоляции в данном случае меньше толщины изоляции, которая потребовалась бы в случае применения одной холодильной машины с такой же производительностью, как холодильная машина внутреннего контура. Уменьшение толщины изоляции ведет к уменьшению габаритов холодильной камеры.
Соответственно при такой же общей толщине тепловой изоляции для получения той же производительности при той же температуре в полезном объеме камеры потребовалась бы более мощная холодильная машина, чем холодильная машина внутреннего контура.
Применение двух менее мощных (а следовательно, более простых по конструкции и компактных по размерам) холодильных машин вместо одной более мощной позволяет сократить общие габаритные размеры холодильной камеры и упростить ее конструкцию.
В результате уменьшения теплопритоков к рекуперативному теплообменнику внутреннего контура и полезному объему увеличивается эффективность работы холодильной машины внутреннего контура.