СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройствам для охлаждения жидких сред заданных параметров в системах испытательных стендов, а в частности, для стендов проливки керосином топливных коллекторов и форсунок авиационных газотурбинных двигателей (ГТД).
Известно устройство охлаждения жидкости (Патент РФ №2242569, 25.10.1999, МПК F28B 1/02), выполненное в виде замкнутого контура жидкости, образованного охладителем, трубопроводами для подвода и отвода жидкости, нагнетательным устройством, теплообменником.
Данное устройство отличается неоправданной сложностью, и в нем отсутствует система автоматического управления и поддержания заданной температуры рабочей жидкости.
Известно также устройство для охлаждения жидкости (Патент РФ №1814718, 06.11.1990, МПК F25D 17/02), содержащее терморегулятор, контур подачи теплоносителя, включающий теплообменник, бак и циркуляционный насос, и контур подачи хладоагента, включающий холодильную машину. Причем между теплообменником и баком расположен регулятор температуры, а в контуре подачи хладоагента установлен клапан, подключенный к терморегулятору. Регулирование температуры теплоносителя производится с помощью клапана, который по сигналу терморегулятора открывает или закрывает байпасную линию.
Недостатком данного устройства является зависимость точности поддержания температуры от частоты включения клапана. Кроме того, при такой системе холодильная машина работает все время с постоянной производительностью, что приводит к неоправданным затратам электроэнергии и износу оборудования.
Задачей предлагаемого устройства является повышение точности регулирования температуры теплоносителя, экономия энергоносителей и расходов на ремонт и обновление оборудования.
Решение задачи достигается тем, что датчик температуры холодильной машины установлен в баке, а в напорной магистрали циркуляционного насоса теплоносителя установлен датчик давления, который подключен к системе управления холодильной машины.
На чертеже представлена схема системы охлаждения топлива.
Система охлаждения топлива включает бак 1 - резервуар для топлива (авиационного керосина), которое используется для испытаний на проливку топливного коллектора авиационного ГТД. Контур циркуляции теплоносителя, которым является топливо, включает насос 2, клапан предохранительный 3, фильтр 4, теплообменник-испаритель 5, стенд испытательный 6 и сливную магистраль 7. Контур хладоносителя (фреона) содержит холодильную машину 8, которая включает в себя компрессор 9, соединенный магистралью 10 с теплообменником-испарителем 5. Сливная магистраль 11 по контуру хладоносителя соединена с конденсатором 12, а конденсатор с всасывающим патрубком компрессора 9.
На напорной магистрали теплоносителя установлен датчик давления 13 (электроконтактный манометр), который подключен к одному из входов системы управления 14 холодильной машины 8. К другому входу системы управления 14 подключен датчик температуры 15, установленный в баке 1, а к третьему входу - задатчик температуры 16.
Устройство работает следующим образом.
Хладоноситель (фреон), охлажденный в конденсаторе 12 холодильной машины 8, компрессором 9 подается по магистрали 10 в теплообменник-испаритель 5, где нагревается и возвращается по магистрали 11 в конденсатор 12. Теплоноситель (топливо) из бака 1 подается насосом 2, через предохранительный клапан 3 и фильтр 4, в теплообменник-испаритель 5, где охлаждается и поступает в испытательный стенд 6. В процессе проведения испытаний на пролив, через форсунки топливного коллектора ГТД, топливо интенсивно нагревается, и по магистрали 7 сливается в бак 1.
Задатчиком 16 устанавливают необходимую температуру топлива, которая определяется техническими условиями на изделие, например - 22°С. Затем включают насос 2, при этом в напорной магистрали до теплообменника 5 устанавливается некоторое избыточное давление, которое фиксируется датчиком 13. Сигнал от датчика 13 поступает в систему управления 14 холодильной машины, которая дает команду на включение компрессора 9. Это обеспечивает необходимую блокировку, так как подача хладоносителя в теплообменник должна начинаться только после начала циркуляции топлива. В случае прекращения, по какой либо причине, работы насоса 2, давление в его напорной линии падает, что приводит к дезактивации датчика давления 13. При этом компрессор 9 сразу отключается, что предотвращает лишний расход энергии на охлаждение топлива в теплообменнике 5, когда оно не подается на стенд 6.
В процессе дальнейшей работы система управления холодильной машины 8 поддерживает заданную температуру путем регулирования подачи фреона в теплообменник-испаритель 5.
Размещение датчика температуры 15 в баке с топливом, а не на магистрали, как в прототипе, позволяет более точно регулировать температуру топлива, подаваемого на стенд, так как его основной объем находится именно в этой емкости. Практика показала высокую эффективность такой системы поддержания заданной температуры топлива путем его криогенного охлаждения.
Таким образом, по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототипом), заявляемое устройство обеспечивает более высокую точность поддержания температуры теплоносителя за счет правильного размещения датчика температуры и пропорционального регулирования работы холодильной машины. Кроме того, адаптивное управление работой холодильной машины значительно снижает расход энергии и износ оборудования.