МАКРОЯЧЕЕЧНЫЙ АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА

Полезная модель относится к холодильной технике и может быть использована в качестве аккумуляторов холода или тепла.
Известен «АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА» SU 1638491 [2], включающий кожух и теплообменные элементы, выполненные в виде герметичных емкостей, свободно и поярусно подвешенных на перекладинах с образованием взаимно перпендикулярных в соседних ярусах каналов и заполненных жидким аккумулятором холода. Причем емкости теплообменных элементов в соседних рядах одного яруса смещены одна относительно другой на половину ширины емкости.
Недостатком устройства является сложная конструкция крепления теплообменных элементов и большие габариты элементов, существенно удлиняющих цикл теплообмена, что снижает эффективность устройства.
Наиболее близким техническим решением является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЛИ НАГРЕВА ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД» RU 2299380 [1], 1. Аккумулятор холода, содержащий теплоизолированный резервуар цилиндрической формы, снабженный входным и выходным патрубками, с которыми соединены контуры теплообменников, один из патрубков проходит через центр торцевой части цилиндра резервуара, внутри резервуара размещено аккумулирующее вещество в виде гранул (холодоаккумулирующих ячеек), внутри резервуара, между гранулами расположен текучий теплоноситель с возможностью теплового контакта поверхности гранул с теплоносителем.
Устройство обладает повышенной эффективностью по сравнению с [2] благодаря возможности изготовить холодоаккумулирующие ячейки относительно малых размеров, с большой площадью теплообмена, что увеличит скорость теплообмена.
Недостатком является низкая эффективность и высокая материалоемкость, обусловленные низкой теплоемкостью холодоаккумулирующих ячеек. Недостатком также являются низкая стабильность температуры, обусловленная линейным характером изменения температуры при подведении или отводе тепла к холодоаккумулирующим ячейкам.
Техническим результатом предлагаемого конструкторско-технического решения является повышение эффективности, снижение материалоемкости, повышение стабильности температуры.
Технический результат достигается тем, что макроячеечный аккумулятор холода, содержащий теплоизолированный резервуар цилиндрической формы, снабженный входным и выходным патрубками (с которыми соединены контуры теплообменников), один из патрубков проходит через центр торцевой части цилиндра резервуара, внутри резервуара размещены холодоаккумулирующие ячейки, внутри резервуара (между холодоаккумулирующих ячеек) расположен текучий теплоноситель (текучая охлаждающая среда, с возможностью теплового контакта поверхности холодоаккумулирующих ячеек с теплоносителем), характеризуется тем,что холодоаккумулирующие ячейки выполнены в виде капсул с оболочкой, заполненной веществом с температурой плавления в диапазоне рабочих температур, теплоноситель в рабочем диапазоне температур находится в жидком состоянии (температура фазового перехода жидкого теплоносителя в твердое вещество - температура плавления ниже температуры фазового перехода вещества внутри капсул), а температура фазового перехода оболочки капсулы выше верхнего предела рабочей температуры аккумулятора.
Ось резервуара может устанавливаться вертикально, а входной и выходной патрубки располагаться в нижней части резервуара.
Длина вдоль оси цилиндрического аккумулятора может быть больше его диаметра, что позволит повысить эффективность теплообмена благодаря уменьшению слабоомываемых теплоносителем зон.
Внутренний объем резервуара может разделяться на секции (зоны, отделы, фрагменты, стеллажи, сегменты) горизонтальными решетками, расположенными друг над другом, удерживающими холодоаккумулирующие ячейки, причем размер ячейки решетки меньше размера холодоаккумулирующих ячеек. Удерживание холодоаккумулирующих ячеек на решетках позволит упростить техническое обслуживание и уменьшить силу механического воздействия между холодоаккумулирующими ячейки.
Один из патрубков может соединяться с вертикально ориентированной сплошной трубой, проходящей от патрубка до верхней зоны, что позволит теплоносителю омывать все холодоаккумулирующие ячейки при подводке теплоносителя с одной стороны аккумулятора.
К входному и выходному патрубкам могут быть присоединены соединители с фланцами для присоединения потребителей и генераторов холода. Соединители с фланцами позволят присоединить несколько потребителей и генераторов холода к аккумулятору для создания общей холодильной системы на предприятии, что позволит снизить пиковые нагрузки на холодильное оборудование. Патрубки могут снабжаться задвижками, что упростит ввод аккумулятора в действие и позволит быстрее ликвидировать аварийные ситуации.
Рабочая температура может лежать в пределах -15…+5°C. Указанный диапазон температур аккумулятора охватывает большинство технологических процессов в пищевой промышленности.
Аккумулятор может содержать байпас, соединяющий вход и выход аккумулятора, что позволит дополнительно повысить стабильность температуры и снизить разность давления между входом и выходом аккумулятора.
В стенке напротив каждой зоны может располагаться минимум одно окно с герметичной заглушкой, которое позволит облегчить загрузку холодоаккумулирующих ячеек и техническое обслуживание аккумулятора.
Аккумулятор может быть снабжен системой индикации ячеек и системой автоматического управления, что позволит дополнительно повысить эффективность его работы.
Устройство схематически показано на фиг. 1 (горизонтальный разрез), фиг. 2 (нижняя часть аккумулятора с коммуникациями), фиг. 3 (вертикальный разрез), где
1 - теплоизолированный резервуар;
2 - входной и выходной патрубки;
3 - горизонтальные решетки;
4 - вертикальная сплошная труба;
5 - верхняя зона;
6 - соединители с фланцами;
7 - задвижки;
8 - байпас;
9 - окно с заглушкой;
10 - регулируемые опоры;
11 - холодоаккумулирующие ячейки.
расположены
Устройство действует следующим образом: теплоизолированный резервуар 1 представляет собой герметичную емкость цилиндрической формы, внутри которой  холодоаккумулирующие ячейки 11, а между ними расположен жидкий теплоноситель. Холодоаккумулирующие ячейки выполнены в виде капсул с относительно тугоплавкой, например, пластиковой оболочкой, заполненной веществом (наполнителем) с температурой плавления в рабочем диапазоне температур. В качестве вещества для заполнения холодоаккумулирующих ячеек и в качестве жидкого теплоносителя может использоваться смесь пропиленгликоля с водой, при этом концентрация пропиленгликоля в жидком теплоносителе выше для достижения более низкой температуры замерзания. Концентрацией пропиленгликоля в веществе внутри капсул можно регулировать температуру плавления смеси, тем самым варьируя рабочий диапазон температур аккумулятора. Для подвода и отвода теплоносителя к корпусу присоединены входной и выходной патрубки 2. Патрубок, проходящий через центр торцевой части цилиндра резервуара, соединен с вертикально ориентированной сплошной трубой 4, проходящей от патрубка до верхней зоны 5. Жидкость через патрубки поступает в соединители с фланцами 6, через которые жидкость поступает к потребителям и генераторам холода (тепла). На патрубках установлены задвижки 7. Вход аккумулятора соединен с выходом через байпас 8. Внутри резервуара могут быть расположены горизонтальные решетки 3 для холодоаккумулирующих ячеек, которые позволят уменьшить толщину их оболочки. На наружной цилиндрической поверхности аккумулятора расположены окна с заглушкой 9. Аккумулятор может устанавливаться на регулируемые опоры 10.
Технический результат - повышение эффективности достигается большей теплоемкостью плавления вещества с температурой плавления (замерзания) в диапазоне рабочих температур, наполняющего холодоаккумулирующие ячейки по сравнению с нагреванием любого вещества без фазового перехода. Технический результат - снижение материалоемкости достигается повышением удельной теплоты наполнителя вещества холодоаккумулирующих ячеек с фазовым переходом, по сравнению с веществом без фазового перехода, что позволит уменьшить суммарный вес холодоаккумулирующих ячеек при достижении расчетной теплоемкости. Технический результат - повышение стабильности температуры работы достигается относительно небольшим изменением температуры теплоносителя при подводе значительной тепловой энергии при плавлении или замерзании вещества внутри холодоаккумулирующих ячеек.
.
Промышленное применение Полезная модель может с успехом применяться для производства и эксплуатации аккумуляторов холода в производстве, связанном с необходимостью охлаждения сырья - в пивоварнях, производстве безалкогольных напитков, молочных продуктов, мороженого и т.д.