Агрегат охлаждения и осушения воздуха системы поддержания температурно-влажностного режима

Полезная модель относится к холодильной технике, преимущественно к агрегатам охлаждения и осушения воздуха (далее агрегат) системы поддержания температурно-влажностного режима герметичных технологических отсеков подводных аппаратов, санкционировано сообщающихся с окружающей средой, например, при погрузке или выгрузке изделий хранения. При этом происходит нарушение режима хранения с повышением температуры и влажности воздуха в отсеке.
Известен автономный кондиционер [3], содержащий компрессор, водяной конденсатор, терморегулирующий вентиль, испаритель с вентилятором, двухполостный теплообменник, обеспечивающий поддержание необходимого температурно-влажностного режима в замкнутых герметичных объемах.
Основным недостатком аналога является малая скорость восстановления температурно-влажностного режима в отсеке при пиковых нагрузках по температуре и влажности.
Анализ научно-технической литературы [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] показал, что наиболее близкими по технической сущности и достигаемому техническому результату является агрегат системы поддержания температурно-влажностного режима, описание которого изложено в [1].
Этот агрегат выбран нами в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая скорость восстановления температурно-влажностного режима при пиковых нагрузках по температуре и влажности воздуха герметичного отсека.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание агрегата, обладающего быстродействием в восстановлении температурно-влажностного режима при пиковых нагрузках по температуре и влажности в отсеке, т.е. быстро увеличивать количество вырабатываемого и эффективно используемого холода.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном агрегате системы поддержания температурно-влажностного режима, содержащем соединенные последовательно компрессор, конденсатор хладона, дроссельное устройство, воздухоохладитель, выполненный с возможностью подсоединения воздуховодов системы, согласно полезной модели вход конденсатора подключен к выходу воздухоохладителя дополнительной линией, содержащей компрессор, конденсатор хладона выполнен с жидкостным охлаждением, выход конденсатора и входы компрессоров соединены дополнительной линией, содержащей дроссельное устройство и кожухотрубный теплообменник, внутритрубное пространство которого подключено к дроссельному устройству и входам компрессоров, а межтрубное пространство выполнено с возможностью подсоединения жидкостных магистралей системы.
Кроме того, на выходе из компрессоров установлены обратные клапаны. Кожухотрубный теплообменник по предложенной полезной модели необходим для охлаждения жидкости.
Одним из положений современного подхода к кондиционированию воздуха на судах и кораблях является то, что «… около 70% тепловых нагрузок ассимилируется не воздухом кондиционера, а тепло/холодоносителем доводчика (вода). Это обстоятельство особенно важно для стесненных условий кораблей и судов, так как вода способна передавать потоки теплоты значительно большие, чем воздух…» [9].
Это положение реализуется указанными техническими средствами полезной модели и способствует достижению технического результата.
Техническим результатом полезной модели является быстродействие агрегата системы поддержания температурно-влажностного режима при пиковых нагрузках по температуре и влажности воздуха.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками тождественными (идентичными) всем существенным признакам полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили установить совокупность существенных по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует признаку «новизна».
На фигуре представлена схема агрегата охлаждения и осушения воздуха системы поддержания температурно-влажностного режима по техническим решениям полезной модели. Агрегат состоит из соединенных последовательно компрессора 1, конденсатора хладона 2, дроссельного устройства 3, воздухоохладителя 4. Вход конденсатора 2 подключен к выходу воздухоохладителя 4 линией 5, содержащей компрессор 6. Выход конденсатора 2 и входы компрессоров 1, 6 соединены дополнительной линией 7, содержащей дроссельное устройство 8 и кожухотрубный теплообменник 9. Внутритрубное пространство теплообменника 9 подключено к дроссельному устройству 8 и входам компрессоров 1, 6.
На выходе компрессоров 1, 6 установлены обратные клапаны 10.
Некоторая арматура, приборы автоматики и связи, стандартные для холодильной техники и несущественные для пояснения полезной модели на схеме не показаны.
Необходимая дополнительная холодопроизводительность агрегата для охлаждения жидкостм обеспечивается подключением дополнительной линии, содержащей компрессор, к входу конденсатора и выходу воздухоохладителя. Этой же цели служит исполнение более эффективного конденсатора хладона с жидкостным охлаждением (относительно конденсатора с воздушным охлаждением).
Для получения холодной жидкости, между выходом конденсатора хладона и входом компрессоров выполнена дополнительная линия с дроссельным устройством и кожухотрубным теплообменником, охлаждающим жидкость.
На выходах компрессоров установлены обратные клапаны для исключения перетечек газа между компрессорами при работе.
Агрегат по предложенной полезной модели работает следующим образом. Компрессоры 1 и 6 сжимают пары хладона и нагнетают их в конденсатор 2, где они охлаждаются водой и ожижаются. При этом обратные клапаны 10 препятствуют перетечкам газа между компрессорами. Далее хладон расширяется в дроссельных устройствах 3, 8 и снижает свою температуру. Поступая в воздухоохладитель 4 и кожухотрубный теплообменник 9 жидкая фаза хладона выкипает и охлаждает воздух и жидкость, соответственно. Далее хладон в газообразном состоянии поступает на всасывание компрессоров и цикл повторяется. При охлаждении воздуха в воздухоохладителе ниже точки росы из него выпадает влага, охлажденный и осушенный воздух, а также жидкость, охлажденная в теплообменнике 9 используется средствами системы.
На стационарном режиме агрегат работает, компенсируя естественные теплопритоки и влаговыделения. Включен один компрессор в агрегате и воздухоохладитель. Когда происходит санкционированное нарушение герметичности - сообщение с окружающей средой, например, при загрузке и выгрузке изделий, увеличиваются влажность и температура в отсеке.
Для быстрого восстановления температурно-влажностного режима включается компрессор дополнительной линии, в кожухотрубном теплообменнике охлаждается жидкость, которая дополнительно используется средствами системы для ускорения съема тепловой нагрузки в отсеке.
Технические средства, используемые в полезной модели для создания совокупности признаков, позволяющих достичь заявленного технического результата, применяются в холодильной технике.
По техническим решениям полезной модели спроектирован и изготовлен опытный образец, проведены с положительными результатами предварительные и межведомственные испытания.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для промышленного использования, а именно, в агрегате охлаждения и осушения воздуха системы поддержания температурно-влажностного режима в отсеке подводного аппарата;
- для заявленной полезной модели в том виде, в котором она охарактеризована в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условиям «промышленная применимость».
1. Пат. №2277207, РФ. Система поддержания температурно-влажностного режима, МПК F24F 11/06, Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина"; Бармин И.В. и др. Заявл. 05.08.2004, опубл. 27.05.2006.
2. А.с. №1839913, СССР. Система терморегулирования орбитальной станции, МПК B64G 1/50, Омское научно-производственное объединение "Сибкриотехника", Научно-производственное объединение "Энергия"; Абакумов Л.Г. и др. Заявл. 28.12.1987, опубл. 20.06.2006.
3. Пат. №2156923, РФ. Автономный кондиционер с водяным конденсатором, МПК F24F 1/02, Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"; Коптелов К.А. и др. Заявл. 08.04.1999, опубл. 27.09.2000.
4. А.с. №1217723, СССР. Судовая система кондиционирования воздуха, МПК B63J 2/00, Кохан А.А. и др. Заявл. 25.09.1984, опубл. 15.03.1986.
5. А.с. №1757952, СССР. Судовой автономный кондиционер для помещений с круглогодичным охлаждением, МПК B63J 2/00, Центральный научно-исследовательский и проектный институт "Тайфун"; Редкозуб Б.Д. Заявл. 20.12.1990, опубл. 30.08.1992.
6. А.с. 1071887, СССР. Устройство для кондиционирования воздуха, МПК F24F 3/14, Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-конструкторский институт торгового машиностроения "ВНИИТОРГМАШ", предприятие п/я В-2572; Славин И.Ю. и др. Заявл. 10.12.1982, опубл. 07.02.1984.
7. А.с. №909458, СССР. Устройство для осушки воздуха, МПК F24F 3/14, Специальное конструкторско-технологическое бюро компрессорного и холодильного машиностроения; Антоненко Г.С. и др. Заявл. 11.01.1980, опубл. 28.02.1982.
8. А.с. №504324, СССР. Установка для кондиционирования воздуха, МПК F25B 7/00, А62В 15/00, Ташкентский политехнический институт; Лавочник А.И. и др. Заявл. 20.03.1974, опубл. 28.02.1979.
9. Бурцев С.И. Современный подход к кондиционированию воздуха на кораблях и судах // Судостроение, 2016, №5.