Вихревой испаритель

Полезная модель относится к холодильной технике, а именно к испарителям компрессионных холодильных установок, в частности к конструкции испарителей, являющихся одним из основных элементов теплопередающих устройств.
Известно устройство, содержащее корпус, в котором размещен по меньшей мере один активный контур циркуляции охлаждаемой жидкости, трубки, отделенные друг от друга и объединенные в секции и сообщающиеся с зонами входа и выхода испаряемой среды из корпуса, и заслонки, установленные в межтрубном пространстве, в котором протекает охлаждаемая жидкость, отличающийся тем, что аппарат снабжен средствами регулирования площади проходного сечения зоны выхода испаряемой среды из корпуса в зависимости от температуры поступающей в корпус охлаждаемой жидкости (патент РФ №2071017, 1996 г.). Однако конструкция данного устройства не позволяет использовать пар хладагента для дополнительного охлаждения полезного объема установки.
Наиболее близким по технической сути является испаритель, содержащий корпус испарительной камеры и размещенную внутри него капиллярную структуру, которые образуют зону испарения и зону полости питания, отличающийся тем, что установлена термоэлектрическая батарея, имеющая две поверхности спаев, причем одна поверхность спаев соединена тепловым контактом с зоной испарения, а другая поверхность спаев соединена тепловым контактом с зоной полости питания (патент РФ №2105939, 1998 г.). Однако данное устройство не позволяет использоваь насыщенные пары для охлаждения и не обеспечивает перегрев во всасывающем трубопроводе перед компрессором.
Техническая задача - создание устройства, позволяющего повысить эксплуатационные характеристики холодильной установки за счет вихревого разделения хладагента и использования холодных паров хладагента для повышения эффективности устройства.
Технический результат - повышение хладопроизводительности устройства за счет усовершенствования конструкции.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус испарительной камеры и размещенную внутри него капиллярную структуру, которые образуют зону испарения и зону полости питания, установлена термоэлектрическая батарея, имеющая две поверхности спаев, причем одна поверхность спаев соединена тепловым контактом с зоной испарения, а другая поверхность спаев соединена тепловым контактом с зоной полости питания, на выходе из зоны парообразования вихревая труба, соединенная с корпусом испарительной камеры соплом и разделяющая поток пара на две части, теплообменник, расположенный на выходе холодной части паров хладагента из вихревой трубы и жестко соединенный с ней, терморегулирующий вентиль, установленный на входе в корпус испарительной камеры, регулирующий подачу хладагента, термобалон, установленный на линии всасывания, на выходе из теплообменника, и соединенный с терморегулирующим вентилем гибкой связью.
Вихревая труба и теплообменник позволяют повысить температуру теплоносителя на входе в испаритель, тем самым увеличивая его производительность, применение сопла позволяет увеличить эффективность разделения потока хладагента, а применение терморегулирующего вентиля и термобалона позволяет автоматизировать работу испарителя в зависимости от тепловой нагрузки.
Применение вихревой трубы при разделении и перегрев пара хладагента позволяет избежать попадание жидкого хладагента в компрессор без применения специальных мер.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
фиг. 1 - общий вид испарителя
фиг. 2- вихревая труба с теплообменником (вид в разрезе) Устройство содержит испарительную камеру 1, капиллярную структуру 2, находящуюся внутри корпуса испарительной камеры 1, которые образуют зону испарения 3 и зону полости питания 4, сопло 5, находящееся на выходе из испарителя и жестко соединяющее корпус камеры 1 с вихревой трубой 6. термостатируемые элементы 7, расположенные на внешней поверхности камеры 1, которые могут выделять или поглощать тепло, тепловую трубу 8, расположенную одним концом в зоне питания испарительной камеры 1, а другим в зоне парообразования, терморегулирующий вентиль (ТРВ) 9, установленный на входе в корпус испарительной камеры 1, термобалон 10 установленный на линии всасывания 11, за теплообменником 12, регулирующий работу ТРВ 9, и связанный с ним гибкой связью 13, термоэлектрическую батарею 14, имеющую две поверхности спаев, которые в зависимости от направления тока в батарее становятся либо поверхностными горячих и холодных спаев соответственно, либо наоборот, установленную на поверхности тепловой трубы 8, линию жидкого хладагента 15, служащую для питания испарителя, и соединенную с корпусом испарительной камеры 1 через ТРВ 9, линию всасывания 11, состоящую из трубок 16 и 17, выходящих из вихревой трубы 6 и теплообменника 12.
Устройство работает следующим образом.
При пропускании электрического тока через термоэлектрическую батарею таким образом, что поверхности спаев становятся, соответственно поверхностями горячих и холодных спаев, за счет тепловых контактов в зоне испарения имеет место тепловыделение, а в зоне полости питания охлаждение. Вследствие охлаждения жидкости в зоне полости питания упругость ее паров уменьшается, и это приводит к увеличению количества жидкости, поступающей в единицу времени в зону полости питания по линии жидкого хладагента 15, что совместно с ТРВ 9 регулирует поступление жидкости в зону питания 4. Хладагент из линии жидкого хладагента 15 поступает через терморегулирующий вентиль 9 в корпус испарительной камеры 1, где, проходя через капиллярную структуру 2, в которой происходит испарение за счет поглощения тепла из окружающей среды и от термостатируемых элементов 7. Дополнительно термобатарея совместно с термобалоном 10, регулирует подачу жидкого хладагента через терморегулирующий вентиль 9 в корпус испарительной камеры 1. Из камеры 1 пары хладагента через сопло 5, увеличивают свою скорость и попадают в вихревую трубу 6, где разделяются на две фракции, фракция теплого хладагента выходит их вихревой трубы в линию всасывания 11, фракция холодных паров хладагента попадает в теплообменник 12, где, дополнительно поглощая тепло, нагревается и превращается в перегретый пар, затем поступает в линию всасывания 11. Потом эти два потока смешиваются и образуют единую линию всасывания.
Положительный эффект - предлагаемое устройство позволяет повысить хладопроизводительность испарителя за счет дополнительного нагревания паров хладагента в теплообменнике, позволяет термостатировать элементы электроники и благодаря двойному регулированию подачи хладагента через терморегулируемый вентиль, контролировать своевременную подачу хладагента при повышении или понижении нагрузки на испаритель.