УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯЦИИ ХОЛОДА

Полезная модель относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для создания ледопородных ограждений.
Известно устройство для аккумуляции холода, включающее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, нагнетательный и отводящий трубопроводы, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненном в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на конденсатор, расположенным в зоне А, а сама обсадная труба, выполнена в виде стальной трубы, вмонтированной в железобетонную сваю [Патент №62617 опубликовано: 27.04.2007 г.].
1
1
2
1
2
B
B
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А, отличающееся тем, что труба выполнена в виде термосваи и помещена в предварительно размещенную в грунте стальную трубу на глубину L, в испарительной зоне H которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами R, R, m, h, r и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, зона F между стальной трубой и термосваей в испарительной зоне H на глубине грунта Н заполнена незамерзающей жидкостью для увеличения теплопроводности термосваи, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н от грунта таким образом, чтобы Н<1,5 м. [Патент №77617 опубликовано: 27.10.2008 г.].
Недостатками известных устройств для аккумуляции холода является их неэффективность при сплошной заморозке протяженных участков грунта и теплопотери.
Задачей полезной модели является: адаптация устройства для сплошной заморозки протяженных участков грунта и снижение теплопотерь.
1
1
2
1
2
B
B
Данный технический результат достигается тем, что устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, причем труба выполнена в виде термосваи и помещена в предварительно размещенную в грунте стальную трубу на глубину L, в испарительной зоне H которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами R, R, m, h, r и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, зона F между стальной трубой и термосваей в испарительной зоне H на глубине грунта Н заполнена незамерзающей жидкостью для увеличения теплопроводности термосваи, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н от грунта таким образом, чтобы Н<1,5 м., согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит, нагнетательный коллектор, соединенный входом и выходом с ресивером, наполненным хладоносителем и содержащим погружной испаритель, соединенный нагнетательным и всасывающим патрубками с внешним компрессорно-конденсаторным агрегатом, имеющий, начиная со стороны всасывания, насос, подпитывающие трубопроводы с вентилями, подающие хладоноситель в цилиндрическую емкость, расположенную в конденсаторной зоне А соосно термосвае и окружающую последнюю, соединенную нагнетательным трубопроводом с отводящим коллектором, имеющим выход в ресивер, и последним имеющий общий регулирующий вентиль, а также установленные внутри термосваи, соосно последней, две теплоизоляционные трубы, одна из которых через слой теплоизоляции примыкает к внутренней стенке термосваи, а другая, также через слой теплоизоляции, примыкает к внешней стенке промежуточной трубы, причем между внутренним диаметром первой из названных теплоизоляционных труб и внешним диаметром второй имеется зазор для прохождения паров хладагента.
Предложенная конструкция устройства для аккумуляции холода иллюстрируется чертежами, где изображено заявленное устройство - фиг.1: схема циркуляции хладоносителя; фиг.2: продольный разрез участка сост. из двух термосвай; фиг.3: компрессорно-конденсаторный агрегат и продольный разрез ресивера.
1
2
1
1
2
B
B
Устройство для аккумуляции холода включает трубу, выполненную в виде термосваи 1, состоящую из испарителя 2 заполненного хладагентом, конденсатора 3, состоящего из конденсаторных зон А и В, в конденсаторной зоне А расположена циллиндрическая емкость 4, выполняющая роль конденсатора и выполненная в виде цилиндра окружающего термосваю 1 и расположенная соосно последней, вокруг цилиндрической емкости 4 смонтирована оболочка с теплоизоляцией 5 для уменьшения теплопритоков от грунта к зоне А. Термосвая 1 помещается в размещенную в грунте стальную трубу 6 на глубину L (до 50 метров), содержит испаритель 2, который через промежуточную трубу 7 соединен с воронкой 8, кроме того зона F между стальной трубой 6 и термосваей 1 в испарительной зоне H заполнена незамерзающей жидкостью 9 на глубине Н для увеличения теплопроводности испарительной зоны термосваи. Воронка 8 расположена на расстоянии L от конденсаторной зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями С размерами R, R, m, h, r и бортиком f таким образом, чтобы бортик f был направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В и во избежание попадания хладагента в отверстия С. В пространстве между термосваей 1 и промежуточной трубой 7, с тыльной стороны воронки 8 до верхней границы испарителя 2, расположены две теплоизоляционные трубы 10 и 11. Они установлены соосно термосвае 1 и имеют свободное пространство между внешней поверхностью теплоизоляционной трубы 11 и внутренней поверхностью теплоизоляционной трубы 10, так чтобы пары хладагента испаряясь проходили в этом свободном пространстве. Конденсаторная зона В в предлагаемом устройстве выполнена из отдельных вертикальных труб 12, соединенных коллектором 13, и расположена на расстоянии Н<1,5 м, т.к. от грунта, в противном случае, если Н<1,5 м., по правилам эксплуатации требуется изготовление дополнительных площадок для обслуживания оборудования.
Устройство для аккумуляции холода содержит компрессорно-конденсаторный агрегат 14, состоящий из компрессора 15, конденсатора 16, расположенного на сплошном каркасе 17 и соединенный нагнетательным патрубком 18 и отводящим патрубком 19 с погружным испарителем 20, погруженным в ресивер 21, наполненный хладоносителем. Нагнетательный коллектор 22, соединенный входом и выходом с ресивером 21, имеющий, начиная со стороны всасывания, насос 23, подпитывающие трубопроводы 24 с вентилями 25, подающие хладоноситель в цилиндрическую емкость 4, соединенную нагнетательным трубопроводом 26 с отводящим коллектором 27, имеющим выход в ресивер, и последним имеющий общий регулирующий вентиль 28.
Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом.
1
1
1
2
Стальную трубу 6 помещают в грунт на глубину L до 50 метров. В нее помещают трубу 1 (термосваю) в испарительной зоне H которой расположен испаритель 2, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу 7 соединен с воронкой 8, расположенной на расстоянии L от конденсаторной зоны А. В пространстве между термосваей 1 и промежуточной трубой 7, с нижней границы конденсаторной зоны А до верхней границы испарителя, расположены две теплоизоляционные трубы. В зоне А термосваи 1 размещают цилиндрическую емкость 4 с теплоизоляцией 5 для уменьшения теплопритоков от грунта в зону А. Зону F в испарительной зоне H между стальной трубой 6 и термосваей 1 на глубине Н заполняют не замерзающей жидкостью 9 для увеличения теплопроводности термосваи.
С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится ниже 0°С, происходит охлаждение и замораживание грунта за счет циркуляции хладагента между испарителем 2 и конденсатором 3. Циркуляция происходит следующим образом.
1
1
2
На жидкий хладагент, находящийся в испарительной зоне H которую можно изменять путем заполнения или отбора хладагента, воздействует температура грунта, при этом между наружной поверхностью испарителя 2 и внутренней поверхностью термосваи 1 начинает испаряться жидкий хладагент, пары которого движутся вверх в пространстве между стенками теплоизоляционных труб 10 и 11, благодаря которым снижаются теплопотери между сконденсированным хладагентом, стекающим впоследствии через промежуточную трубу 7 и паром в пространстве между теплоизоляционными трубами 10 и 11. Подойдя к воронке 8 пары проходят через отверстия С и поступают в зону конденсации А или В и, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды, конденсируются. Жидкий хладагент по стенкам термосваи 1 стекает к воронке 8, и поступает через промежуточную трубу 7 в зону H испарителя 2 термосваи 1, где в зоне F, заполненной незамерзающей жидкостью на глубине Н, происходит передача теплоты от грунта к кипящему хладагенту.
С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится выше 0°С, в термосвае 1 происходит повышение давления и циркуляция хладагента прекращается. Включается компрессорно-конденсаторный агрегат 14 и насос 23. Хладагент из компрессорно-конденсаторного агрегата 14, расположенного на сплошном каркасе 17, поступает в нагнетательный патрубок 18, а затем дросселируется в погружной испаритель 20, где посредством теплообмена происходит охлаждение хладоносителя в ресивере 21. Благодаря насосу 23 хладоноситель циркулирует в цилиндрической емкости 4 попадая в нее из нагнетательного коллектора 22 через подпитывающий трубопровд 24 с вентилем 25, регулирующим подачу хладоносителя через подпитывающий трубопровод 24. Захоложенный хладоноситель циркулируя в цилиндрической емкости 4 охлаждает зону А термосваи 1, понижая тем самым давление в последней и происходит конденсация хладагента находящегося в конденсаторе в зоне А. Далее хладоноситель из емкости 4 через нагнетательный трубопровод 26 попадает в отводящий коллектор 27 откуда попадает в ресивер 1. Далее цикл повторяется. Нагнетательный коллектор 22 ближе к выходу в ресивер 1 имеет общий регулирующий вентиль 28, необходимый для регулирования подачи и давления хладоносителя в нагнетательном коллекторе 22, лишний хладоноситель сливается в ресивер 1.
Предложенное устройство для аккумуляции холода позволяет замораживать как отдельные участки грунта, так и может использоваться для сплошной заморозки протяженных участков грунта, снижает теплопотери что позволяет, в свою очередь, повысить КПД устройства.