ПАРОКОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области холодильной техники, в частности к конструкции холодильной установки.
Наиболее близкой по технической сути к заявленной установке и избранной нами как прототип есть парокомпрессорная установка, которая описана в книге «Холодильные установки», кн.2, под редакцией И.Г.Чумака, Киев.: Лыбедь, 1995 - с.13 рис.8. Эта конструкция содержит отделитель жидкости, подогреватель, компрессор, охладитель, ресивер, испаритель. Подогрев и выпаривание жидкости в подогревателе происходит за счет теплообмена с внешним теплоносителем с возвращением пара рабочей среды в отделитель жидкости.
Недостаток известной конструкции состоит в том, что она не обеспечивает высокой энергетической и экономической эффективности работы парокомпрессорной установки, так как при изменении параметров технологического режима, а именно при приближении в процессе работы к параметрам конденсации рабочей среды на входе в компрессор, появляется опасность попадания жидкости в компрессор, которая может привести к гидроудару. В системе защиты от гидроудара, для возвращения жидкости в технологический цикл выпариванием в подогревателе, источником тепла служит внешний теплоноситель, что само по себе требует значительных энергетических и, как следствие, экономических затрат. Кроме того, от теплообмена с внешним теплоносителем увеличивается нагрузка на компрессор, а также и на охладитель (конденсатор), что отрицательно влияет на производительность всей установки.
В основу полезной модели поставлена задача создания парокомпрессорной установки, в которой путем использования тепловой энергии рабочего вещества на нагнетании компрессора, обеспечивается
возвращение жидкого сепарированного рабочего вещества в технологический процесс, снижение температуры рабочего вещества в нагнетательном трубопроводе компрессора и защита парокомпрессорной установки от гидроудара и, как следствие, увеличение его производительности, снижение тепловой нагрузки на охладитель, что ведет к повышению энергетической и экономической эффективности работы парокомпрессорной установки.
Поставленная задача достигается тем, что в парокомпрессорной установке, которая содержит связанные паровыми и жидкостными трубопроводами отделитель жидкости, подогреватель, компрессор, охладитель (конденсатор) и ресивер, согласно полезной модели, вход и выход трубного пространства подогревателя связаны с нагнетательным трубопроводом компрессора.
На нагнетательном трубопроводе парокомпрессорной установки может быть установлен инжектор, связанный с трубопроводом выхода трубного пространства подогревателя.
Подогреватель парокомпрессорной установки может быть расположен наклонно относительно горизонтали над нагнетательным трубопроводом, причем подогреватель имеет наклон в сторону выхода рабочего вещества.
Сепарированная жидкая фаза рабочего вещества из отделителя жидкости сливается самотеком в межтрубное пространство подогревателя, где под влиянием тепловой энергии рабочего вещества после нагнетания компрессора выкипает и в виде пара по трубопроводу возвращается в технологический процесс, в верхнюю часть отделителя жидкости, откуда поступает на вход компрессора, где сжимается до давления нагнетания. Охлажденное в процессе теплообмена рабочее вещество из межтрубного пространства через инжектор поступает в нагнетательный трубопровод, где смешиваясь с основным потоком, охлаждает его, что приводит к уменьшению объема рабочей среды и, как следствие, к снижению давления и сопротивления на нагнетании компрессора. При установке
подогревателя над нагнетательным трубопроводом наклонно относительно горизонтали дополнительно в процессе движения рабочего вещества по трубному пространству подогревателя принимает участие гравитационная сила, которая действует на охлажденное, сжиженное рабочее вещество.
Использование совокупности всех существенных признаков, включая отличительные, позволит повысить энергетическую и экономическую эффективность работы парокомпрессорной установки.
На фиг.1 представлена принципиальная схема парокомпрессорной установки, реализующая данный способ с подогревателем расположенным на нагнетательном трубопроводе. На фиг.2 представлена схема с подогревателем расположенным вне нагнетательного трубопровода и соединенного трубопроводами через инжектор. На фиг.3 представлена схема с подогревателем расположенным наклонно над нагнетательным трубопроводом.
Парокомпрессорная установка содержит отделитель жидкости 1, подогреватель 2, вход и выход которого связаны с нагнетательным трубопроводом после компрессора 3 и перед охладителем (конденсатором) 4. Кроме того, имеется ресивер 5. В двух вариантах установки подогревателя 2 на нагнетательном трубопроводе на выходе рабочего вещества из подогревателя 2 установлен инжектор 6 (фиг.2, фиг.3). На фиг.3 подогреватель 2 расположен наклонно над нагнетательным трубопроводом компрессора 3.
Парокомпрессорная установка (фиг.1) работает следующим образом. Рабочее вещество в виде насыщенного пара низкого давления с капельной жидкостью попадает в отделитель жидкости 1, где влага отделяется и самотеком стекает в межтрубное пространство подогревателя 2. В результате теплообмена с рабочей средой высокого давления и температуры из нагнетательного трубопровода жидкость кипит и поступает в верхнюю часть отделителя жидкости 1, после чего с основным потоком паров рабочей среды
сжимается до высокого давления в компрессоре 3. После этого поток проходит по трубному пространству подогревателя 2, где охлаждается, уменьшается в объеме, что снижает сопротивление и давление на нагнетании и увеличивает объемную производительность компрессора 3, что компенсирует повышенный суммарный расход паров рабочего вещества от подогревателя 2 на входе в компрессор 3. Далее пары рабочего вещества охлаждаются в охладителе 4, после чего они накапливаются в ресивере 5.
Парокомпрессорная установка (фиг.2) работает следующим образом.
Рабочее вещество в виде насыщенного пара низкого давления с капельной жидкостью попадает в отделитель жидкости 1, где влага отделяется и самотеком стекает в межтрубное пространство подогревателя 2. В результате теплообмена с рабочим веществом высокого давления и тепловой энергии из нагнетательного трубопровода жидкость кипит и поступает в верхнюю часть отделителя жидкости 1, после чего с основным потоком паров рабочего вещества сжимается до высокого давления в компрессоре 3. После этого поток разделяется, основная часть проходит по нагнетательному трубопроводу, а часть ответвляется под действием перепада давлений, создаваемого инжектором 6, проходит по трубному пространству подогревателя 2, где охлаждается и через инжектор 6 смешивается с потоком нагнетания, охлаждая и уменьшая его в объеме, что снижает сопротивление и давление на нагнетании и увеличивает объемную производительность компрессора 3, что компенсирует повышенный суммарный расход паров рабочей среды от подогревателя 2 на входе в компрессор 3. Далее пары рабочей среды охлаждаются в охладителе 4, после чего накапливаются в ресивере 5.
Парокомпрессорная установка (фиг.3) работает следующим образом.
Рабочее вещество в виде насыщенного пара низкого давления с капельной жидкостью попадает в отделитель жидкости 1, где влага отделяется и самотеком стекает в межтрубное пространство подогревателя 2. В результате теплообмена с рабочей средой высокого давления и тепловой энергии из
нагнетательного трубопровода жидкость кипит и поступает в верхнюю часть отделителя жидкости 1, после чего с основным потоком паров рабочей среды сжимается до высокого давления в компрессоре 3. После этого поток разделяется, основная часть проходит по нагнетательному трубопроводу, а другая часть ответвляется под действием перепада давлений создаваемого инжектором 6 и силой гравитации, проходит по трубному пространству подогревателя 2, расположенного наклонно над нагнетательным трубопроводом, где охлаждается, и через инжектор 6 смешивается с потоком нагнетания, охлаждая и уменьшая в объеме, что снижает сопротивление и давление на нагнетании и увеличивает объемную производительность компрессора 3, что компенсирует повышенный суммарный расход паров рабочей среды из подогревателя 2 на входе в компрессор 3. Далее пары рабочей среды охлаждаются в охладителе 4, после чего накапливаются в ресивере 5.
Использование предложенной конструкции установки в сравнении с теми, что существуют, позволит сэкономить затраты на обеспечение внешнего источника тепла, увеличить производительность компрессора и понизить тепловую нагрузку на охладитель. При использовании подогревателя появляется возможность отделения примесей, которые не испаряются, из рабочей среды с дальнейшим дренированием из технологического процесса. Предложенная конструкция парокомпрессорной установки является энергосберегающей.