ПАРОЭЖЕКТОРНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к холодильной технике, а конкретно с пароводяным эжекторным холодильным установкам (ПЭХУ), применяемым в энергетике, металлургической, химической и других отраслях промышленности для обеспечения холодной водой установок кондиционирования воздуха и различных технологических систем.
ПЭХУ преимущественно находят применение на объектах, располагающих (особенно в летнее время) избытком водяного пара, например, пара промежуточных отборов на электростанциях, пара испарительного охлаждения на металлургических предприятиях и т.п., а также развитыми системами оборотного водоснабжения или естественными источниками охлаждающей воды.
К достоинствам ПЭХУ относятся: простота конструкции и обслуживания, сравнительно низкие капитальные затраты, высокая надежность и ресурс работы, возможность размещения на открытых площадках, а также малый расход запасных частей.
Основными элементами ПЭХУ являются испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насосы, трубопроводы, регулирующая и запорная арматура.
вх
вых
вх
вых
вх
вых
В зависимости от требуемого перепада температур рабочей воды (РВ) в испарителе ΔТ=Т-Т (где Т и Т - соответственно температуры РВ на входе в испаритель и на выходе из него) применяются ПЭХУ с одноступенчатым и двухступенчатым охлаждением. Если ΔТ находится в пределах 3-5°С (что, как правило, имеет место в системах кондиционирования, имеющих замкнутую схему циркуляции РВ с Т=10-12°С и Т=7-9°С), используются ПЭХУ с одноступенчатым охлаждением. Если ΔТ≥6°С, то используются ПЭХУ с двухступенчатым охлаждением, т.к. при ΔТ>5°С резко возрастает унос капельной влаги из испарителя, приводящий к снижению устойчивости работы эжекторов и установки в целом и к увеличению энергозатрат на производство холода. (Сильман М.А., Шумелишский М.Г. Пароводяные эжекторные холодильные машины. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984, с 40, 41).
Однако в зависимости от времени года и суток, а в ряде производств химической, целлюлозно-бумажной и др. отраслей промышленности и при использовании РВ для охлаждения тепловыделяющих устройств потребная холодопроизводительность ПЭХУ, а соответственно, и AT изменяются в широких пределах, а поэтому в одних случаях может оказаться оптимальным одноступенчатое охлаждение, а в других случаях - двухступенчатое охлаждение.
вх
вых
Известна ПЭХУ с двухступенчатым охлаждением РВ, содержащая двухсекционный испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насос РВ, трубопроводы и арматуру, обеспечивающая охлаждение РВ с Т=15°С до Т=5°C с понижением температуры РВ в каждой секции на ΔТ=5°С (Шумелишский М.Г. Эжекторные холодильные машины. - М.: Госторгиздат, 1961, с.33, 34). Но при уменьшении тепловой нагрузки на машину значение AT снижается, двухступенчатое охлаждение РВ оказывается излишним, и переход на одноступенчатое охлаждение параллельно обеими секциями позволил бы увеличить вдвое количество охлаждаемой РВ, что невозможно при данной конструкции ПЭХУ.
Известна также принятая за прототип ПЭХУ с одноступенчатым охлаждением РВ, содержащая двухсекционный испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насос РВ, трубопроводы и арматуру с параллельным охлаждением РВ в обеих секциях испарителя (Авт. свид-во СССР №1132122, Кл. F25B 1/06, опубл. 30.12.1984).
вх
Недостаток этой ПЭХУ заключается в том, что при существенном превышении спецификационной тепловой нагрузки на ПЭХУ значения Т и ΔT резко возрастают, и в этом случае для обеспечения оптимальных условий процесса охлаждения РВ целесообразен переход на двухступенчатую схему, однако конструкция этой ПЭХУ такого перехода не предусматривает.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в оптимизации режимов работы ПЭХУ при изменении тепловых нагрузок и, соответственно, значений ΔT в широких пределах, для чего в технологической схеме и конструкции ПЭХУ должна быть предусмотрена возможность перехода с одноступенчатого режима охлаждения РВ на двухступенчатый режим и обратно.
Поставленная задача решена следующим образом.
ПЭХУ содержит горизонтальный двухсекционный испаритель, конденсатор, эжекторы, воздухоотсасывающее устройство, насосы, трубопровод подвода отепленной РВ к приемным патрубкам обеих секций испарителя и трубопровод отвода охлажденной РВ к потребителю, каждая секция испарителя снабжена своим насосом откачки рабочей воды из этой секции, каждый насос напорным патрубком подсоединен к трубопроводу отвода охлажденной рабочей воды к потребителю, а напорный патрубок насоса первой секции испарителя дополнительно соединен с приемным патрубком второй секции испарителя, причем на линиях связи напорного патрубка насоса первой секции испарителя с трубопроводом отвода охлажденной рабочей воды к потребителю и с приемным патрубком второй секции испарителя, а также на линии связи трубопровода подвода отепленной РВ к приемному патрубку второй секции испарителя установлены запорные клапаны.
Ниже сущность полезной модели поясняется конкретным примером ее выполнения и прилагаемым чертежом, на котором показана предлагаемая ПЭХУ.
Установка содержит испаритель 1, разделенный перегородкой 2 на две секции - первую секцию 3 и вторую секцию 4, эжекторы 5, конденсатор 6, воздухоотсасывающее устройство 7, насос 8 первой секции, насос 9 второй секции, линию 10 подвода отепленной РВ к ПЭХУ, подсоединенную к приемному патрубку первой секции 3 испарителя 1 линией 11 и к приемному патрубку второй секции 4 испарителя 1 линией 12, на которой установлен запорный клапан 13; напорный патрубок насоса 9 подсоединен к трубопроводу 14 отвода охлажденной РВ к потребителю линией 15, а напорный патрубок насоса 8 - линией 16 с установленным на ней запорным клапаном 17; кроме того, напорный патрубок насоса 8 соединен с приемным патрубком второй секции 4 испарителя 1 линией 18 с установленным на ней запорным клапаном 19.
Описываемая ПЭХУ может использоваться в двух рабочих режимах:
при близких к номинальным значениям тепловой нагрузки и, соответственно, ΔТ≤5°С - в режиме одноступенчатого охлаждения, а при существенно повышенной тепловой нагрузке - в режиме двухступенчатого охлаждения.
Установка работает следующим образом.
Режим одноступенчатого охлаждения. Исходное положение: запорные клапаны 13 и 17 открыты, запорный клапан 19 закрыт.
вх
вых
вых
К эжекторам 5 обеих секций испарителя 1 подается рабочий пар; отепленная рабочая вода с температурой Т и спецификационным расходом G подводится к ПЭХУ по трубопроводу 10, после чего разделяется на два потока с расходом 0,5G каждый и по линиям 11 и 12 подводится к приемным патрубкам соответственно секций 3 и 4 испарителя 1, работающих параллельно, в одинаковых условиях, в результате чего РВ охлаждается в обеих секциях до одной и той же конечной температуры Т. Охлажденная РВ откачивается параллельно работающими насосами 8 и 9 и по линиям 15 и 16 подается в трубопровод 14, по которому с температурой Т направляется к потребителю.
Режим двухступенчатого охлаждения. Исходное положение: запорные клапаны 13 и 17 закрыты, запорный клапан 19 открыт.
вх
пр
пр
вых
вых
К эжекторам 5 обеих секций испарителя 1 подается рабочий пар; отепленная рабочая вода с температурой Т и с расходом 0,5G подводится к ПЭХУ по трубопроводу 10, после чего по линии 11 подводится к приемному патрубку секции 3 испарителя 1, в которой охлаждается до промежуточной температуры Т. Из секции 3 частично охлажденная РВ откачивается насосом 8 и по линии 18 подается в приемный патрубок секции 4 испарителя 1. В секции 4 осуществляется окончательное охлаждение РВ с температуры Т до конечной температуры Т, после чего РВ насосом 9 откачивается из секции 4 и по линии 15 подается в трубопровод 14 по которому с температурой Т направляется к потребителю.
Как уже было сказано выше, режим работы ПЭХУ выбирается в зависимости от фактической тепловой нагрузки на ПЭХУ и соответствующего значения ΔТ.
Преимущество предлагаемой полезной модели, по сравнению с известными ПЭХУ, заключается в том, что за счет весьма незначительного усложнения схемы ПЭХУ обеспечивается возможность использования одной и той же ПЭХУ в режиме как одноступенчатого, так и двухступенчатого охлаждения, благодаря чему достигается оптимизация условий работы в широком диапазоне реальных эксплуатационных тепловых нагрузок и других факторов.