ИСПАРИТЕЛЬ-КОНДЕНСАТОР С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ХЛАДОНОСИТЕЛЕМ
EVAPORATOR-CONDENSE WITH INTERMEDIATE COOLANT

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано как испаритель-конденсатор в каскадных холодильных установках.
Известен конденсатор-испаритель кожухотрубного типа с вертикальным расположением трубок [1], в котором их внутренняя поверхность имеет гидрофобное покрытие, а для интенсификации теплообмена между рабочими средами средняя часть трубок имеет звездообразное сечение. Конденсирующаяся среда поступает во внутритрубное пространство, а кипящая среда - в межтрубное.
Известен также конденсатор-испаритель [2], размещенный в корпусе ректификационной колонны и содержащий пластинчато-ребристый теплообменник, состоящий из теплообменной секции с чередующимися каналами кипения и конденсации. Подвод кипящей среды и отвод паров хладагента верхнего каскада осуществляется через колонну низкого давления, а подвод паров и сбор конденсата хладагента нижнего каскада осуществляется через колонну высокого давления.
Недостатком обеих схем является необходимость синхронной работы обеих ветвей каскада, что увеличивает нагрузку на электрооборудование холодильной установки, снижает ее надежность и уменьшает температурный диапазон ее применения.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является регенеративно-рекуперативный теплообменник [3], в теплоизолированном корпусе которого имеются два змеевика для жидких теплоносителей, размещенные таким образом, чтобы теплообменные элементы первого контура чередовались послойно с теплообменными элементами второго контура. Пространство между змеевиками и корпусом заполнено рабочим телом, температура плавления которого подбирается так, чтобы она находилась в интервале рабочих температур одного из контуров. Для компенсирования деформаций рабочего тела, связанных с изменением его физических состояний, над рабочим телом внутри корпуса имеется полость, заполненная нейтральным по отношению к рабочему телу и конструкционным материалам газом, соединенная с расположенной вне корпуса камерой из эластичного материала.
Недостатками данного аппарата являются сложность конструкции, обусловленная потребностью в расширительной камере, а также возможная опасность повреждения труб при затвердевании рабочего тела.
В основу изобретения поставлена задача снижения нагрузки на электродвигатели компрессоров в период пуска и нагрузки на защитно-коммутационное оборудование каскадной холодильной машины.
Поставленная задача решается за счет того, что в испарителе-конденсаторе каскадных холодильных машин, состоящем из двух змеевиковых теплообменников, соединенных между собой теплопроводящими ламелями, закрепленных на общей раме, змеевики погружены в промежуточный жидкий хладоноситель, содержащийся в теплоизолированном корпусе.
Технический результат, заключающийся в осуществлении независимой работы обеих ветвей каскада для исключения синхронного запуска компрессоров верхней и нижней ветвей каскада, повышении рабочего диапазона использования каскадной холодильной машины и оптимизации рабочего режима холодильной установки, достигается за счет погружения змеевиков испарителя-конденсатора в промежуточный жидкий хладоноситель, содержащийся в теплоизолированном корпусе.
Предлагаемая установка (фиг.1), выполненная на базе воздушного трехрядного конденсатора, включает в себя теплоизолированный корпус 2 с крышкой 1, заполненный хладоносителем 3. В хладоноситель погружены змеевики 4, 6, соединенные между собой теплопроводящими ламелями 5. Конденсация хладагента нижнего каскада осуществляется в двух рядах труб змеевика 4, а кипение хладагента верхнего каскада происходит в одном ряду труб змеевика 6.
Испаритель-конденсатор работает следующим образом. В змеевике 4 осуществляется конденсация хладагента нижнего каскада за счет передачи теплоты хладагенту верхнего каскада, циркулирующего в змеевике 6, где происходит его кипение. Таким образом, змеевик 4 является конденсатором нижнего каскада холодильной установки, а змеевик 6 - испарителем верхнего каскада.
Использование заявленного испарителя-конденсатора в каскадных холодильных установках за счет аккумулирования холода, необходимого для поддержания температуры конденсации нижнего каскада, позволяет снизить пусковые токи при запуске компрессоров, что в свою очередь приводит к повышению надежности их работы. Наряду с этим наличие промежуточного хладоносителя позволяет расширить температурный диапазон работы каскадной холодильной машины.
Источники литературы
1. Патент №2013749, Российская Федерация, МПК F28F 1/40. Конденсатор-испаритель / Мовчан Е.П. - Омское научно-производственное объединение "Сибкриотехника". - №4924503/06; заявл. 02.04.1991; опубл. 30.05.1994 (аналог).
2. Патент №2100715, Российская Федерация, МПК F25B 39/00, F28D 9/00. Конденсатор-испаритель / Позняк В.Е., Савельев В.Н. - Открытое акционерное общество криогенного машиностроения. - №95118254/06; заявл. 27.10.1995; опубл. 27.12.1997 (аналог).
3. Патент №2101645, Российская Федерация, МПК F28D 17/02. Регенеративно-рекуперативный теплообменник / Крыщенко К.И., Дзегиленок В.Н., Нейланд А.Б. - №96103971/06; заявл. 05.03.1996; опубл. 10.01.1998 (прототип).