Устройство для охлаждения жидкости

Устройство для охлаждения жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для периодического охлаждения жидкости. Целью изобретения является снижение энергозатрат. Аккумулятор 2 заполняют аккумулирующим веществом, способным образовывать гидраты. Для аккумуляции холода включают перемешивающее приспособление 4 и компрессор 13. Хладагент поступает в змеевиковый испаритель 3, размещенный внутри обечайки 5, где происходит теплообмен с аккумулирующим веществом. Аккумулирующее вещество под воздействием перемешивающего приспособления 4, двигаясь через зону секции 12 теплообменника 1, размещенную внутри испарителя 3, охлаждается за счет отвода тепла хладагентом и, переливаясь через край обечайки 5, поступает в зону секции 11 теплообменника 1. Образовавшиеся гидраты осаждаются на перфорированной перегородке 10. После заполнения зоны секции 11 гидратами в последнюю подают охлаждаемую жидкость. Происходит теплообмен между жидкостью и гидратами. Температура жидкости понижается. Дальнейшее охлаждение жидкости происходит в секции 12 теплообменника 1 за счет теплообмена между этой жидкостью и хладагентом в испарителе 3. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ахи ох ламФаечо мидткт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4370120/30-13 (22) 28.01.88 (46) 23.12.89. Вюл. Р 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт холодильной промышленности и Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В.Н. Корниенко, В.В .Клименко, Н.Н. Машкова и Л.К. Казеннов (53) 621.565(088.8) (56) Гончарова Г.Ю., Медовар Л.Е.

Анализ процвссов в льдоаккумуляторах с децентрализованными хладоснабжением.Холодильмая техника, 1986, Ф 2, с. 16-21.

Авторское свидетельство СССР

В 131725, кл. F 25 D 3/00, 1985.

„.во„„дщвв д1 (51) 4 А 23 С 3/04, F 25 D 3/00

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к хоподильной технике, а.именно к устройствам для периодического охлаждения жидкости. Целью изобретения является снижение энергозатрат. Аккумулятор 2 заполняют аккумулирующим веществом, способным образовывать гидраты. Для аккумуляции холода включают перемешивающее приспособление 4 и компрессор

13. Хладагент поступает в эмеевиковый испаритель 3, размещенный. внутри обечайки 5, где происходит теплообмен с аккумулирующим веществом. Аккумулирующее вещество под воздействием пере- «

Ф мешивающего приспособления 4, двигаясь через зону секции 12 теплообмен1530161 ника 1, размещенную внутри испарителя 3, охлаждается за счет отвода тепла хладагентом и, переливаясь через край обечайки 5, поступает в зону сек-5 ции 11 теплообменника 1. Образовавшиеся гидраты осаждаются на перфорированной перегородке 10. После заполнения зоны секции 11 гидратами в посИзобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для переодического охлаждения жидкости.

Целью изобретения является снижение энергозатрат устройства.

На фиг. 1 изображено устройство для охлаждения жидкости с нижним рас положением перемешивающего приспособления, общий вид; на фиг. 2 — то же, с верхним расположением перемешивающего приспособления, общий вид. 25

Устройство содержит теплообменник 1, аккумулятор 2 холода, холодильную машину со змеевиковым испарителем 3. Аккумулятор 2 снабжен перемешивающим приспособлением 4, обечайкой 5, коаксиально установленной в аккумуляторе 2 с образованием кольцевого зазора 6 между их стенками и торцевых зазоров 7 между крышкой 8 и днищем 9, и перфорированной перего35 родкой 10 прикрепленной к стенке корпуса аккумулятора 2 и к одному из торторцов обечайки 5. Внутри обечайки 5 размещен испаритель 3 холодильной машины. При этом теплообменник 1 состо- „ ит из двух секций 11 и 12, выполненных в виде змеевика, одна из которых (секция 11) расположена в кольцевом зазоре 6 между стенками аккумулятора

2 и обечайки 5, а другая (секция 12) 45 внутри испарителя 3. Перфорированная перегородка 10 и перемешивающее приспособление 4 размещены в зоне соединения секций 11 и 12 теплообменни" ка 1.

Холодильная машина устройства для охлаждения жидкости содержит компрессор 13, конденсатор 14, присоединенный через вентиль 15 к входу в эмеевиковый испаритель 3.

В зависимости от свойств используемого аккумулирующего вещества перемешивающее приспособление 4 может быть установленно или в верхней части леднюю подают охлаждаемую жидкость.

Происходит теплообмен между жидкостью и гидратами. Температура жидкости понижается. Дальнейшее охлаждение жидкости происходит в секции 12 теплообменника 1 за счет теплообмена между этой жидкостью и хладагентом в испарителе 3. 2 ил. аккумулятора 2 (фиг, 1), или в его нижней части (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом, Аккумулятор 2 заполняют аккумулирующим веществом, использующим скрытую теплоту фазовых превращений. В качестве таких веществ могут использоваться эвтектические и переэвтектические смеси, кристаллогидраты солей, гидраты различных жидкостей, т.е. материалы на основе фазового перехода кристаллизация-плавление. При . определенных гидродинамических условиях кристаллы данных материалов в процессе аккумуляции холода могут образовываться в объеме, а не на теплообменной поверхности,как, например, лед. Например, для охлаждения молока могут быть использованы следующие вещества: растворы солей LiC10 g 3HgO (tqq=

=8,1 С; теплота плавления Д Н

253 кЛж/кг), ИаДО . 10H<0>

/ИН4(1 (1пп 13 C;bH =180 кДж/Kr); полуклатраты: (С Н ) ° ИСН О 32Н, 0 ,(t» 12,5 С;ЬН = !84 кДж/кг), (С Н ) МСН1СО 32Н О (Спл 15 С; ЬН = 209 кДж/кг) gð гидраты хладона 11: CC1 F 17Н О (п„= 8,5 С; ДН = 274 кДж/кг); хладона 21: СНС1 17Н 0 (1пп = 8,7 С;ЬН»

270 кДж/кг); хлористого этила: (.гН (.1 17 Н О (1пп= 4,8 С; ДН =

289 кДж/кг) и другие.

В период между поступлением охлаждаемой жидкости при отсутствии тепловой нагрузки на секции 11 и 12 теплообменника 1 производят аккумуляцию холода. Для этого включают компрессор

13. Хладагент из конденсатора 14 через регулирующий вентиль 15 поступает в испаритель 3 где кипит при темо пературе, например, 1 С и, испаряясь, отсасывается компрессором 13. Одновременно с компрессором 13 включают

5 153016 перемешивающее приспособление 4, например, турбинного типа.

Аккумулирующее вещество в расплавленном состоянии или его составные части, например вода и хладон R 11, 5 перемешиваются между собой и за счет аксиального движения вдоль оси аккумулятора 2, создаваемого перемешивающим приспособлением 4, образующаяся смесь поступает из нижней части аккумулятора 2 в зону секции 12, где охлаждается за счет отвода теплоты кипящим хладагентом, и далее, переливаясь через верхнюю часть обечайки 5, поступает в зону секции 11 теплообменника 1 (фиг. 1) . Циркулирующая смесь воды и К 11 охлаждается на 2-4 С ниже равновесной температуры гидратообразования, равной 8,5О С, благодаря эф- 20 фективному теплообмену смеси с секцией 12 за счет турбулизации потока перемешивающим приспособлением 4. При этом R 11 и вода вступают в реакцию, образовывая гидраты, с выделением 25 скрытой теплоты гидратообраэования, отводимой кипящим хладагентом, в испарителе 3. Гидратная суспензия (смесь воды, R ll и гидратов), увлекаемая восходящим потоком, поступает в зону секции 11 теплообменника 1, при этом гидраты осаждаются на перфорированной перегородке 10, так как плотность гидратов К 11 (дисперсная фаза) больше плотности воды (дисперсная среда), а непрореагировавшая смесь R 11 и воды снова поступает в зону секции

12. Постепенно вся зона секции 11 заполняется гидратами.

В период поступления охлаждаемой 40 жидкости, например молока, она подается по трубопроводу в секцию 11 теплообменника 1, контактирующую с образовавшимися гидратами. Так как температура поступившей жидкости состав- 45 ляет 30-35 С, à равновесная темперао тура существования гидратов К 11 в аккумуляторе 2 8,5 С, то происходит охлаждение жидкости, например, до температуры 15 С за счет отнимаемой от нее теплоты, идущей на плавление гидратов. Из секции 11 молоко с температурой 15 С поступает в секцию 12 теплообменника 1. При этом включают компрессор 13,каторый по трубопроводу отсасывает пары хладагента, 55 кипящего при температуре, например, 1 С в испарителе 3. Поступающее в секцию 12 молоко охлаждается кипя1 6 щим хладагентом до необходимой коо нечной температуры, например 5 С и далее по трубопроводу подается на хранение или транспортировку.

При использовании аккумулирующих веществ, в которых плотность дисперсной фазы, например гидратов хлористого этила, меньше плотности дисперсионной среды, например воды, пользуются устройством с перемешивающим приспособлением, размещенным в верхней части аккумулятора 2 (фиг. 2).

При зарядке аккумулятора 2 вода и хлористый этил перемешиваются перемешивающим приспособлением 4 и образовавшаяся смесь нагнетается из верхней части аккумулятора 2 в зону секции 12 теплообменника 1, где охлаждается кипящим в испарителе 3 хладагентом ниже равновесной температуры гидратообраэования, равной

4,8 С. При этом образуются гидраты, о, которые поступают в зону секции 11 теплообменника 1 и накапливаются в верхней части аккумулятора 2 за счет разности плотностей гидратов и воды.

В период охлаждения жидкости перемешивающее приспособление 4 не работает или работает периодически с целью перемешивания плавящегося аккумулирующего вещества в зоне секции 11 теплообменника 1.

При неравномерной подаче охлаждаемой жидкости в период минимального ее расхода производят одновременно аккумуляцию холода и охлаждение жидкости, при этом постоянно работают как компрессор 13, так и перемешивающее приспособление 4.

Разделение теплообменника 1 охлаждаемой жидкости на секции 11 и 12, конструкция испарителя 3 и секции 12, а также их компановка в аккумуляторе

2 совместно с обечайкой 5 и перфорированной перегородкой 10 позволяет: отделить зону кристаллизации аккумулирующего вещества от зоны плавления, что предотвращает возможность образования намороженного слоя аккумулирующего вещества на испарителе

3 холодильной машины и, тем самым, увеличить его термическое сопротивление, колебания температуры кипения хладагента и снизить холодопроиэводительность холодильной машины, что позволяет снизить энергозатраты; испольэовать испаритель 3 холодильной машины как для аккумуляции холо15301Ь1 дход лпжйг жидко

g30Z. 2 да, так и для непосредственного ох1 аждения жидкости при периодическом ее поступлении, что позволяет увеличить коэффициент рабочего времени холодильной машины до 70-80%, сокра5 тить установочную мощность холодильного оборудования и капзатраты на

5-15Х; осуществить предварительное охлаж- 10 дение в секции 11 при поступлении жидкости с высокой температурой в теплообменник 1, что повышает энергетический KIQ охладителя на 30-40%.

Размещение теплообменника 1 для ох-15 лаждения жидкости непосредственно в аккумуляторе 2 холода позволяет: уменьшить габаритные размеры устройства для охлаждения и тем самым капитальные затраты на теплоизоляцию на 5-15%сократить затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя в период охлаждения жидкости и организацию эффективного тепломассообмена в акку- 25 иуляторе 2 в период зарядки на 10ЗОХ.

Использование в устройстве для охлаждения жидкости в качестве аккуИулНрующего вещества гидратов разлнч- 30 иыж жидкостей и газов дает ряд существенных преимуществ: теплота плавления гндратов 230420 краж/кг; скорость образования и плавления гидратов в 2-9 раз больше, чем у льда.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения жидкости, включающее теплообменник, аккумулятор холода, холодильную машину со змеевиковым испарителем, о т л ич аю ще е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, аккумулятор снабжен перемешивающим приспособлением, обечайкой, коаксиально установленной в аккумуляторе с образованием кольцевого зазора между их стенками и торцовых зазоров между крышкой и днищем аккумулятора, а также перфорированной перегородкой, прикрепленной к стенке корпуса аккумулятора и к одному из торцов обечайки, при этом испаритель холодильной машины размещен внутри обечайки, а теплообменник состоит из двух секций, выполненных в виде змеевика, одна из которых расположена в кольцевом зазоре, а другая внутри нспарителя холодильной машины, при этом перфорированная пере-< городка Ii перемешивающее приспособление размещены в зоне соединения секций теплообменника, 7 о