Аккумулятор-охладитель

Аккумулятор-охладитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, аккумулирующим холод в зимнее время и охлаждающим жидкость в теплое время. Цель изобретения - интенсификация процесса замораживания и повышение надежности в работе. В зимнее время в режиме замораживания холодный наружный воздух, циркулируя по трубам 10,12 замораживающей установки 9, намораживает лед на наружных поверхностях вертикальных труб 10,12 и горизонтальных труб 13, опущенных в воду. После замораживания воды в аккумуляторе в режиме охлаждения нагревательный элемент 15 оттаивает лед внутри потокораспределительной трубки 14 и снаружи по всей ее длине. В результате образования талой воды открывается путь для движения воды из пространства между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубки 14. В этот момент системой управления работой аккумулятора - охладителя через датчик 18 включается насос 6 и отключается нагревательный элемент 15. Нагретая вода от теплообменника 5 равномерно сливается в пространство между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14. Далее вода, смешиваясь с ледяной водой, опускается вниз, а затем снова забирается насосом 6, и цикл повторяется. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5125 F 25 D 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕП:=НИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4426940/31-13 (22) 18.05.88 (46) 23.12.90. Бюл. № 47 (71) Институт мерзлотоведения СО AH

СССР (72) Г. П. Кузьмин, А. В. Яковлев, В. К. Давыдов и Н. М. Бабий (53) 663.14.032 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1386246, кл. F 25 D 3/00, F 25 D !/00, 1983.

Кузьмин Г. П., Яковлев А. В. Рекомендации по проектированию и строительству геокриогенных охладителей.— Якутск, 1986, с. 66.

ÄÄSUÄÄ 1615497 А1

2 (542 АККУМУЛЯТОР-ОХЛАДИТЕЛ Ь (572 Изобретение относится к холодильной технике. а именно к устройствам, аккумулирующим холод в зимнее время и охлаждающим жидкость в теплое время. 1 ель изобретения — интенсификация процесса замораживания и повышение надежности в работе. В зимнее время в режиме замораживания холодный наружный воздух, циркулируя по трубам 10, 12 замораживающей установки 9, намораживает лед на наружных новеpxHocTRx вертикальных труб 10, 12 и горизонтальных труб 13, опущенных в воду.

1615497

25

50

После замораживания воды в аккумуляторе режиме охлаждения нагревательный эле ент 15 оттаивает лед внутри потокорасйределительной трубки 14 и снаружи по всей ее длине. В результате образоВания талой воды открывается путь для движения воды из пространства между экраном !

6 и верхней частью потокораспределитель ой трубки 14. В этот момент системой у правления работой аккумулятора-охлаИзобретение относится к холодильной . ехнике, а именно к устройствам, аккуму ирующим холод в зимнее время и охлажающим жидкость в теплое время.

Цель изобретения — интенсификация роцесса замораживания и повышение на ежности в работе.

На фиг. 1 изображен аккумулятор в реиме аккумулирования в зимнее время, обий вид; на фиг. 2 — то же, в режиме охлаждения среды; на фиг. 3 — заморажиВающая установка, аксонометрия.

Аккумулятор-охладитель содержит подземную выработку в виде колодца 1, стены и дно которого покрыты ледяной облицовкой 2, <,, лои 3 и 4 соответственно гидроизоляции и теплоизоляции, циркуляционный контур для

< хлаждающей жидкости, включающий теплобменник 5, насос 6 и трубы 7 и 8 для заора и возврата жидкости, первая из кото-! ых расположена в объеме колодца 1 и уста новлена в нем соосно. Аккумулятор-охладиель содержит также замораживающую усановку 9, включающую две трубы 10 для .I одачи холодного атмосферного воздуха, : акрывающиеся в летнее время крышками 11, и две трубы 12 для отвода отепленного воз,IIyxa, соединенные в нижней части горизонтальными трубами 13 с образованием замкнутой системы, размещенной в центральной части колодца . Расстояние от стенок и дна труб 10, 12 и 13 до стен и дна колодца не

I5oaee одного, а расстояние между трубами 10 и 12 не более двух радиусов предполагаемого теплового воздействия каждой трубы.

При этом трубы 12 для отвода воздуха сообцены одна с другой в верхней части.

АккумуляTîр-охладитель содержит потокораепределительную трубку 14 с расположенВым внутри. нагревательным элементом 15, выполненным в виде кабеля, и коаксиально установленный вокруг нее в верхней части экран 16, сообщенный с атмосферой,; также содержит систему управления работой аккумулятора-охладителя. включаю.J,у ю,датчики 17 контроля толщины ледяно :)I),IHcoast 2 и датчики 18 температуры воды, размещенными на разных уровнях по объему дителя через датчик 18 включается насос 6 и отключается нагревательный элемент 15.

Нагретая вода от теплообменника 5 равномерно сливается в пространство между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14. Далее вода, смешиваясь с ледяной водой, опускается вниз, а затем снова забирается насосом 6, и цикл повторяется. 3 ил. колодца 1. Над колодцем 1 сооружено холодное помещение 19, обвалованное по периметру земляной насыпью 20, которые обеспечивают повышение границы 21 сезонного оттаивающего слоя. Верх колодца 1 закрыт теплоизолятором-компенсатором 22, который предохраняет от промерзания воды в колодце 1 сверху, обеспечивает при наморажи ванин льда 23 свободным выход вытекаемой воды в верхнюю часть колодца 1, исключая ее запирание. Компенсатор сжимается по мере увеличения объема льда 23.

Устройство работает следующим образом.

При отрицательной температуре наружного воздуха в трубах 10 и 12 замораживающей установки 9 возникает движение воздуха за счет разности плотностей холодного наружного воздуха и теплого в трубах, опущенных в воду. Холодный воздух входит в открытые отверстия труб 10 и поднимается, нагреваясь, по трубам 12 и входит в атмосферу. При этом происходит на мерзан ие льда по наружной поверхности вертикальных и горизонтальных труб 10, 12 и 13, опущенных в воду (фиг. 1).

Теплоизолятор-компенсатор 22 верхней части колодца 1 исключает образование ледяного покрова сверху, что позволяет свободный выход вытесняемой воды, при этом тецлоизолятор-ком пенсатор 22 имеет возможность сжиматься, предотвращая тем самым запирание воды в колодце 1.

К концу зимы, вследствие прекращения температурного напора между холодным воздухом в замораживающей установке 9 и намороженным льдом в колодце 1, процесс аккумуляции холода автоматически заканчивается. К этому времени происходит полное замораживание всей воды в колодце l. После прекращения циркуляции холодного воздуха по трубам 10, 12 и 13 замораживающей установки 9 за счет разности плотностей воздуха входные отверстия труб 10 закрывают крышками 11, чтобы в летнее время не происходила циркуляция теплого воздуха за счет его ветрового отсоса через выходные отверстия труб 12 замораживающей установки 9.

1615497

Формула изобретения

25

40

Запасенный в аккумуляторе холод используется для удаления теплоизбытков от различного оборудования. Например, при охлаждении молока на летних фермах подключают нагревательный элемент 15 в виде кабеля к источнику электрической энергии (фиг. 2). Он нагревается и оттаивает лед 23 внутри потокораспределительной трубы 14 и снаружи по всей ее длине, а также пространство между экраном 16 и трубой 14. В результате образования талой зоны открывается путь для движения воды из пространства между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14 вниз через ее нижний открытый торец к трубе 7 для забора воды.

В этот момент датчики 18 дают сигналы на включение насоса 6 и отключение нагревательного элемента 15. Нагретая вода от теплообменника 5 равномерно сливается в пространство между экраном 16 и верхней частью потокораспределительной трубы 14.

Далее теплая вода, смешиваясь с холодной, ледяной водой охлаждается и опускается вниз. Затем снова забирается насосом 6 через нижний конец потокораспределительной трубы 14 и подается в теплообменник 5 и т. д. При такой схеме циркуляции охлаждающей воды в устройстве обеспечивается равномерное оттаивание немороженного льда 23 от оси колодца 1 и его стенкам. Когда граница оттаивания достигнет хотя бы одного из датчиков 17, поступит сигнал на отключение насоса 6 и поступление тепла в колодец прекратится.

Следовательно, ледяная облицовка 2 сохранится, что обеспечит устойчивость мерзлых грунтов подземной выработки.

Для перевода устройства в режим аккумулирования холода, с наступлением отрицательных температур открывают крышки 11.

Предлагаемый аккумулятор-охладитель позволяет по сравнению с известным в 4 — 5 раз интенсифицировать процесс акку.мулирования и, следовательно, повысить холоднопроизводительность. Это достигается за счет использования замораживающей установки из четырех замораживающих труб, пропускная способность которых значительно выше, чем в коаксиальной системе. Надежность обеспечивается тем, что замораживающая установка представляет собой объемную замкнутую конструкцию и при закупорке одной из труб работа установки не нарушается.

Аккумулятор-охладитель, содержащий подземную выработку в виде колодца со слоями гидро- и теплоизоляции, циркуляU,HGHHblH контур для охлаждающей жидкости, включающий теплообменник, насос и трубы для забора н возврата жидкости, первая из которых расположена в объеме колодца и установлена в нем соосно, замораживающую установку, включающую трубы для подачи и отвода атмосферного воздуха, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса замораживания и повышения надежности в работе, аккумуляторохладителb снабжен ледяной облицовкой, покрывающей стены и дно колодца, потокораспределительной трубкой с расположенным внутри нагревательным элементом, выполненным в виде кабеля, коаксиально установленным вокруг нее в верхней части экраном, сообщенным с атмосферой, и системой управления работой аккумулятора-охладителя, при этом замораживающая установка содержит две трубы для подачи и две трубы для отвода воздуха, соединенные в нижней части горизонтальными трубами с образованием замкнутой системы, размещенной в центральной части колодца, причем расстояние от стенок и дна до труб не более одного, а расстояние между трубами не более двух радиусов предполагаемого теплового воздействия каждой трубы, при этом трубы для отвода воздуха сообщены одна с другой в верхней части, а система управления содержит датчики контроля толщины ледяной облицовки и температуры воды.

1615497

1615497

Составитель В. Сысоев

Редактор Г. Гербер Техред А. Кравчук Корректор М. Пожо

Заказ 3977 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрсгениям и открытиям прп ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Ра инская наб., д. 4,5

Производственно-издательский комбинат «11ат пт», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101