Низкотемпературная камера

Низкотемпературная камера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к бытовым и торговым низкотемпературным камерам (НТК) с абсорбционно-диффузионными холодильными машинами (АДХМ).

Известна НТК (Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1989, с.169...171), содержащая теплоизолированный шкаф с вертикальной дверью, разделенный перегородками с направляющими, на которых установлены короба (корзины), и холодильный агрегат компрессионного действия, установленный на задней стенке шкафа. Испаритель холодильного агрегата имеет тепловую связь с полезным объемом НТК.

Недостатком известной НТК является нерациональная конструкция типа "шкаф" с точки зрения теплопритоков из окружающей среды. Влага конденсируется на поверхности испарителя холодильного агрегата и замерзает, образуя ледяную корку (шубу), что приводит к увеличению термического сопротивления между испарителем и воздухом в камере.

Следует также отметить, что в конструкции известной НТК используется компрессионный холодильный агрегат, работа которого осуществляется только за счет электрической энергии.

Известна НТК (Малые холодильные установки и холодильный транспорт: Справочник. - М.: Пищевая пром-сть, 1978, с.80...82), принятая за прототип. Прототип содержит теплоизолированный корпус типа "ларь" с внутренней металлической камерой и холодильный агрегат, испаритель которого вынесен за пределы полезного объема камеры и имеет тепловую связь с полезным объемом.

В конструкции прототипа используется корпус типа "ларь", чем устраняются проблемы, связанные с воздухообменом между охлаждаемым объемом и окружающей средой. При подъеме крышки холодный воздух, имеющий бóльшую плотность, чем воздух в помещении, остается в камере. В этом случае в значительной мере снижается рост инея на внутренних стенках камеры. Вместе с тем, конструкция прототипа неремонтопригодна в части замены холодильного агрегата компрессионного действия. Это ухудшает эксплуатационные свойства прототипа. В случае поломки холодильного агрегата его замена связана со значительными финансовыми затратами.

Задача изобретения - улучшение эксплуатационных свойств НТК в части ремонтопригодности путем обеспечения возможности замены вышедшей из строя АДХМ без разрушения теплоизолирующего корпуса НТК.

Поставленная задача решается тем, что в низкотемпературной камере, содержащей теплоизолированный корпус типа "ларь" с внутренней металлической камерой и холодильный агрегат, испаритель которого вынесен за пределы полезного объема камеры и имеет тепловую связь с полезным объемом, согласно изобретению в качестве холодильного агрегата используют две абсорбционно-диффузионные холодильные машины (АДХМ), которые установлены на боковых стенках корпуса, а боковые стенки имеют проемы, в которых установлены теплоизолированные блоки, выполненные в виде короба, из высокотеплопроводного материала, при этом дно короба с одной стороны имеет тепловую связь с испарителем АДХМ, а с другой - с внутренней металлической камерой.

Задняя и передняя стенки внутренней металлической камеры имеют дополнительную тепловую связь с испарителями АДХМ при помощи теплопередающих устройств, причем участки теплоотвода этих устройств установлены в зоне тепловой связи с испарителями АДХМ.

В качестве теплопередающих устройств используют тепловые трубы.

В качестве теплопередающих устройств используют одно- или двухфазные термосифоны, причем участок теплоотвода термосифона установлен выше участка теплоподвода.

На внутренних поверхностях боковых стенок металлической камеры в зоне тепловой связи с испарителями АДХМ установлены вертикальные ребра.

На задней и передней стенках внутренней металлической камеры установлены вертикальные ребра.

Элементы АДХМ, расположенные за пределами корпуса, закрыты кожухами, имеющими в нижней и верхней частях отверстия для прохода воздуха.

В каналах, образованных кожухами и боковыми стенками корпуса, установлены вентиляторы.

Сущность предлагаемого решения иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 приведен общий вид НТК с АДХМ (вид спереди).

На фиг.2 - вид сверху (разрез А-А).

На фиг.3 - вид сбоку с приоткрытой крышкой (разрез Б-Б).

Низкотемпературная камера содержит теплоизолированный корпус 1 с верхней крышкой 2 и с внутренней металлической камерой 3, а также две АДХМ 4 с теплоизолированными блоками 5, установленными в проемах боковых (торцевых) стенок корпуса 1. Испарители 6 АДХМ 4 полностью расположены в объеме теплоизолированного блока 5, выполненного в виде короба, и связаны в тепловом отношении с дном 7 теплоизолированного блока 5.

На поверхностях внутренней металлической камеры установлены вертикальные ребра 8 (см. фиг.1...3).

Теплопередающие устройства 9 связывают переднюю и заднюю стенки внутренней металлической камеры с дном 7 блоков 5.

Элементы АДХМ, расположенные за пределами корпуса 1, закрыты кожухами 10. Для работы в жестких тепловых условиях в нижней части кожухов установлены вентиляторы 11.

Теплопередающие устройства 9 обеспечивают эффективную тепловую связь между задней и передней стенками и боковыми стенками внутренней металлической камеры 3 при достаточно большой длине НТК.

В качестве теплопередающих устройств можно использовать тепловые трубы и термосифоны.

Тепловые трубы обладают низким внутренним термическим сопротивлением. Передача тепла в них осуществляется при помощи теплоты парообразования теплоносителя на значительные расстояния при минимальном температурном напоре. Возврат жидкого теплоносителя обеспечивается при помощи капиллярных сил, что позволяет использовать тепловые трубы в теплопередающих системах со стоком тепла «сверху вниз» (Чи С. Тепловые трубы: Теория и практика. - М.: Машиностроение, 1981).

В случае использования в качестве теплопередающих устройств термосифонов участок теплоотвода термосифона должен быть установлен выше участка теплоподвода.

Преимуществом термосифонов является простота и высокая надежность в работе из-за отсутствия капиллярно-пористых систем. Теплопередача в термосифонах осуществляется в режиме естественно-конвективного движения теплоносителя - его "холодный" конец (теплоотвода) должен быть расположен выше участка "горячего" конца (теплоподвода).

В двухфазных термосифонах передача тепла осуществляется в режиме парообразования, а возврат конденсата - самотеком. В этом случае совмещаются два положительных качества тепловых труб и термосифонов - высокие теплопередающие характеристики, простота, надежность и низкая себестоимость.

Однофазные термосифоны практически полностью заполняются жидким теплоносителем, который циркулирует в режиме естественной конвекции.

По сравнению с двухфазными они более просты в изготовлении и надежны в работе.

Вертикальные ребра 8, установленные на внутренних поверхностях боковых стенок в зоне тепловой связи с испарителями АДХМ, снижают термическое сопротивление в процессе теплоотдачи от воздуха, находящегося в полезном объеме НТК, к стенкам, связанным в тепловом отношении с испарителями АДХМ.

Вертикальные ребра 8, установленные на задней и передней стенках внутренней металлической камеры 3, позволяют в максимальной степени снизить термическое сопротивление в процессе охлаждения загруженных продуктов.

Установка кожуха 10 позволяет образовать воздушную полость, внутри которой находятся теплорассеивающие элементы АДХМ - дефлегматор, абсорбер, конденсатор. Теплосброс с этих элементов осуществляется в воздушную среду, находящуюся в полости. Температура ее всегда выше, чем температура воздуха за пределами кожуха.

Разница температур создает подъемную (Архимедову) силу. Теплый воздух выходит через верхние отверстия кожуха, а через нижние отверстия входит более холодный воздух из помещения. Создается своеобразный столб теплого воздуха, вертикальный характерный размер которого определяет величину дополнительного движущего напора. Скорость воздуха, омывающего теплорассеивающие элементы, при этом выше, чем в случае естественно-конвективного режима охлаждения.

В этом случае осуществляется дополнительное переохлаждение потоков рабочего тела в теплорассеивающих элементах АДХМ. В конденсаторе дополнительное переохлаждение жидкого аммиака снижает затраты холода в регенеративном теплообменнике испарителя. Снижение уровня температур в абсорбере позволяет осуществлять более высокую очистку парогазовой смеси, поступающей на вход испарителя. Это также повышает холодильную мощность испарителя без дополнительных энергозатрат.

Еще в большей степени интенсивность теплообмена с наружных поверхностей теплорассеивающих элементов АДХМ может быть повышена, если в воздушной полости, образованной кожухом 10 и боковыми стенками корпуса, установить вентиляторы 11.

Вентиляторы создают принудительную циркуляцию воздушной среды в каналах. Скорость воздуха при этом становится на порядок выше.

Наиболее эффективно использование вентиляторов (даже при дополнительных энергозатратах) при повышенных температурах воздуха в помещении (в летний период) и в начальный момент загрузки камеры "теплыми" продуктами.

Низкотемпературная камера работает следующим образом.

При включении АДХМ начинается генерация аммиака с его последующим сжижением и подачей в испаритель 6. В испарителе 6 аммиак испаряется в среду водорода (инертного газа) при низком парциальном давлении, т.е. при низких температурах, и, тем самым, обеспечивает производство искусственного холода. Испаритель захолаживает дно 7 блока 5. Холодный воздух опускается в нижнюю часть внутренней металлической камеры, охлаждая при этом объекты, размещенные в ней. Установка двух АДХМ 4 на торцевых стенках обеспечивает высокую холодильную мощность на температурном уровне минус (24...18)°С и симметричный сток тепла (за счет начальной температуры загруженных продуктов и теплопритоков из окружающей среды) по внутренней металлической камере к испарителям АДХМ.

На дне 7 блока 5 закреплены конденсационные участки теплопередающих устройств (ТПУ) 9, которые при работе АДХМ подвергаются захолаживанию. Захолаживание вызывает конденсацию паров теплоносителя в случае использования тепловых труб или двухфазных термосифонов либо создается перепад температур, вызывающий движение теплоносителя в однофазном термосифоне, т.е. в любом случае осуществляется перекачка тепла из тепловоспринимающей зоны ТПУ 9, расположенных на задней либо передней стенках внутренней металлической камеры 3.

Расположение ребер 8 по периметру внутренней металлической камеры 3 обеспечивает равномерность процесса захолаживания, что особенно важно при плотной загрузке полезного объема, когда естественная циркуляция воздуха затруднена.

При повышении температуры окружающего воздуха свыше 32°С или при загрузке на хранение большого количества неохлажденных продуктов производится включение вентиляторов 11, которые обеспечивают режим принудительной циркуляции воздуха в полости кожуха 10. Резкое увеличение теплоотдачи от конденсатора и абсорбера АДХМ приводит к повышению холодильной мощности испарителей и снижению уровня температур на них. Все это позволяет реализовать режим интенсивного охлаждения и замораживания.

Корпус НТК типа "ларь" способствует сохранению охлажденного воздуха в полезном объеме и не позволяет воздуху из помещения с влажностью не менее 70...80% попадать на теплопроводящие поверхности. Это позволяет существенно снизить интенсивность намерзания снеговой шубы и, тем самым, улучшить эксплуатационные характеристики НТК.

Преимущество предлагаемой НТК с расположением испарителей АДХМ в отдельных теплоизолированных блоках с передней тепловоспринимающей поверхностью, выполненной из высокотеплопроводного материала, состоит:

- в существенном увеличении ремонтопригодности конструкции НТК - при выходе из строя какой-либо АДХМ она легко снимается с боковой стенки без разрушения теплоизолирующего корпуса НТК;

- в увеличении полезного объема за счет вынесения испарителя за его пределы;

- в увеличении габаритных размеров испарителя, т.е. холодильной мощности АДХМ;

- в исключении из технологического цикла производства АДХМ операции оцинковки, которая требует значительных природоохранных и санитарных мероприятий;

- в возможности работы на различных источниках тепловой энергии - эксплуатация НТК на транспорте и в труднодоступных районах, где нет электрической энергии.

1. Низкотемпературная камера, содержащая теплоизолированный корпус типа "ларь" с внутренней металлической камерой и холодильный агрегат, испаритель которого вынесен за пределы полезного объема камеры и имеет тепловую связь с полезным объемом, отличающаяся тем, что в качестве холодильного агрегата используют две абсорбционно-диффузионные холодильные машины (АДХМ), которые установлены на боковых стенках корпуса, а боковые стенки имеют проемы, в которых установлены теплоизолированные блоки, выполненные в виде короба, из высокотеплопроводного металла, при этом дно короба, с одной стороны, имеет тепловую связь с испарителем АДХМ, а с другой - с внутренней металлической камерой.

2. Низкотемпературная камера по п.1, отличающаяся тем, что задняя и передняя стенки внутренней металлической камеры имеют дополнительную тепловую связь с боковыми стенками при помощи теплопередающих устройств, причем участки теплоотвода этих устройств установлены в зоне тепловой связи с испарителями АДХМ.

3. Низкотемпературная камера по п.2, отличающаяся тем, что в качестве теплопередающих устройств используют тепловые трубы.

4. Низкотемпературная камера по п.2, отличающаяся тем, что в качестве теплопередающих устройств используют термосифоны, причем участок теплоотвода термосифона установлен выше участка теплоподвода.

5. Низкотемпературная камера по п.4, отличающаяся тем, что используют двухфазные термосифоны.

6. Низкотемпературная камера по п.4, отличающаяся тем, что используются однофазные термосифоны.

7. Низкотемпературная камера по п.2, отличающаяся тем, что на внутренних поверхностях боковых стенок в зоне тепловой связи с испарителями АДХМ установлены вертикальные ребра.

8. Низкотемпературная камера по п.7, отличающаяся тем, что вертикальные ребра установлены на задней и передней стенках внутренней металлической камеры.

9. Низкотемпературная камера по п.8, отличающаяся тем, что элементы АДХМ, расположенные за пределами корпуса, закрыты кожухами, имеющими в нижней и верхней частях отверстия для прохода воздуха.

10. Низкотемпературная камера по п.9, отличающаяся тем, что в каналах, образованных кожухами и боковыми стенками корпуса, установлены вентиляторы.