Способ охлаждения различных объектов

Способ охлаждения различных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик,I» 661 1 14 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.03.73 (21) 1 899672 22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. 1(л

Е 21 F 3/00

Государственный кемнтет

СССР па делам нзебретеннй и аткрытнй (53) УДК 622.413. .4 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Б!оллетснь ¹ 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (72) Автор изобретения

Л. Ф. Смирнов (71) Заявитель

Одесский технологический институт холодильной промышленности (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБ ЪЕКТОР

Изобретение относится к способам охлаждения различных объектов, предпочтительнО для кондицио>>ирования Воздуха шахт> рудников, а так)ке объектов, размещеннlix на морском побережье. Оно может быть использовано для отвода тепла в атомных уст<1НОВках, д. !я Охлаждения доменных ПР5 чей и т. д.

Изобретение применимо при наличии холодного источника плюсовой температуры, например, холодной грунтовой, либо глубинной морской воды. IO

Известен способ охлаждения различных объектов, заключающийся в использовании холодной воды или рассолов (1).

Однако вследствие малого холодильного заряда охлаждающей воды необходимо для обеспечения заданной холодопроизводительности прокачивать се значительное количество, что приводит к большим энергозатратам и повышенным диаметрам трубопроводов.

ИзвестеH также способ охлаждения различных обьектов, предпочтительно для кондиционирования воздуха в шахтах с помощью циркулирующего но замкнутому контуру промежуто ного хОлодоп(>Pi! T(."ля с 10 жидкой и твердой флзлми 12 ;.

Недостатками данного спг>с(>о(3 )1влястс) большая энергоемкость и боль>!1!1(>)лсхо,.(ы

Г

1!а охлахкдениР.

Цель изобретения»аклю ië;.;!(: 8 )м(ньП!(.Ни!! ЗНЕРГОР>>>КО TH li УМР!l!!i!(-. Л!!P i);!! XO1OB HB ОХЛЛж:.1(Н!!P 11 (T(М 1 (iiо 1830,1! !ii .и

8P)>I3To801I Bog!el I » H I,B) он ИНОЙ .) ()!)ской 8(> !Li.

У к аз >3 ни(3 я I!(л ь l 0(THE c! (." I ся т>"х,, т(> в качестВР проме)!(у!0чпОГ(? х(), 10.101>ос>!ТР.!)1 используloT кристлллогH;(рлтну:o с) сп(11»ill>>, образованную смсп>синем с водок;:.зовы. кристаллогндрлтов, массово((Одерж ) IH!p и"„)истллло !!,Ip(IT08 8 и>)! Орой (. Ост (Вл я(1 1ii 5 >,, при !Рм В качестве газовых криста,!ло-о, BII>p(3T0B Испо 3 1 » i iOГ т l . 1(Vil! . i!ill! !», P(рн и с ты и а н Г и д р! 1д. (4) 1) i. Î i l ы .

Е1<3 ????! . ????” ????(??(1 ??ii ????(. ??!>> ()! i (к пконировлния воздуха B п>ах>ах; 1-:л фкг. 2 (pлзО(Зля дil а Гp» ii! хl с> 8 ко()рдii i!;! т!i х тi . »! Г>еп»ту р а — — да В, l (. i! H (. д, i я Г и д р а т н 0 и p H p то ! ь у Г ., >екислота- ВОда.

Схема сi!стем ы ко! Iдк пион>! poBB!4 !1>1 80». духа в и, актах для (зс) ществлсния прздллГае МОГО спОсООл Вкл>о >лет к1) !1ст<1,1л и»а 01) 1! .

661114

З5

3 насос 2, трубопровод 3, плавитель-воздухоохладитель 4 и трубопровод 5.

Способ охлаждения осуществляется следующим образом. Смесь гидратообразующего агента в парожидкостном состоянии и воды поступает в кристаллизатор 1, в котором поддерживают соответствующие термодинамические условия, способствующие процессу образования гидратов. Для углекислоты, например, процесс протекает с перемешиванием жидкой фазы при температуре около 7 С и давлении 42 бара. Выделяющаяся при образовании гидратов теплота фазового перехода отводится охлаждающей грунтовой водой, имеющей температуру около 4 С и циркулирующей в змеевике, встроенном в кристаллизатор. Полученную кристаллогидратную суспензию (смесь воды и 15 — 20% Ilo массе твердых кристаллогидратов) ири помощи насоса 2 транспортируют па трубопроводу 3 в плавитель-воздухоохладитель 4. Гидротранспорт обусловливается максимальной допустимой вязкостью кристаллогидратной суспензии. Процесс плавления гидратов протекает при температуре около 9,5 С. Отдав холод при плавлении гидратов охлаждаемому воздуху, полученная смесь из воды и жидкого агента IIO трубопроводу 5 поднимают на поверхность и возвращают в кристаллизатор 1.

На диаграмме представлены процессы транспортировки холода с помощью кристаллогидратной суспензии. Кривая 6 — 7 представляет собой кривую упругости углекислоты, 8 — 9 — 10 — гидратная кривая. Левее се находится область устойчивого состояния гидратов, правее ее гидраты не существуют.

В точке 9 (верхней инвариантной точке) соответствуют 4 фазы: газообразный и жидкий агент, жидкая вода и твердый гидрат.

Присутствие солей в воде смещает гидратную кривую 8 †9 !О эквидистантно влево.

Каждый процент, например, поваренной соли в растворе понижает температуру в точке 9 примерно на 0,5 С. Таким образом, положение гидратной кривой для соленого раствора 11 — -12 можно изменять соответствующим изменением концентрации соленого раствора. Точка 13 — точка образования гидратов в кристаллизаторе; точки 13 — 14 — сжатие кристаллогидратной суспензии в НВсосе; точки 14 в 15 — — процесс увеличения давления кристаллогидратной суспензии вследствие повышения гидростатического уровня при ее транспортировке на глубину 1000 м.

Процесс близок к изотермическому; точки

15 — 16 — нагрев суспензии в плавителевоздухоохладителе; точка 16 — — точка плавления гидратов в плавителе-воздухоохладителе; точки 16 — 17 — процесс понижения давления двух несмесимых жидкостей (углекислоты и воды) при их подьеме на поверхность шахты; точки 17 — 13 — дросселирование жидкого агента; этот процесс.

З0 как протекающий в области влажного пара изображается вдоль кривой упругости.

Дросселирование агента необходимо для проведения процесса образования гидратов с агентом, находящемся в парожидкостном состоянии. Такое выполнение процесса улучшает его кинетические характеристики.

Температура точки 13 определяется температурой холодного источника и разностями температур Ь TI и Ь ti (см. фиг. 2).

Ь TI представляет движущуюся силу процесса гидратообразования, равную разности между температурой суспензии в кристаллизаторе и равновесной температурой образования гидратов в соленом растворе при том же самом давлении. Обычно Ь TI = 1 С.

h tI представляет разность между температурой суспензии в кристаллизаторе и температурой холодной грунтовой воды. В данном случае Ь tI = — 4 С.

Точка 14, характеризующая окончание процесса сжатия в насосе, расположена, вследствие возникновения гидравлических потерь в циркуляционной системе, несколько выше точки 17. Таким образом, перепад давлений PI — PIE, создаваемый насосом, представляет сумму потерь давления при дросселировании и потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений.

Создание напора Рг — Р1 осуществляется по закону сообщающихся сосудов. Давление точки 16 определяется высотой столба кристаллогидратной суспензии: температура точKH 16 3HBHcHT oT IIPHHIIToH BE JIH IHHBI Л Тг концентрации соленого раствора. Л Тг представляет движущуюся силу процесса плавления гидратов, равную разности между температурой плавящихся гидратов и равновесной температурой образования гидратов в соленом растворе при том же самом давлении. Обычно для высокой скорости плавления гидратов достаточно ЙТг = 1—

1,5 С.

Температура точки 16 и разность температур Л1г при теплопередаче в плавителевоздухоохладителе определяет температуру охлажденного воздуха.

Холодопроизводящими являются процессы подогрева кристаллогидратной суспензии

15 — 16 и плавления гидратов в точке 16.

Холодильный заряд 1 кг суспензии достаточно высок и составляет для 25% кристаллогидратной суспензии около 22 ккал/кг.

Таким образом, в этом способе промежуточный холодоноситель обладает высоким холодильным зарядом (следовательно, его количество в циркуляционном контуре уменьшается) . Охлаждение промежуточного холодоносителя и его перевод в твердую фазу производится безмашинным холодным источником, имеющим плюсовую температуру.

Выбор благоприятного гидратообразу|ощего агента определяется температурой

6611

Формула изобретения акдаящая

Рода

Ю

И м бб

Ч 4д да етый дул

Puz,1

4 6 Р й7 12 q fb

Теппераiпура, «С

Puz.2

Составитель Э. Руднева

Редактор Т. Авдейчик Техред О. Луговаи Корректор С. Патрушева

Заказ 2398/27 Тираж 656 Подписное

Ц Н И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, )K — 35, Раушскаи наб.. д. 4, 5

Филиал П fl П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

-о точки 9 (верхней инвариантной точкой) (необходимо, чтобы эта температура была равна примерно средней арифметической температур холодного источника и охлажденного воздуха), приемлемым давлением процессов образования гидратов и их плавления, а также рядом других факторов. Для шахт, например, благоприятна углекислота. Высокое давление промежуточного холодоносителя в этом случае совместимо с наличием большого гидростатического уровня 10 жидкости. Кроме того, углекислота нетоксична, невоспламеняема, дешева. При использовании холода глубинной морской воды благоприятны недефицитные сернистый ангидрид и фреоны 11, 12, 12 Bl, имеющие низкое давление точки 9 (верхней инвариантной точки) 0,8 — 4,5 бар.

1. Способ охлаждения различных объектов, предпочтительно для кондиционирования воздуха в шахтах с помощью циркулирующего по замкнутому контуру промежуточного хладоносителя с его жидкой и твердой фазами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости и уменьшения расходов на охлаждение путем использования грунтовой воды или глубинной морской воды, в качестве промежуточного хладоносителя используют кристаллогидратную суспензию, образованную смешением с водой газовых кристаллогидратов, массовое содержание кристаллогидратов в которой составляет 15 — 25%.

2. Способ охлаждения различных объектов по и. 1, отличающийся тем, что в качестве газовых кристаллогидратов используют углекислый газ.

3. Способ различных объектов охлаждения по п. 1, отличаюи(ийся тем, что в качестве газовых кристаллогидратов испсльзуют сернистый ангидрид.

4. Способ охлаждения разлнч ь:х ооъектов по и. 1, Отличающии(.". тем, что в качестве газовых криста.1логндрат(в используют фреоп.

Источники информ п(ии, п)мп ятые во вн нмание при экспертизе

l . Касат1 ни А. 1 . 0(ч овн1ыс проис cl>1 li аппараты химической технологии, — — .Ч., 1960. с. 722.

2. Авторское свидетельство СССР № 225851, кл. Г 25 В 25, 00, 196 .