Переохладитель холодильной системы

 

Изобретение относится к холодильным системам, в частности к переохладителям для холодильной системы любого вида. Сущность изобретения: переохладитель 2 к холодильной системе 1, содержит корпус, снабженный линией 7 для всасывания холодного холодильного агента, аксиально пропущенной через него, линией 14 для подачи холодильного агента в газовом и жидком состаяниях, заходящей в корпус и имеющей отверстие, размещенное в корпусе, и линией для отвода жидкого холодильного агента, при этом отверстие линии 14 для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях имеет площадь, по меньшей мере равную проходному сечению самой линии 14, причем последняя установлена с обеспечением интенсивного контакта между горячим холодильным агентом в газовом и жидком состояниях и линией 7 для всасывания холодного холодильного агента. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к холодильным системам любого вида.

Известен переохладитель к холодильной системе, содержащий корпус, снабженный линией для всасывания холодного холодильного агента, аксиально пропущенной через него, линией для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях, заходящей в корпус и имеющей отверстие, размещенное в корпусе, и линией для отвода жидкого холодильного агента. В известном устройстве отверстие линии для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях выполнено в качестве сопел, задерживающих и превышающих спокойное течение холодильного агента, в результате чего давление значительно снижается. Линия для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях расположена над линией для всасывания холодного холодильного агента, причем обе линии установлены на расстоянии друг от друга, холодильный агент в газовом и жидком состояниях выходит из сопел и входит в контакт с линией для всасывания холодного холодильного агента, а конденсированный жидкий холодильный агент стекает в нижней части корпуса. Однако из-за сравнительно малого контакта между холодильным агентом в газовом и жидком состояниях и линией для всасывания холодильного агента достигается лишь неполный теплообмен, приводящий к неполной конденсации холодильного агента и, следовательно, к тому, что некоторое количество газа все же содержится в холодильном агенте, выходящем из переохладителя через линию для отвода жидкого холодильного агента.

Таким образом, недостаток известного переохладителя заключается в том, что требуется сравнительно много энергии для создания давления компрессором, требуемого из-за наличия сопел. Кроме того, переохладитель работает с неудовлетворительной эффективностью.

Целью изобретения является экономия энергии при одновременном повышении эффективности переохладителя.

Это достигается тем, что в предлагаемом переохладителе к холодильной системе, содержащем корпус, снабженный линией для всасывания холодного холодильного агента, аксиально пропущенной через него, линией для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях, заходящей в корпус и имеющей отверстие, размещенное в корпусе, и линией для отвода жидкого холодильного агента, отверстие линии для подачи холодильного агента в газовом и жидком состояниях имеет площадь, по меньшей мере равную проходному сечению самой линии, причем последняя установлена с обеспечением интенсивного контакта между горячим холодильным агентом в газовом и жидком состояниях и линией для всасывания холодного холодильного агента.

Таким образом, предлагаемый переохладитель не содержит никаких препятствий на пути холодильного агента через холодильную систему, которые физически вызывали бы снижение давления во всей системе. Участок, на котором осуществляется теплообмен, имеет значительную длину, благодаря чему обеспечена большая площадь контакта между линией для подачи горячего холодильного агента в газовом и жидком состояниях и линией для всасывания расширенного холодного холодильного агента.

Холодильный агент в газовом и жидком состояниях расширяется в корпусе, а в нижней части корпуса собирается холодильный агент лишь в жидком состоянии, который отводится и подается на расширительный аппарат, действующий в качестве "жидкостного затвора". Предлагаемый переохладитель работает без заметного снижения эффективности в любом случае, даже если корпус, например, заполнен жидкостью полностью или заполнен жидкостью лишь на 1/4.

На фиг. 1 показана схема обычной холодильной системы, включающей предлагаемый переохладитель; на фиг. 2 вариант выполнения предлагаемого переохладителя, частичный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 продольный разрез предлагаемого переохладителя по второму варианту выполнения; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 продольный разрез предлагаемого переохладителя по третьему варианту; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 8 продольный разрез предлагаемого переохладителя по четвертому варианту выполнения.

Холодильная система 1 включает предлагаемый переохладитель 2, размещенный между конденсатором 3, конденсационным горшком 4 и расширительным аппаратом 5 на испарителе 6, причем линия 7 для всасывания холодного холодильного агента, подключенная к выходу 8 испарителя 6, пропущена через переохладитель 2 и оттуда ведет к входу 9, т.е. стороне всасывания компрессора 10 (см. фиг. 1).

Холодильный агент в газовом состоянии, выходящий из испарителя 6 и имеющий низкие температуру и давление, по линии 7, пропущенной через переохладитель 2, у входа 9 подается на компрессор 10, из которого выходит через выпуск 11 при сравнительно более высоких температуре и давлении. Затем холодильный агент на впуске 12 подается в конденсатор 3.

Предлагаемый переохладитель 2 (см. фиг. 2) представляет собой термический конденсатор, который согласно первому варианту выполнения содержит корпус 13, выполненный из металла, обладающего хорошей теплопроводностью, например, алюминия, меди, стали или другого известного материала. Согласно данной форме выполнения линия 14 для подачи горячего холодильного агента в газовом и жидком состояниях имеет первый участок 15, связанный со вторым участком 16, выполненным в качестве большой центральной и аксиальной трубы, установленной в корпусе 13, например, концентрично. При этом диаметр корпуса 13 превышает диаметр участка 16. Линия 7 для всасывания холодного холодильного агента, выполненная из материала, обладающего хорошей теплопроводностью и ведущая от испарителя 6 к входу 9 компрессора 10, аксиально и концентрично проходит через корпус 13 и участок 16. Участок 15 линии 14, ведущей из конденсатора 3 или конденсационного горшка 4 через правую боковую стенку 17 корпуса 13, сверху входит в участок 16, причем подаваемый по линии 14 холодильный агент распределяется в кольцевом зазоре 18 между участком 16 и линией 7 и затем выходит через расположенное в корпусе 13 отверстие 19 линии 14, которое в данном случае выполнено в качестве выемки. На левой стороне корпус 13 снабжен боковой стенкой 20.

При выходе из кольцевого зазора 18 имеющийся в газовом состоянии холодильный агент конденсируется и превращается в жидкость, объединяется с имеющимся в жидком состоянии холодильным агентом и наполняет нижнюю часть корпуса 13, откуда он, действуя в качестве "жидкостного затвора" (L), не содержащего газа, отводится через линию 21 для отвода жидкого холодильного агента. Полная конденсация достигается частично за счет расширения имеющегося в газовом и жидком состояниях холодильного агента, выходящего из отверстия 19, и частично за счет интенсивного контакта холодильного агента с линией 7 для всасывания холодного холодильного агента и с внутренней стенкой корпуса 13, который предпочтительно расположен в холодной окружающей среде.

Жидкий холодильный агент по линии 21 подается в расширительный аппарат 5, обычно представляющий собой вентиль. Через линию 22 он дальше подается в испаритель 6, где жидкость превращается в газ, имеющий более низкие температуру и давление и по линии 7 для всасывания холодного холодильного агента проводимый через переохладитель 2 и дальше на вход 9 компрессора 10 на его стороне всасывания. Тот факт, что входящий в компрессор 10 газ имеет более низкое давление чем в системах, включающих известный переохладитель, приводит к сниженной потребности в энергии компрессора, благодаря чему повышается эффективность и снижаются расходы на электроэнергию, что было доказано в разных испытаниях с использованием известного и предлагаемого переохладителей.

Уровень жидкого холодильного агента, имеющегося в нижней части корпуса 13, находится немного выше центральной линии концентричных участка 16 и линии 7 (см. фиг. 3). Предлагаемый переохладитель работает вполне удовлетворительно при наполнении корпуса 13 между 25 и 100% Разница внутреннего диаметра участка 16 и наружного диаметра линии 7 предпочтительно составляет примерно 3,2 мм, благодаря чему подаваемый в кольцевой зазор 18 холодильный агент находится в интенсивном теплообменном контакте с холодной линией 7, стенкой участка 16 и более холодной жидкостью L.

На фиг. 4 представлен другой вариант выполнения предлагаемого переохладителя 2, причем участок 16 линии 14 выполнен в качестве трубы в основном с овальным поперечным сечением и отверстием 19, через которое холодильный агент в газовом и жидком состояниях в распыленном виде выходит в полость корпуса 13, причем имеющийся газ конденсирует при контакте с холодной линией 7, холодной внутренней стенкой корпуса 13 и его боковыми стенками 17 и 20, а также более холодной жидкостью L. Отводимый из корпуса 13 жидкий холодильный агент действует как "жидкостный затвор". Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения в основном овальное поперечное сечение имеет максимальную ширину, по крайней мере равную проходному сечению линии 7.

На фиг. 5 видно, что имеется большая площадь контакта между линиями 14 и 7, предпочтительно выполненными из металла, что играет важную роль для достижения поставленной цели, так как таким образом обессвечивается полная конденсация холодильного агента, подаваемого по линии 14. Тепло в линии 14 притягивается в линию 7 для всасывания холодного холодильного агента. Согласно представленному на фиг. 4 варианту выполнения боковая стенка 20 непосредственно прилегается к линии 7 в отличие от стенки 20 согласно варианту выполнения на фиг. 2.

Представленная на фиг. 6 форма выполнения изобретения отличается от форм выполнения на фиг. 2 и 4 тем, что участок 16 линии 14 выполнен в качестве трубы, расположенной в виде спирали вокруг линии 7. Таким образом подаваемый по линии 14 холодильный агент проходит более длинный путь до отверстия 19, через которое он выходит в полость корпуса 13, где он сразу же конденсируется при контакте с внутренней стенкой корпуса 13, холодной линией 7 и жидкостью, находящейся в нижней части корпуса 13. Отводимая по линии 21 жидкость подается в расширительный аппарат 5.

На фиг. 7 представлено поперечное сечение переохладителя согласно фиг. 6. При выборе конфигурации спиральной формы участка 16 взвешивают фактор обеспечения как можно большей площади для теплообмена против фактора повышенного трения холодильного агента на пути к отверстию 19. В этой связи нет проблем в форме выполнения согласно фиг. 4.

На фиг. 8 представлена четвертая форма выполнения предлагаемого переохладителя, согласно которой переохладитель также включает корпус 13 с боковыми стенками 17 и 20, через который пропущена линия 7 для всасывания холодного холодильного агента. Через стенку 17 также проходит участок 16 линии 14, выполненный в качестве трубы, установленной в корпусе концентрично последнему и линии 7. Стенка 17 зафиксирована на участке 16, например, сваркой, и сторона 23 трубчатого участка 16 также закреплена на линии 7 с тем, чтобы предотвратить утечку подаваемого по линии 14 холодильного агента. Подаваемый холодильный агент заполняет кольцевой зазор 18 между участком 16 и линией 7, выходит из отверстия 19, расширяется, возможно имеющийся газ конденсируется и объединяется с жидкостью в нижней части корпуса 13, отводимой по линии 21.

Возможны также другие формы выполнения предлагаемого переохладителя.

Формула изобретения

1. ПЕРЕОХЛАДИТЕЛЬ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащий корпус, снабженный линией для всасывания холодного хладагента, аксиально пропущенной через него линией для подачи хладагента в газовом и жидком состояниях, заходящей в корпус и имеющей отверстие, размещенное в корпусе, и линией для отвода жидкого хладагента, отличающийся тем, что отверстие линии для подачи хладагента в газовом и жидком состояниях имеет площадь, по меньшей мере равную проходному сечению самой линии, причем последняя установлена с возможностью обеспечения интенсивного контакта между горячим хладагентом в газовом и жидком состояниях и линией для всасывания холодного хладагента.

2. Переохладитель по п.1, отличающийся тем, что линия для подачи горячего хладагента в газовом и жидком состояниях содержит два участка, причем первый участок непосредственно соединен с вторым участком.

3. Переохладитель по п.2, отличающийся тем, что второй участок выполнен в виде трубы, установленной в корпусе и охватывающей линию для всасывания холодного хладагента с образованием между ними кольцевого зазора.

4. Переохладитель по п.3, отличающийся тем, что второй участок выполнен длиной, равной длине корпуса, с отверстием, выполненным в нижней части трубы.

5. Переохладитель по п. 2, отличающийся тем, что второй участок имеет овальное поперечное сечение и установлен с обеспечением плотного прилегания к линии для всасывания холодного хладагента по большому участку ее окружности.

6. Переохладитель по п.5, отличающийся тем, что максимальная ширина овального поперечного сечения второго участка по крайней мере равна проходному сечению линии для всасывания холодного хладагента.

7. Переохладитель по п.2, отличающийся тем, что второй участок представляет собой трубу, расположенную в виде спирали вокруг линии для всасывания холодного хладагента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8