Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника
Владельцы патента RU 2521424:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)
Предложен способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, включающий использование воды и увлажнение этой водой поверхности конденсатора, отличающийся тем, что из сборника талой воды в холодильном шкафе или другого источника воды в холодильнике вода направляется в желобок, в средней части которого находится трубка змеевика конденсатора, при этом вода самотеком стекает по наклонным коленам желобка, увлажняя поверхность желоба и трубки конденсатора, остатки талой воды направляются в емкость на компрессоре. Изобретение направлено на увеличение эффективности использования талой воды с одновременным увеличением эффективности испарительного охлаждения конденсатора компрессионного холодильника. 3 ил.
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, и может найти применение при совершенствовании бытовых холодильных приборов и холодильных машин компрессионного типа.
Известен способ охлаждения конденсатора в бытовых холодильных приборах в холодильном цикле: сжатие хладагента компрессором, передачу тепла от хладагента конденсатору с последующем испарением хладагента в испарителе (Вайнберг В.Б. Вайн В.П. Бытовые компрессионные холодильники - М: пищевая промышленность, 1974 г. С.99-101) [1]. При этом конденсатор передает тепло в окружающий воздух путем естественного теплообмена либо путем обдува его поверхности потоком воздуха от вентилятора, что увеличивает интенсивность теплообмена.
Известен также способ охлаждения конденсатора и устройство холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника (патент RU №2162576 C2 2001.01.27 «Устройство холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника» [2]. Способ заключается в увлажнении поверхности конденсатора, покрытой теплопроводным адсорбером, что обеспечивает его охлаждение за счет испарения воды, подаваемой на поверхность конденсатора устройством, состоящим из раздаточного и собирающего лотков и насоса с прямым и обратным клапанами. Устройство увлажнения конденсатора по прототипу включает насос, работа которого обеспечивается вибрацией корпуса компрессора. В данном способе реализуется принцип испарительного охлаждения конденсатора, но его реализация относительно сложна и ненадежна, так как вибрации насоса недостаточно для подъема воды в верхний лоток, система верхнего и нижнего лотков громоздка и ненадежна.
Известен способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника (Патент RU №2458291 «Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника». Опубликовано: 10.08.2012 Бюл. №22) [3], в котором применяется увлажнение поверхности конденсатора, накопление воды в поддоне под поверхностью конденсатора, обдув поверхности конденсатора вентилятором. Это техническое решение также реализует эффект испарительного охлаждения, но требует использования вентилятора, что усложняет конструкцию конденсатора и увеличивает расход энергии на питание вентилятора.
Известен также способ охлаждения конденсатора при увлажнении его поверхности водой с последующим ее испарением (Патент RU №2 455586. «Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника». Опубликовано: 10.07.2012 Бюл. №19) [4]. В этом способе охлаждения конденсатора его поверхность орошается воздушно-водяной смесью из мелкодисперсных форсунок с приводом. При этом включение/выключение привода осуществляется по сигналу с датчика влажности поверхности конденсатора.
Достоинством такого способа охлаждения конденсатора является то, что увлажнение поверхности конденсатора с последующим испарением влаги обеспечивает и охлаждение конденсатора, и снижение удельного потребление электроэнергии, поднимая общий КПД холодильного цикла.
Недостатком способа является относительная сложность его реализации, так как необходимо использовать форсунки и привод для орошения поверхности конденсатора, на который также затрачивается электроэнергия питания.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ испарения талой воды на поверхности компрессора и частично на поверхности конденсатора (Патент RU №2429431 «Устройство для испарения талой воды, собираемой в лотке для талой воды, и холодильник с таким устройством» Опубликовано: 20.09.2011) [5]. Это техническое решение принято за прототип.
В способе по прототипу талая вода после вывода ее из холодильного шкафа направляется по каналу в желобок, закрепленный на поверхности компрессора. Вода из желобка по капиллярным трубкам, закрепленным на верхней части компрессора, поднимается за счет капиллярного эффекта в верхнюю часть компрессора, где испаряется, что важно также для охлаждения поверхности компрессора. Другим вариантом предусматривается подъем талой воды из желобка на средней части компрессора капиллярными трубками или насосом до нижних витков конденсатора, где также испаряется.
Целевой функцией такого решения является, прежде всего, испарение талой воды.
Недостатком технического решения по прототипу является то, что талая вода неэффективно используется для испарительного охлаждения конденсатора. По прототипу талая вода самотеком опускается по патрубку в нижнею часть холодильного шкафа в желобок на средней части поверхности компрессора, а откуда через капиллярные трубки или с помощью насоса поднимаются на нижние ветки змеевика конденсатора. На работу насоса затрачивается дополнительная электроэнергия, капиллярные трубки ограничены длиной (высотой подъема) и низкой производительностью.
Кроме того, большая часть поверхности конденсатора остается неувлажненной.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение эффективности использования талой воды с одновременным увеличением эффективности испарительного охлаждения конденсатора компрессионного холодильника.
Задача решается тем, что способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, включающий использование талой воды и увлажнение этой водой поверхности конденсатора, выполняется так, что из сборника талой воды в холодильном шкафе или из другого источника воды в холодильнике вода направляется в желобок, в средней части которого находится трубка змеевика конденсатора, при этом вода самотеком стекает по наклонным коленам желобка, увлажняя его поверхность и трубки конденсатора. Остатки талой воды направляются в емкость на компрессоре.
Сущность заявленного способа охлаждения конденсатора компрессионного холодильника поясняется на примере реализации заявляемого способа, приведенного на фигурах 1-3. На фиг.1 приведен общий вид задней стенки холодильного шкафа с конденсатором и компрессором, на фиг.2 приведен вид змеевика конденсатора с желобком и сечение желобка с трубкой змеевика по А-А. На фиг.3 приведен узел перелива воды из верхней ветви змеевика конденсатора в нижнюю.
Компрессионный холодильник содержит шкаф 1, компрессор 2, выходной канал 3 для талой воды из холодильного шкафа, желобок 4, охлаждаемую трубку 5 змеевика конденсатора.
Талая вода из холодильного шкафа 1, из выходного канала 3 (фиг.1) поступает в желобок 4, охватывающий трубку 5 змеевика конденсатора. Для обеспечения самотека воды по желобку сверху вниз каждая горизонтальная ветвь трубки змеевика конденсатора выполнены наклонно к горизонтальной плоскости, с углом наклона 3…10 градусов.
На изгибах 6 змеевика трубки конденсатора 5 (фиг.2, 3) из верхнего желобка 7 в нижний желобок 8 вода стекает по вертикальному каналу 9. Две вертикальные планки 10 (фиг.3) и две боковые накладки (не показаны) на торцевые участки планок 10 образуют вертикальный канал 9 для перелива воды с верхнего желобка 7 на нижний 8. При этом донная часть желобков 7, 8 и планка 10 вертикального канала 9 соединены с трубкой 5 змеевика конденсатора элементами герметизации 11.
При образовании талой воды и выходе ее из внутреннего объема холодильного шкафа 1 вода направляется по выходному каналу 3 в желобок 4. Под действием силы тяжести вода по желобку 4 стекает к участку изгиба 6 трубки змеевика конденсатора и по вертикальному каналу 9 направляется в желобок, расположенный ниже верхнего желобка. Вода стекает аналогичным образом по желобкам змеевика сверху вниз в нижнюю часть конденсатора. Последний желобок снабжен вертикальным каналом 13 подачи остатка талой воды в емкость, расположенную на компрессоре.
Число желобков, охватывающих трубку змеевика конденсатора, может быть различным или на всех наклоненных участках змеевика конденсатора или только на части этих участков.
Наряду с талой водой для охлаждения конденсатора может быть использована вода, применяемая в холодильнике для других целей, например для приготовления пищевого льда или другая вода, специально набираемая в специальную емкость для охлаждения конденсатора.
В заявленном способе использование талой воды для охлаждения конденсатора обеспечивает увеличение эффективности использования талой воды с одновременным увеличением эффективности испарительного охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, так как испарительное охлаждение в этом способе реализуется более рационально в сравнении с прототипом и другими известными способами охлаждения конденсатора.
Использование талой или другой воды для охлаждения конденсатора позволяет эффективно использовать испарительное охлаждение, что напрямую связано с увеличением эффективности охлаждения хладагента в конденсаторе и увеличением холодильного коэффициента СОР; что обеспечивает снижение энергопотребления БХП, снижение нагрузки на компрессор и в целом увеличивает ресурс работы холодильника.
В сравнении с прототипом увлажнение поверхности конденсатора талой водой в заявленном способе более эффективно, т.к. увлажняется большая поверхность змеевика и не требуется насос для прокачки талой воды вверх. Реализация заявленного способа охлаждения конденсатора позволяет конструировать малогабаритные конденсаторы и существенно снизить энергопотребление, особенно при завышенных температурах окружающего воздуха. Заявляемый способ охлаждения конденсатора предусматривает возможность обдува поверхности змеевика конденсатора и желобка воздухом от вентилятора.
Список использованных источников
1. Вайнберг В.Б. Вайн В.П. Бытовые компрессионные холодильники - М: пищевая промышленность, 1974 г. С.99-101.
2. Патент RU №2162576 С2 2001.01.27 Устройство холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника.
3. Патент RU №2458291 СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРА КОМПРЕССИОННОГО ХОЛОДИЛЬНИКА Опубликовано: 10.08.2012 Бюл. №22).
4. Патент RU №2 455586. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРА КОМПРЕССИОННОГО ХОЛОДИЛЬНИКА (ВАРИАНТЫ, Опубликовано: 10.07.2012 Бюл. №19).
5.Патент RU №2429431 БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DЕ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ ТАЛОЙ ВОДЫ, СОБИРАЕМОЙ В ЛОТКЕ ДЛЯ ТАЛОЙ ВОДЫ, И ХОЛОДИЛЬНИК С ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ. Опубликовано: 20.09.2011.
Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, включающий использование талой воды для увлажнения поверхности конденсатора, отличающийся тем, что из сборника талой воды в холодильном шкафе или другого источника воды в холодильнике вода направляется в желобок, в средней части которого находится трубка змеевика конденсатора, при этом вода самотеком стекает по наклонным коленам желобка, увлажняя поверхность желоба и трубки конденсатора, а остатки талой воды направляются в емкость на компрессоре.
