Способ аккумулирования холода с помощью прямоточного теплообменного аппарата
Владельцы патента RU 2731443:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) (RU)
Изобретение относится к области производства льда, а именно к способам сезонного аккумулирования холода. Осуществляют аккумулирование холода окружающей среды с помощью прямоточного распылительного теплообменного аппарата путем замораживания распыленной в канале эжектора жидкости и накопления льда в теплоизолированном объеме. Кристаллизуют распыленную в канале эжектора жидкость, имеющую температуру кристаллизации выше температуры окружающей среды. Перед распылением жидкость переохлаждают, отдавая теплоту в окружающую среду через теплообменник, установленный перед распылителем. Обеспечивается расширение диапазона температур и веществ для аккумулирования природного холода на одной установке. 1 ил.
Изобретение относится к способам сезонного аккумулирования холода и может быть использовано в системах охлаждения и хранения сельскохозяйственной продукции и системах холодоснабжения зданий и энергетического оборудования различного назначения.
Известен способ сезонного аккумулирования холода (Зейгарник Ю.А. Система сезонного аккумулирования природного холода для круглогодичного холодоснабжения зданий и сельскохозяйственных объектов / Ю.А. Зейгарник, О.С. Попель, В.Л. Низовский, Л.В. Низовский // Известия академии наук. Энергетика, 2012. - №5. - С. 90-97.), состоящий в искусственном производстве снега (льда) в холодные периоды при температуре наружного воздуха ниже -5°С путем мелкодисперсного распыления воды в холодном воздухе. Замерзание воды в результате охлаждения капель малого размера за время нахождения их в холодном воздухе обеспечивает аккумулирование природного холода в количестве, пропорциональном массе намороженного льда. Полученный лед накапливается в теплоизолированном объеме (траншее, яме или специально созданном подземном или наземном резервуаре). Размеры аккумулятора холода выбираются исходя из годовой нагрузки по холодоснабжению потребителя с учетом неизбежных потерь холода через ограждения аккумулятора в течение года.
Недостатком указанного способа является: производство обычного льда, который обеспечивает аккумулирование холода с температурой около 0°С;
Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона температур и веществ для аккумулирования природного холода на одной установке.
Поставленная задача заявленного способа аккумулирования холода окружающей среды с помощью прямоточного распылительного теплообменного аппарата, включающего замораживание распыленной в канале эжектора воды и накопления льда в теплоизолированном объеме, достигается тем, что кристаллизуют распыленную в канале эжектора жидкость, имеющую температуру кристаллизации выше температуры окружающей среды, а перед распылением жидкость переохлаждают, отдавая теплоту в окружающую среду через теплообменник, установленный перед распылителем.
Поскольку тип жидкостей может меняться, а также может меняться концентрация растворов одних и тех же жидкостей, то диапазон температур кристаллизации жидкостей, которые могут применяться в одной установке, весьма широк. Для каждого диапазона температур окружающей среды подбирается наиболее подходящая жидкость с заданными параметрами кристаллизации (удельной теплотой и температурой). После наступления климатических условий, обеспечивающих новый диапазон температур окружающей среды, подбирается жидкость и готовится установка под новые условия работы.
Заявленный способ рассмотрен на примере работы прямоточного распылительного теплообменного аппарата. На фигуре схематично показана конструкция прямоточного распылительного теплообменного аппарата, с помощью которого осуществляют заявляемый способ. Данное устройство содержит расходную емкость (1), соединенную трубопроводом насосом (11), теплообменник (2), расположенный между насосом и распылителем (4) и соединенный с ними трубопроводами; распылитель рассоложен над верхним концом канала (6), противоположный конец которого расположен над приемной емкостью (7), которая трубопроводом (10) соединена с расходной емкостью.
Теплообменником (2) может быть любой рекуперативный газожидкостный теплообменник.
Распылителем (4) может быть любая форсунка, обеспечивающая требуемое качество распыла.
В качестве жидкости могут использоваться водные растворы солей различной концентрации, в том числе эвтектические растворы, а также гидраты хлора, метилбромида, фреонов - 11, 12, 21 и т.п.
Способ реализуется следующим образом: жидкость, температура кристаллизации которой выше температуры окружающей среды, размещенная в пополняемой расходной емкости (1) поступает на насос (11), где ее давление повышается до давления больше атмосферного, охлаждается за счет окружающего воздуха в теплообменном аппарате (2) до температуры ниже температуры кристаллизации жидкости, затем распыляется в открытом с обеих сторон канале (6) распылителем (4), установленным в верхней части канала; образуемый при распылении жидкостный факел (5), состоящий из отдельных струй и капель замораживаемой жидкости частично замерзает и эжектирует со стороны канала, где расположен распылитель жидкости, во внутренний объем канала окружающий атмосферный воздух (3), образуя высокоразвитую поверхность тепломассообмена; в результате непосредственного контакта капель жидкости и атмосферного воздуха, происходит ее частичная заморозка; смесь льда и жидкости попадает через противоположную сторону канала в приемную емкость (7), которая находится выше по уровню, чем расходная емкость жидкости, и соединена с ней трубопроводом (10), по которому незамерзшая жидкость (9) попадает обратно в расходную емкость, а кристаллизованная жидкость (8) остается в приемной емкости.
Технический результат заявленного способа - расширение диапазона температур и веществ для аккумулирования природного холода на одной установке.
Способ аккумулирования холода окружающей среды с помощью прямоточного распылительного теплообменного аппарата путем замораживания распыленной в канале эжектора жидкости и накопления льда в теплоизолированном объеме, характеризующийся тем, что кристаллизуют распыленную в канале эжектора жидкость, имеющую температуру кристаллизации выше температуры окружающей среды, а перед распылением жидкость переохлаждают, отдавая теплоту в окружающую среду через теплообменник, установленный перед распылителем.
