RU2164646C1 - Steam-jet refrigerating plant - Google Patents

Abstract

FIELD: refrigerating engineering; air- conditioning system for stationary and mobile objects. SUBSTANCE: steam from steam generator is fed to steam superheater through which combustion products of fuel are passed. While passing through ejectors steam makes cold steam be sucked from cooler, thus forming vacuum in its upper section. Steam mixture admitted to condenser is condensed due to heat exchange with cooling system. Condensate thus formed is admitted to steam-and-water pump-preheater where steam mixture from ejector is admitted simultaneously with condensate. Steam-and-condensate mixture is intensively mixed in steam-and-water pump-preheater, thus forming preheated condensate at high temperature and pressure. Preheated condensate is fed to steam generator due to pressure. Part condensate is fed to refrigerator through valve due to vacuum formed in upper portion of refrigerator where it is partially evaporated in vacuum and remaining part of condensate is cooled down. This part of condensate is circulated in closed cold water loop flowing via the cold consumer. EFFECT: increased refrigerating coefficient. 1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике с использованием пароэжекторных холодильных машин и предназначено для холодоснабжения и кондиционирования воздуха автономных стационарных и передвижных объектов. The invention relates to refrigeration using steam ejector refrigerators and is intended for refrigeration and air conditioning of autonomous stationary and mobile objects.

Известен способ регенеративного подогрева питательной воды в струйном подогревателе, включающий в себя подачу пара в турбогенератор, отбор пара из турбогенератора, отвод в конденсатор, подачу конденсата из конденсатора и пара, отобранного из турбогенератора в струйный аппарат с конденсацией пара в струйном аппарате и нагрева за счет этого конденсата с последующей подачей подогретого конденсата в диаэратор и далее в котел-парогенератор (Патент РФ N 2115831, Бюл. N 20 от 20.07.98 г.). A known method of regenerative heating of feed water in a jet heater, comprising supplying steam to a turbogenerator, taking steam from a turbogenerator, taking it to a condenser, supplying condensate from a condenser and steam selected from a turbogenerator to a jet apparatus with steam condensation in the jet apparatus and heating by this condensate, followed by the supply of heated condensate to the diaerator and then to the steam boiler (RF Patent N 2115831, Bull. N 20 from 07.20.98).

Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологий с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов ("Энергетика Петербурга" /газета/, N 5 (11), от 25.05.99 г.). Однако ранее пароводяной насос-подогреватель в комбинированных установках с преобразователями энергии прямого цикла не применялся. A device is known for a steam-water pump-heater (PNP), intended for use in various industrial technologies using steam, combining the functions of a heater and a pump at the same time. The use of PPS allows you to significantly reduce energy consumption for your own needs and to reduce the weight and size characteristics of heat exchangers (Petersburg Power Engineering / newspaper /, N 5 (11), dated May 25, 1999). However, previously a steam-water pump-heater was not used in combined installations with direct-cycle energy converters.

Известна схема пароэжекторной холодильной машины, включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник (испаритель), конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, питательный насос, перед парогенератором, и дроссельный вентиль, перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) в холодильник (Чечеткин А.В., Занемонец Н. А. Теплотехника. /Учебн. для хим. - техн. вузов/. М.: "Высшая школа", 1986, стр. 105). Однако на привод питательного насоса требуется подвод электроэнергии, то есть наличие энергосети или автономного источника электроэнергии. There is a known scheme of a steam ejector chiller including a steam generator, an ejector, into which a working medium from a steam generator and a refrigerator enters, a refrigerator (evaporator), a condenser, from where a working medium enters the steam generator and a refrigerator, a feed pump, in front of the steam generator, and a throttle valve, in front of refrigerator, while the supply of high-temperature heat (heating) is carried out in a steam generator, and the supply of low-temperature heat (cooling) to the refrigerator (Chechetkin A.V., Zanemonets N.A. Heat engineering. / chebn for chemical -... tehn Universities / M .: "High school", 1986, page 105)... However, a power supply is required to drive the feed pump, that is, the presence of a power grid or an autonomous source of electricity.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении холодильного коэффициента пароэжекторной холодильной машины за счет уменьшения энергозатрат на собственные нужды и снижении массогабаритных характеристик машины. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the refrigeration coefficient of the steam ejector refrigeration machine by reducing energy consumption for own needs and reducing the overall dimensions of the machine.

Для достижения этого технического результата пароэжекторная холодильная установка по схеме Кириллова (ПЭХМ К-3), включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник, конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, и дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике, снабжена после парогенератора пароперегревателем, через который проходят продукты сгорания топлива, пароводяным насосом-подогревателем, расположенным между парогенератором и конденсатором, и двумя линиями подачи пара с регулирующими клапанами и эжекторами, выходящих из пароперегревателя, одна из которых соединяет его с пароводяным насосом-подогревателем, а другая - с конденсатором, при этом между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, а также холодильником, верхняя часть которого связана с эжекторами, и через дроссельный вентиль - с линией конденсата, поступающего из конденсатора в пароводяной насос-подогреватель, а нижняя часть холодильника имеет замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом, проходящий через потребителя холода, причем линии конденсата, идущие из конденсатора в парогенератор и холодильник, выполнены раздельно. To achieve this technical result, a steam ejector refrigeration unit according to the Kirillov scheme (PEKHM K-3), which includes a steam generator, an ejector, into which the working medium comes from the steam generator and the refrigerator, a refrigerator, a condenser, from where the working medium enters the steam generator and the refrigerator, and a throttle a valve in front of the refrigerator, while the supply of high-temperature heat (heating) is carried out in the steam generator, and the supply of low-temperature heat (cooling) in the refrigerator, supplied after the steam generator a superheater through which the products of combustion of fuel pass, a steam-water heater pump located between the steam generator and the condenser, and two steam supply lines with control valves and ejectors leaving the superheater, one of which connects it to the steam-water heater pump, and the other to a condenser, in this case, check valves are installed between the superheater, the steam generator and the steam-water pump-heater, as well as a refrigerator, the upper part of which is connected with ejectors, through the throttle valve - a condensate line coming from the condenser to the steam-pump heater, and the lower part of the refrigerator is a closed loop circulation of cold water from the pump that passes through the cold consumer, and condensate lines running from the condenser to a steam generator and a refrigerator are formed separately.

Введение в состав пароэжекторной холодильной установки по схеме Кириллова (ПЭХМ К-3) пароперегревателя, пароводяного насоса-подогревателя, двух линий подачи пара с регулирующими клапанами и эжекторами, соединяющих пароперегреватель с пароводяным насосом-подогревателем и конденсатором, а также и холодильника, через нижнюю часть которого проходит замкнутый контур холодной воды с потребителем холода, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности создания более высокого вакуума в холодильнике с более низкой температурой рефрижерации, а также использования пара для замены насоса питательной воды и предварительного подогрева конденсата перед парогенератором. Introduction of a superheater, a steam-water heater pump, two steam supply lines with control valves and ejectors connecting the superheater to a steam-water heater pump and condenser, as well as a refrigerator, through the bottom of the steam ejector refrigeration unit according to the Kirillov scheme (PEKHM K-3) which passes a closed loop of cold water with a consumer of cold, allows you to get a new property, which consists in the possibility of creating a higher vacuum in the refrigerator with a lower temperature refrigeration, as well as the use of steam to replace the pump and feedwater preheating the condensate to the steam generator.

На чертеже изображена пароэжекторная холодильная установка по схеме Кириллова (ПЭХМ К-3). The drawing shows a steam ejector refrigeration unit according to the scheme of Kirillov (PEKHM K-3).

Пароэжекторная установка (ПЭХМ К-3) включает в себя парогенератор 1, в топке которого сжигается топливо, пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, линию подачи пара 3 с регулирующим клапаном 4 и эжектором 5, связывающей пароперегреватель 2 и с пароводяным насосом-подогревателем 6, линию подачи перед 7 с регулирующим клапаном 8 и эжектором 9, связывающую пароперегреватель 2 и конденсатор 10, имеющий систему охлаждения 11. Между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 6 установлены обратные клапаны соответственно 12, 13. В состав установки также входит холодильник 14, верхняя часть которого связана с эжекторами 5 и 9, а также с конденсатором 10. Конденсатор 10 связан с холодильником 14 и пароводяным насосом-подогревателем 6 раздельными линиями конденсатора, соответственно линией 15 с дроссельным вентилем 16 и линией 17. Нижняя часть холодильника 14 имеет замкнутый контур холодной воды 18, проходящий через потребителя холода 19 с помощью насоса 20. The steam ejector installation (PEKHM K-3) includes a steam generator 1, in the furnace of which fuel is burned, a superheater 2 through which the products of fuel combustion pass, a steam supply line 3 with a control valve 4 and an ejector 5 connecting the superheater 2 and with a steam-water pump - heater 6, a supply line in front of 7 with a control valve 8 and an ejector 9, connecting the superheater 2 and the condenser 10 having a cooling system 11. Between the superheater 2, the steam generator 1 and the steam-water heating pump 6 are installed The valves are 12, 13, respectively. The unit also includes a refrigerator 14, the upper part of which is connected to the ejectors 5 and 9, as well as to the condenser 10. The condenser 10 is connected to the refrigerator 14 and the steam-water heating pump 6 by separate condenser lines, respectively, by line 15 with a throttle valve 16 and line 17. The lower part of the refrigerator 14 has a closed cold water circuit 18, passing through the consumer 19 cold using the pump 20.

Пароэжекторная холодильная установка по схеме Кириллова (ПЭХМ К-3) работает следующим образом. Steam ejector refrigeration unit according to the scheme of Kirillov (PEKHM K-3) works as follows.

Тепло, возникшее при сгорании топлива в топке парогенератора 1, передается воде, в результате чего она испаряется с образованием пара. Пар из парогенератора 1 поступает в пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, где перегревается пар с повышением давления. Затем перегретый пар поступает в линии подачи пара 3 и 7, регулирование количества которого осуществляется с помощью клапанов 4 и 8. Далее пар, проходя через эжекторы 5 и 9, вызывает отсос холодного пара из холодильника 14, что приводит к образованию вакуума в верхней его части, а образовавшаяся паровая смесь из горячего и холодного пара поступает соответственно в пароводяной насос-подогреватель 6 и конденсатор 10. Паровая смесь, поступившая в конденсатор 10, конденсируется за счет теплообмена с системой охлаждения 11. Образовавшийся конденсат по линии 17 поступает в пароводяной насос-подогреватель 6, куда одновременно с конденсатом поступает паровая смесь из эжектора 5. В пароводяном насосе-подогревателе 6, за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред, происходит интенсивное перемешивание смеси пара и конденсата с последующим получением подогретого конденсата с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача подогретого конденсата в парогенератор 1. В результате образовавшегося вакуума в верхней части холодильника 14 часть конденсата после конденсатора 10 по линии 15 через дроссельный вентиль 16 поступает в холодильник 14, где частично испаряется в вакууме, а остальная часть конденсата охлаждается. Эта часть конденсата циркулирует по замкнутому контуру холодной воды 18 с помощью насоса 19, проходя через потребителя холода 20. Для регулирования направления движения пара между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 6 устанавливаются обратные клапаны 12 и 13. The heat generated during the combustion of fuel in the furnace of the steam generator 1 is transferred to water, as a result of which it evaporates to form steam. The steam from the steam generator 1 enters the superheater 2, through which the products of fuel combustion pass, where the steam overheats with increasing pressure. Then superheated steam enters the steam supply lines 3 and 7, the amount of which is controlled by valves 4 and 8. Next, the steam passing through the ejectors 5 and 9 causes the suction of cold steam from the refrigerator 14, which leads to the formation of vacuum in its upper part , and the resulting steam mixture of hot and cold steam enters, respectively, in the steam-water pump-heater 6 and condenser 10. The steam mixture entering the condenser 10 is condensed by heat exchange with the cooling system 11. The condensate formed is line 17 enters the steam-water pump-heater 6, where the steam mixture from the ejector 5 enters simultaneously with the condensate. In the steam-water pump-heater 6, due to the special design and the effect of mixing two-phase vapor-liquid media, the mixture of steam and condensate is intensively mixed, followed by obtaining heated condensate with high temperature and pressure. Due to this pressure, the heated condensate is supplied to the steam generator 1. As a result of the vacuum formed in the upper part of the refrigerator 14, part of the condensate after the condenser 10 through line 15 through the throttle valve 16 enters the refrigerator 14, where it partially evaporates in vacuum, and the rest of the condensate is cooled. This part of the condensate circulates in a closed cold water circuit 18 using a pump 19, passing through a cold consumer 20. To control the direction of steam movement between the superheater 2, the steam generator 1 and the steam-water heating pump 6, check valves 12 and 13 are installed.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент РФ N 2115831, Бюл. N 20 от 20.07.98 г.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. RF patent N 2115831, bull. N 20 from 07/20/98

2. "Энергетика Петербурга" / /газета//, N 5 (11), от 25.05.99 г. 2. "Energy of St. Petersburg" / / newspaper //, N 5 (11), from 05.25.99

3. Чечеткин А. В., Занемонец Н.А. Теплотехника. / Учеб. для хим.-техн. вузов/. М.: "Высшая школа". 1986, стр. 105 - прототип. 3. Chechetkin A. V., Zanemonets N. A. Heat engineering. / Textbook. for chemical engineering Universities. M .: "Higher School". 1986, p. 105 - prototype.

Claims (1)

Пароэжекторная холодильная установка, включающая в себя парогенератор, эжектор, в который поступает рабочая среда из парогенератора и холодильника, холодильник, конденсатор, откуда рабочая среда поступает в парогенератор и холодильник, и дроссельный вентиль перед холодильником, при этом подвод высокотемпературной теплоты (нагрев) осуществляется в парогенераторе, а подвод низкотемпературной теплоты (охлаждение) - в холодильнике, отличающаяся тем, что снабжена после парогенератора пароперегревателем, через который проходят продукты сгорания топлива, пароводяным насосом-подогревателем, расположенным между парогенератором и конденсатором, и двумя линиями подачи пара с регулирующими клапанами и эжекторами, выходящими из пароперегревателя, одна из которых соединяет его с пароводяным насосом-подогревателем, а другая - с конденсатором, при этом между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, а также холодильником, верхняя часть которого связана с эжекторами и через дроссельный вентиль с линией конденсата, поступающего из конденсатора в пароводяной насос-подогреватель, а нижняя часть холодильника имеет замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом, проходящий через потребитель холода, причем линии конденсата, идущие из конденсатора в парогенератор и холодильник, выполнены раздельно. A steam ejector refrigeration unit, including a steam generator, an ejector, into which the working medium from the steam generator and the refrigerator enters, a refrigerator, a condenser, from where the working medium enters the steam generator and the refrigerator, and a throttle valve in front of the refrigerator, while high-temperature heat is supplied (heating) to steam generator, and the supply of low-temperature heat (cooling) is in the refrigerator, characterized in that it is equipped after the steam generator with a superheater through which the products pass fuel injuries, with a steam-water heater pump located between the steam generator and the condenser, and two steam supply lines with control valves and ejectors leaving the superheater, one of which connects it to the steam-water heater pump and the other with a condenser, while between the superheater , check valves are installed by a steam generator and a steam-water pump-heater, as well as a refrigerator, the upper part of which is connected to ejectors and through a throttle valve with a condensate line, blunting from the condenser to the steam-water pump-heater, and the lower part of the refrigerator has a closed cold water circulation circuit with a pump passing through the consumer of cold, and the condensate lines going from the condenser to the steam generator and the refrigerator are made separately.