SU1080758A3 - Reversible cooling system - Google Patents

Abstract

Un sistema perfeccionado de bomba de calor que tiene un compresor, un par de intercambiadores de calor y medios para invertir selectivamente el flujo de refrigerante a través del sistema de manera que se invierta también la función de los intercambiadores, pasando a ser de condensadores a evaporadores y de evaporadores a condensadores, caracterizándose dicho sistema de bomba de calor por intercambiadores de calor que incluyen uno o más circuitos de flujo de refrigerante dentro del intercambiador de calor, medios para separar los circuitos en una pluralidad de zonas transmisión de calor y medios de control asociados operativamente con los medios últimamente mencionados.An improved heat pump system that has a compressor, a pair of heat exchangers and means to selectively reverse the flow of refrigerant through the system so that the function of the exchangers is also reversed, from condensers to evaporators and from evaporators to condensers, said heat pump system being characterized by heat exchangers including one or more refrigerant flow circuits within the heat exchanger, means for separating the circuits in a plurality of heat transfer zones and control means. operatively associated with the means mentioned above.

Description

Изобретение относитс  к системам охпажцени , работающим по схеме теп пового насоса, и может быть испоп1ьзс вано , в частности, как в промышленных, так и в бытовык установках концитшонировани  воздуха. Известна реверсируема  хопоцильна установка, содержаща  два теплообменника , соединенных между собой на одном конце через систему капилл ров, а на другом конце через систему трубопроводов , содержащую многокодовые перекпючаюшие вентили и подключенную к компрессору ij . Недостатком этой холодильной установки  вл етс  сравнительно низка  термодинамическа  эффективность, обуоловпенна  тем, что соединение трубчаты теплообменных секций в теплообменника не обеспечивает оптимальных парамет ров движени  потоков хладагента при работе установки в режимах охлаждени  или нагревани . Наиболее близкой к предлагаемой по техническому решению  вл етс  реверсируема  система охлаждени , содержаща  два теплообменника, каждый из кот рых имеет по крайней мере две соединенные между собой промежуточные коллекторы зоны теплопередачи с трубчатыми теплообмеи выми секци ми в каждой из них, концевые коллекторы , соединенные с входным и выходным участками зон теплопередачи в каждом теплообменнике, байпасный труб провод с обратным клапаном, соециндющий концевые коллекторы в одном из теплообменников, и компрессор, соедине ный через реверсирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, пр тивоположной компрессору, объединены посредством соединительного трубопрово да, снабженного обратным клапаном и системой капилл ров 2 . Недостатком этой системы охлаждени  вл етс  низка  термодинамическа  ..эффективность при чередовании работы теплообменников в режимах конденсации и испарени , так как невозможно обеспе чить оптимальные параметры течени  хладагента через теплообменники при реверсировании испарительного и конден ционного режимов работы. Цель изобретени  - повышение термо динамической эффективности при чередов нии работы теплообменников в режимах конденсации и испарени . Цепь достигаетс  тем, что в реверсируемой системе охлаждени , содержащей два теплообменника, каждый из которых имеет по крайней мере две соединенные между собой через промежуточные коллекторы зоны теплопередачи с трубчатыми теплообменными секци ми в каждой из них, концевые коллекторы, соединенные с входным и выходным участками зон теплопередачи в каждом теплообменнике , байпасный трубопровод с обрат ным клапаном, соедин ющий концевые коллекторы в одном из теплообменников, и компрессор, соединенный через ревер сирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, противоположной компрессору , объединены посредством соединительного трубопровода, снабженного обратным клапаном и системой капилл ров, второй теплообменник, так же как и nei. вый, имеет аналогичный байпасный трубопровод с обратным клапаном, на соединительном трубопроводе установлен второй обратный клапан, между обратными клапанами соединительного трубопровода установлены два распределител  потока хладагента, один из которых соединен через систему капилл ров с трубчатыми теплообменными секци ми смежного с ним теплообменника, а другой аналогично соединен через дополнительную систему капилл ров со смежным с ним теплообменником. Кроме того, зоны теплопередачи в каж дом теплообменнике могут содержать количество теппообменных секций, уменьшающеес  в направлении концевого ко; лектора со стороны соединительного трубопровода . На фиг. 1 показана блок-схема реверсируемой системъ охлаждени  с двум  зонами теплопередачи и двум  теплообменными секд  ми в каждом теплообменнике; на фаг. 2 - фрагмент одного из теплообменников, содержащего три зоны теплопередачи и смесь теплообменнйх секций в аксонометрии, обчшй вид; на фиг. 3 - виц А на фиг.2{ на фиг. 4 - вид Б на фиг.2; на фиг. 5 - блок-схема теплообменника на фиг. 2; на фиг. 6 схема узла ввода капилл ра в теплообменник . Реверсируема  система охлаждени  содержит теплообменники 1 и 2, в простейшем варианте имеющие соответственно соединенные между собой через промежуточные коннекторы 3 и 4 зоны AI, В VI С, D теппоперецачи с трубчатыми теплообменными секи  мп (не показаны) в кажцой из них, концевые коннекторы 5,6 и 7,8, соединенные с вхоциь1м и выходным участками зон тепноперецачи в кажцом тепнообменнике , байпасные трубопроводы 9 и Юс обратными кнапанами 11 и 12, соецин гк щие концевые коннекторы 5,6 и 7,8 соответственно , и компрессор 13, со& диненный трубопроводами 14 и 15 через чётыреххоцовой реверсируюишй вентиль 16 с концевыми коппекторами 5 и и 7 теплообменников 1 и 2 соответстве но, причем их противоположные концевые коллекторы 6 и 8 объединены поорецством соединительного трубопровода 17, снабженного обратными клапана ми 18 и 19, между этими кнапанами установпены распределители 20 и 21 потока хладагента, соединенные через системы капилл ров 22 и 23 с теплообменниками 1 и-2 соответственно. Теплообменник 1 ( дл  промышленНых целей, фиг.2-5) содержит р д внутренник радиаторных труб 24, пронизывающих блок теплообменника 1 в пр. мом и офатном направлени х и объединенный с р дом внешних труб 25. Р ды труб 24 к 25 образуют тепгаообменные секции дл  потока хладаг ента, которые соединены посредством возврат НЫХ патрубков 26. Входной и выходной концы кажцой секции выведены на па- нель 27 блока теплообменника 1. Goooно с концевым коллектором 5 установпей отделенный от него обратным клапаном 11 дополнительный коллектор 28, а вблизи них размещен промежуточный коллектор 3. Концевой коллектор 5 срешгаен питающими патрубками 2 9 с четырьм  теплообменнымк секци ми, образующими нижнюю зону теплрпер& дачи.котора  через выходные патрубки ЗО соединена с промежуточным коллектором св занным в свою очередь, питающими путрубками 31 с верхними зонами Р и Gr теппоцередачи. Эти зоны через выхоцные патрубки 32 соединены с цопопннтепьныМ коллектором 28, который ЯШающим патрубком 33 подключен к последней зоне G-теплопередачи, соединенной с концевым коллектором 6, который через обратный клапан 18 подклю чен ,к соединительному трубопроводу 17, Шесть капилл ров 22, выход щих из распределители 20, глубоко вхсзд т в тру 1 58 теппообменпых секций в эонак Е и F теплопередачи, а седьмой капинн р 22 подсоединен к коннектору 6. Дн  улучшени  тепнопередающих характеристик теплообменника 1 предпочтительно, чтобы зона теплопередачи размещалась в средней его части. Тепнробменник 2 имеет конструкцию, аналогичную теплообменнику 2. Реверсируема  система охлаждени  (простейший вариант фиг. 1) работает следующим образом. При работе теплообменника 1 в режиме конденсации (режим охлаждени ) сжатый гор чий вод ной пар входит в концевой конлектор 5 и далее (так как обратный клапан 11 закрыт в этом режиме работы) последовательно проходит зоны А и В теплопередачи, конденсируетс  при отводе тепла внешним воз духом и попадает в виде жидкости в концевой коннектор 6. Обратные кнапаны 18 и 12 открыты, а обратный клапан 19 закрыт. Из коллектора 6 воца поступает в соединительный трубопровод 17 - и далее через распределитель 21 в систему капилл ров 23 и теплообменник 2, при этом поток хладагента раздел етс  на два: один из них движетс  через зону с тепловередачи и коллектору 7, а второй через зону тепл опередачи - к коллектору 8, - т.е. по- ток хладагента проходит через теплообменник 2 двум  параллельными путами . При движении в теплообменных секци х теплообменника 2 при пониженном давлении и подводе тепйа от окружак щего воздуха жидкость испар етс , и образовавшийс  пар из коллектора 8 через обратный клапан 12 и байпасный трубопровод 1О, а из коллектора 7 непосредственно поступает в трубопровод 15 на всасывающий патрубок ком рессора 13, и цикл замыкаетс . Перёкшочением вентил  1Ь система ереводитс  на другой режим (режим нагревани ), когда теплообменник 1 работает в режиме испарени , а теплоо& е&ник 2 - в режиме конденсации, при этом под действием возникающих перепаи дев давлени  о атные клапаны 18 и 22 втоматически закрываютс , а обратные лапаны 11 и 19 открываютс . В режиме агревани  теплообменники 1 и 2 ме ютс  фунюхи мн, причем поток сдаценсирующегос  хладагента про одит зоны С и и теплопередачи теплобменника 2 последовательно, а поток S испар ющегос  хлацагента разпеп етс  в теплообменнике 1 на два параплепь- ных. Работа системы в режиме нагрева ни  аналогична её работе в режиме охпажцени . Теппообменник 1 (промышленное испопнение, фиг, -2-6) работает в режиме концансашш спеиуюцщм образом. Поток гор чего пара поступает от компрессора 13 по трубопровоцу 14 в концевой коппектор 5 к цапее, так как обратный кпапан 11 зак;ж 1Т, по питак щим патрубкам 29 проходит в четыре теппообменные секшт зоны Ё таппоперецачи , гце часть пара конценсирует с , затем хпацагент по выхоцным naivрубкам ЗО вкоцит в промежуточный коп пектор 3 и нз через пвтаюоше патрубки 31 поогупает в две теплообме ные секшщ зоны F теплопередачи, откуда через выхоцвые патрубки 32 прохоцит в д  1опвите|п ный коппектор 28 и цв ве через питающий патрубок 33 в теппообме ную секпию зс«ы F тешгопереоачи , откуца скон енсировавш йс  хпацагевт поступает в концевой Kojtпектсф 6 и  э него через обратный кпапан Id в соепвнвтепьный трубопровоц 17, Таким , поток хпапThe invention relates to ohpazhtsen systems operating under a heat pump scheme, and can be used, in particular, in both industrial and domestic installations of air conditioning. A reversible hopopil installation is known, containing two heat exchangers interconnected at one end through a capillary system, and at the other end through a piping system containing multi-code switchable valves and connected to compressor ij. The disadvantage of this refrigeration unit is the relatively low thermodynamic efficiency, due to the fact that the connection of the tubular heat exchanger sections to the heat exchanger does not provide optimal parameters for the flow of the refrigerant when the unit operates in cooling or heating modes. Closest to the proposed technical solution is a reversible cooling system containing two heat exchangers, each of which has at least two interconnected intermediate collectors of the heat transfer zone with tubular heat exchangers in each of them, end collectors connected to the inlet and outlet sections of heat transfer zones in each heat exchanger, bypass pipe wire with a check valve, connecting end collectors in one of the heat exchangers, and a compressor connected to es reversing valve with one end of the reservoirs in each heat exchanger, wherein the collector terminal side heat exchangers, etc. oppositely compressor are combined via a connecting truboprovo and provided with a check valve and a capillary system 2. The disadvantage of this cooling system is low thermodynamic .. efficiency when alternating the operation of heat exchangers in condensation and evaporation modes, since it is impossible to ensure optimal parameters for the flow of refrigerant through heat exchangers when reversing the evaporation and condensation modes. The purpose of the invention is to increase the thermodynamic efficiency when alternating the operation of heat exchangers in condensation and evaporation modes. The chain is achieved by the fact that in a reversible cooling system containing two heat exchangers, each of which has at least two heat transfer zones interconnected through intermediate collectors with tubular heat exchange sections in each of them, end headers connected to the inlet and outlet portions of the zones heat transfer in each heat exchanger, a bypass pipe with a check valve connecting the end headers in one of the heat exchangers, and a compressor connected through a reversing valve to one From the end headers in each heat exchanger, the end headers of the heat exchangers on the side opposite to the compressor are connected via a connecting pipe equipped with a non-return valve and a system of capillaries, the second heat exchanger, as well as nei. It has a similar bypass pipeline with a non-return valve, a second non-return valve is installed on the connecting pipeline, two refrigerant flow distributors are installed between the non-return valves of the connecting pipeline, one of which is connected through a capillary system to the tubular heat exchanger sections of the adjacent heat exchanger, and the other is similar connected via an additional capillary system with an adjacent heat exchanger. In addition, heat transfer zones in each heat exchanger may contain a number of heat exchanging sections, decreasing in the direction of the end co; lecturer from the connecting pipe. FIG. 1 shows a block diagram of a reversible cooling system with two heat transfer zones and two heat exchangers in each heat exchanger; on phage. 2 - a fragment of one of the heat exchangers, containing three heat transfer zones and a mixture of heat exchanging sections in axonometric, general view; in fig. 3 - Vic A in FIG. 2 {fig. 4 - view B in figure 2; in fig. 5 is a block diagram of the heat exchanger of FIG. 2; in fig. 6 is a diagram of a capillary injection unit in a heat exchanger. The reversible cooling system contains heat exchangers 1 and 2, in the simplest version, having respectively interconnected through intermediate connectors 3 and 4 zones AI, B VI C, D heat transfer with tubular heat exchanger MP (not shown) in each of them, end connectors 5, 6 and 7.8, connected to Vhotsi1m and output sections of the heat transfer zones in each heat exchanger, bypass pipelines 9 and US by reverse knapsacks 11 and 12, connectors with end connectors 5.6 and 7.8, respectively, and compressor 13, with & The pipelines 14 and 15 are connected through a four-turn reversing valve 16 with end copsectors 5 and 7 of the heat exchangers 1 and 2, respectively, and their opposite end collectors 6 and 8 are connected by a wreck of connecting pipe 17, fitted with check valves 18 and 19, between these knaps are installed refrigerant flow distributors 20 and 21 connected through capillary systems 22 and 23 to heat exchangers 1 and -2, respectively. The heat exchanger 1 (for industrial purposes, FIGS. 2-5) contains a row of internal radiator tubes 24 that penetrate the heat exchanger block 1 in the direct and ofatny directions and combined with a number of external tubes 25. The rows 24 to 25 form heat exchangers sections for the refrigerant flow, which are connected by returning the NEW branch pipes 26. The input and output ends of each section are brought to the panel 27 of the heat exchanger block 1. Gooo with the end collector 5, the additional collector 28 separated from it by the check valve 11, and located near them P 3. Limit omezhutochny collector manifold 5 sreshgaen feed nozzle 2 9 teploobmennymk four sections forming the lower zone teplrper & dacha.kotora through outlets ZO connected to an intermediate collector connected in turn, supplying the nozzles 31 with the upper zones P and Gr of the heat transfer. These zones are connected via exhaust pipes 32 to a secondary collector 28, which is connected to the last G-heat transfer zone connected to end collector 6, which is connected via a non-return valve 18, to connecting pipe 17, six capillaries 22 that go to from distributors 20, is deeply embedded in the labor of 1 58 heat exchanger sections in heat transfer E and F, and the seventh cap p p 22 is connected to connector 6. On the bottom of the heat transfer characteristics of heat exchanger 1, it is preferable that the heat transfer zone placed in the middle part of it. The heat exchanger 2 has a construction similar to that of heat exchanger 2. The reversible cooling system (the simplest variant of FIG. 1) works as follows. When the heat exchanger 1 operates in condensation mode (cooling mode), the compressed hot water enters the end manifold 5 and then (since the check valve 11 is closed in this mode of operation) heat transfer zones A and B are successively condensed during external heat removal spirit and enters as a liquid in the end connector 6. The return knaps 18 and 12 are open, and the check valve 19 is closed. From the collector 6, the heater enters the connecting pipe 17 - and then through the distributor 21 to the capillary system 23 and heat exchanger 2, the refrigerant flow is divided into two: one of them moves through the heat transfer zone and the collector 7, and the second through the heat sink transmissions - to the collector 8, - i.e. the refrigerant flow passes through the heat exchanger 2 in two parallel ways. When moving in the heat exchange sections of the heat exchanger 2 under reduced pressure and supplying heat from the surrounding air, the liquid evaporates, and the resulting steam from the collector 8 through the check valve 12 and the bypass pipeline 1O, and from the collector 7 directly enters the pipe 15 to the suction nozzle the spring is 13, and the cycle is closed. By shifting the valve 1b, the system is switched to another mode (heating mode), when the heat exchanger 1 is operating in the evaporation mode, and the heat & e & nick 2 - in condensation mode, whereby under the effect of the resulting pressure transient, the inlet valves 18 and 22 are automatically closed, and the return valves 11 and 19 are opened. In the heating mode, the heat exchangers 1 and 2 are fused with mn, with the flow of the refrigerant being reduced, the zones C and and the heat transfer of the heat exchanger 2 are sequential, and the flow S of the evaporating chlazegate is divided into two heat exchanger 1 for two parapple. The operation of the system in the heating mode is not similar to its operation in the okhpazhtsen mode. The heat exchanger 1 (industrial application, figs -2-6) operates in a concessive mode in a special way. The flow of hot steam enters from compressor 13 through conduit 14 into tailpipector 5 to the pin, since the return valve is 11 pin; on the outflow naivubrubki ZO vkocyte in the intermediate cop pector 3 and nz through the pipe nozzles 31 poured into two heat exchangers of the heat transfer zone F, from where through the output nozzles 32 the prococyte in the junction box 28 and the flow pipe through the nipple pipe through the nipple pipe through the nipple pipe and the nipple pipe through the nipple pipe through the nipple pipe and the nipple pipe through the nipple pipe through the nipple pipe and the flow pipe through the nipple pipe through the nipple pipe and the flow pipe through the inlet pipe through the pipe inlet pipe through the pipe inlet pipe through the pipe inlet pipe through the pipe inlet pipe into the heat exchanger; secpia "F Teshgooperoachi, otkutsa condensed hcatsaevt enters the end Kojtppektf 6 and e through the return valve Id in soypvntepny pipeline 17,

агента поспецоватепьно прохоцит зоны € , Р в GT теппопереоачв, чиспо теппообменных секций в которых умень-agent propellant prococyte zone €, P in GT teppereoachv, number of heat exchange sections in which

системы охлаждени , термодинамическа  эффективность реверсируемой системы охлаждени  повышаетс . 8 шаетс  в напровпении авижени  потока хлацагента. При работе теплообменника 1 в р&жиме испарени  жицкий хлааагент из соецинитепьного трубопровоца 17 (кпапан 18 псц действием перепада давпени  закрываетс , а кпапан 11 открываетс ) поступает в распределитель 20 и из него по четырем капилл рам 22 через патрубки 30 проходит в зону теплопередачи , по двум капилл рам 22 через патрубки 31 в зону F теплопередачи и по одному капилл ру 22 в коллектор 6 и из него входит в зону (Зр теппопередачи . Из зон , F и (теплопередачи хладагент в виде пара через патрубки 29,32 и 33 соответственно попадает в коллекторы 5 и 28, причем из поопеднего через клапан 11 пар также попадает в коллектор 5, откуда весь поток пара подаетс  по трубопроводу 14 на всасывающий патрубок компрессора 13. В данном режиме поток хладагента параллельно проходит черед все зоны теплопередачи. Таким образом, благодар  тому, что конструкци  теплообменников 1 и 2 и система их соединений между собой обеспечивают работу теплообменников в оптимальном режиме при реверсированииcooling system, the thermodynamic efficiency of the reversible cooling system is increased. 8 is wound in the naphvpenii aviheni flow of chlorine agent. During the operation of the heat exchanger 1 in the p & pressure of evaporation, the hitschlaagent from the sotsitsinitpovy pipeline 17 (kpapan 18 psc is closed by pressure differential, and kpapan 11 opens) enters the distributor 20, and from it, through four capillaries 22, passes through the nozzles 30 into the heat transfer zone along two capillaries 22 through nozzles 31 into heat transfer zone F and one capillary 22 each into and out of manifold 6 and into heat supply zone. From zones, F and (heat transfer refrigerant in the form of steam through nozzles 29,32 and 33 respectively) in collectors 5 and 28, p The other way through the valve 11, steam also enters the collector 5, from where the entire steam flow is fed through pipe 14 to the suction inlet of compressor 13. In this mode, the refrigerant flow passes through all the heat transfer zones in parallel, so that the design of heat exchangers 1 and 2 and their interconnection system ensure that the heat exchangers work optimally when reversing

f4f4

30thirty

30thirty

2222

2222

/4/four

ВидАVida

2727

2020

фаз. 5phases. five

Вид 6View 6

f7f7

.го.go

-18-18

фиеЛfieL

30.3130.31

//

2222

//

Claims (2)

1. РЕВЕРСИРУЕМАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая два теплообменника, каждый из которых имеет по крайней мере две соединенные между собой через промежуточные коллекторы зоны теплопередачи с трубчатыми теплообменными секциями в каждой из них, концевые коллекторы, соединенные с входным и выходным участками, зон теплопередачи в каждом теппообменннике, байпасный трубопровод с обратным клапаном, соединяющий концевые коллекторы в одном из теплообменников, и компрессор, соединенный через реверсирующий вентиль с одним из концевых коллекторов в каждом теплообменнике, причем концевые коллекторы теплообменников со стороны, противоположной компрессору, объединены посредством соединительного трубопровода, снабженного обратным клапаном и системой ка«пилпяров, отличающаяся тем, что, с цепью повышенная термодинамической эффективности при чередовании работы теплообменников в режимах конденсации и испарения, второй теплообменник, так же как и первый имеет аналогичный байпасный трубопровод, с обратным клапаном, на соединительном трубопроводе установлен второй обратный клапан, между обратными клапанами соединительного трубопровода установлены цва распределителя потока хладагента, один из которых соединен через систему капилляров с трубчатыми теплообменными секциями смежного с ним £ теплообменника, а другой аналогично соединен через дополнительную систему капилляров со смежным с ним теплообменником.1. REVERSIBLE COOLING SYSTEM, containing two heat exchangers, each of which has at least two heat transfer zones connected to each other through intermediate collectors with tubular heat exchange sections in each of them, end collectors connected to inlet and outlet sections, heat transfer zones in each heat exchanger , a bypass pipe with a check valve connecting the end collectors in one of the heat exchangers, and a compressor connected through a reversing valve to one of the end collectors each heat exchanger, and the end headers of the heat exchangers on the opposite side to the compressor, are connected by means of a connecting pipe equipped with a check valve and a system of pilots, characterized in that, with a chain of increased thermodynamic efficiency when alternating the work of heat exchangers in condensation and evaporation modes, the second heat exchanger, like the first one has a similar bypass pipe, with a check valve, a second check valve is installed on the connecting pipe, m forward check valves connecting pipe installed CVA refrigerant flow distributor, one of which is connected through a capillary tube system with heat exchange sections adjacent thereto £ exchanger, and the other similarly connected via a further system of capillary with adjacent thereto a heat exchanger. 2. Система по π. 1, о т п и чающая с я тем, что зоны j теплопередачи в каждом теплообменнике содержат количество теплообменных секций, сл с уменьшающееся в направлении концевого коллектора со стороны соединительного трубопровода.2. The system by π. 1, with the fact that the heat transfer zones j in each heat exchanger contain the number of heat exchange sections, which decreases in the direction of the end collector from the side of the connecting pipeline.