SU1753214A1 - Система охлаждени сооружений с автономным режимом работы - Google Patents

Abstract

Использование; в системах обеспечени  температурного режима в автономных сооружени х. Система содержит аккумул тор холода, холодильную машину, св занный с ней теплообменник, расположенный в емкости аккумул тора, термосифон, зона конденсации которого имеет контакт с боковой стенкой емкости аккумул тора, а зона испарени  имеет контакт с участком трубопровода контура циркул ции дл  охлаждени  проход щего по нему хладоносител . Система снабжена магистралью циркул ции хладоносител  через аккумул тор, содержащей установленные на верхней и нижней стенках емкости аккумул тора и сообщенные с ее полостью входной и выходной коллекторы , подсоединенные к контуру циркул ции хладоносител . Также система снабжена трубопроводом, подсоединенным к емкости аккумул тора на участке, прилегающем к зоне конденсации термосифона , и подсоединенным также к контуру циркул ции хладоносител . 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к системам хо- лодоснабжени  и может быть использовано в системах обеспечени  температурного режима в автономных сооружени х.

Дл  обеспечени  температурного режима автономного функционирующих изолированных объектов они снабжаютс  системами холодоснабжени . Основным элементом системы холодоснабжени   вл етс  аккумул тор холода В насто щее врем  наиболее распространены лед ные аккумул торы холода

Известна система содержаща  воздухоохладитель , обеспечивающий поглощение теплоизбытков, выдел ющихс  в сооружении , насос, обеспечивающий прокачку талой воды через воздухоохладитель и емкость аккумул тора холода, теплообменник , обеспечивающий наморозку и поддержание льда, теплообменник св зан с внешней холодильной машиной.

Система имеет два режима работы; дежурства и автономной работы. В режиме дежурства осуществл етс  наморозка и поддержание запаса льда в аккумул торе холода с помощью холодильной машины. В режиме автономной работы холодильна  машина отключаетс , происходит отвод теплоизбытков , выдел ющихс  в сооружении в воздухоохладителе и далее в лед аккумул тора холода, при этом происходит расходование запаса льда.

Недостатком лед ных аккумул торов холода  вл етс  сложность обеспечени  гарантированного протока между стенкой емкости и массивом льда. С этой целью в системах такого типа осуществл етс  подвод тепла извне. Это, во-первых, увеличиваVJ

(Л

со го

Ј

ет тепловую нагрузку на холодильную машину , обеспечивающую наморозку и поддержание запаса льда, а,во-вторых, уменьшает запас льда в аккумул торе холода (в известных аккумул торах холода объем льда составл ет около 3/4 объема заливаемой в него воды).

Наиболее близкой к изобретению  вл етс  система холодоснабжени , состо ща  из воздухоохладител , насоса, испарительного участка термосифона, адиабатного участка , участка конденсации термосифона, емкости аккумул тора холода, дополнительного теплообменника, расширительного бачка, и холодильной машины,

В режиме автономной работы системы нагрета  вода из воздухоохладител  поступает в испарительный участок термосифона , где охлаждаетс  за счет кипени  рабочего тела термосифона, и снова поступает е воздухоохладитель. Пары рабочего тела термосифона по адиабатному участку поступают а участок конденсации, где попада  на наружную поверхность стенки емкости , конденсируютс  и стекают в испарительный участок. При этом происходит та ние льда в емкости.

В режиме дежурства холодоноситель, охлаждаемый холодильной машиной, поступает в теплообменник, дополнительный теплообменник и снова в холодильную машину . Дополнительный теплообменник служит дл  уменьшени  размеров талой зоны, и, следовательно, увеличени  объема запаса льда в аккумул торе холода в режиме дежурства. Работа термосифона аналогична его работе в режиме автономии. В качестве рабочей жидкости термосифона может быть использована, например, азеотропна  смесь фреонов, кип ща  при 0°С при давлении , близком к атмосферному. Расширительный бачок служит дл  компенсации объемного расширени  воды при ее замерзании .

Однако, при образовании талой зоны глубиной более 0,01 м по всей поверхности стенки, прилегающей к участку конденсации , возрастает температурное сопротивление сло  воды вследствие незначительности конвекции талой воды. Это приводит к росту температуры конденсации рабочего тела термосифона и, следовательно , росту температуры воды, циркулирующей по теплообменнику.

Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности температуры в сооружении путем снижени  градиента температуры воды в талой зоне аккумул тора холода и обеспечени  посто нного уровн  температуры воды в теплообменнике на весь период автономной работы.

Цель достигаетс  включением в схему системы двух дополнительных контуров

циркул ции воды. Один из них - турбулизи- рущий, предназначен дл  увеличени  конвективного теплообмена в талой зоне аккумул тора холода за счет подачи части холодной воды из испарительного участка

термосифона. Второй контур - основной, предназначен дл  подачи теплой воды из воздухоохладител  мину  испарительный участок термосифона непосредственно в емкость аккумул тора холода, где этот поток охлаждаетс  за счет та ни  льда, после чего холодна  вода снова подаетс  на воздухоохладитель .

Наличие двух дополнительных контуров циркул ции воды уменьшает термическое

сопротивление прослойки талой воды за счет контура турбулизации, а по мере уменьшени  г iccbi льда в емкости аккумул тора холода позвол ет обеспечить непосредственный контакт охлаждаемой воды с пьдом

(но без необходимости поддержани  дл  этой цели специальных протоков в режиме дежурства).

Изобретение позвол ет повысить стабильность температуры охлаждаемой воды,

циркулирующей через воздухоохладитель, по сравнению с прототипом и не треб/ютс  специальные управл ющие устройства, так как изменение расходов воды через контуры происходит самопроизвольно за счет оттаивани  каналов контуров. При этом в режиме дежурства объем аккумул тора холода полностью заполн етс  льдом.

На чертеже показана схема системы. Система состоит из воздухоохладител 

1, насоса 2, испарительного участка 3 термосифона , адиабатного участка 4, участка 5 конденсации, емкости б аккумул тора холода , дополнительного теплообменника 7, основного теплообменника 8, расширительного бачка 9, холодильной машины 10 и дополнительных элементов: нижнего коллектора 12, верхнего коллектора 11, соедин ющей их магистрали 13 (эти элементы составл ют основной контур) и магистрали

14 турбулизирующего контура. Участок 5 конденсации выполнен торообразным. Система работает следующим образом, В неавтономном режиме работы системы теплоизбытки из сооружени  через теплообменник водным контуром передаютс  на испарительный участок термосифона, перенос тс  рабочим телом термосифона на участок конденсации и через стенку емкости 6, массив льда и теплообменники 7 и 8 унос тс  антифризом холодильной машины.

При посто нно работающей холодильной машине вода в емкости 6 кристаллизуетс  полностью и запирает верхний 11 и нижний 12 коллекторы. Расход воды через магистрали 14 и 13 турбулизирующего и ос- новного контуров исключаетс , так как отсутствуют протоки в массиве льда,

При кратковременном отключении Холодильной машины возможно образование зоны та ни  в емкости 6 на участке конден- сации термосифона. Если размеры этой зоны увеличиваютс  настолько, что оттаивает вход магистрали 14 и часть нижнего коллектора 12, что через образовавшийс  проток начинаетс  циркул ци  талой воды в турбу- лизирующем контуре.

В режиме автономии в начальный момент времени, когда весь объем аккумул тора холода заполнен льдом, охлаждение воды, циркулирующей через воздухоох- ладитель, происходит в испарительном участи термосифона (как и в системе-прототипе ). После образовани  талой зоны в массиве льда вблизи стенки емкости 6 освобождаютс  вход и выход магистрали 14 цир- кул ционного контура.

Часть расхода холодной воды после насоса 2 поступает в зазор между стенкой емкости и льдом, что увеличивает коэффициент теплоотдачи от участка конденсации к массе льда и приводит к уменьшению температуры конденсации рабочего вещества термосифона по сравнению с прототипом, гидравлическое сопротивление магистрали 14 должно быть больше, чем сопротивление вод ного контура, образованного воздухоохладителем 1 и вод ными магистрал ми, проход щими через испарительный участок 3 термосифона. Это достигаетс  установкой в магистрали 14 дроссельной шайбы. При этом основной поток воды циркулирует через испарительный участок термосифона.

Весь тепловой поток, поглощенный водой в воздухоохладителе 1, отводитс  в лед аккумул тора холода через термосифон и тратитс  на его та ние. По мере уменьшени  объема льда в емкости аккумул тора холода в верхней части ее открываютс  каналы верхнего, а в нижней части нижнего коллекторов основного контура циркул ции воды. Это обеспечивает увеличение расхода воды через этот контур, так как гидросопротивление его уменьшаетс  за счет увеличени  числа параллельных каналов коллекторов. Расход воды, циркулирующей через термосифон, соответственно уменьшаетс  и уменьшаетс  также теплова  нагрузка на участок конденсации термосифона , что способствует уменьшению на нем перепада температур между стенкой емкости и льдом.

Регулировка гидросистемы предлагаемой схемы осуществл етс  при ее сборке, за счет установки гидросопротивлений в магистраль 14 и контрольных проливок. Важно, чтобы расход воды через эту магистраль был меньше, чем через магистраль воды, циркулирующей по участку испарени  термосифона и через основной контур циркул ции воды. А соотношение расходов через два этих последних контура может быть примерно одинаковым.

Техническое преимущество изобретени  заключаетс  в следующем: обеспечиваетс  посто нство температуры в сооружении независимо от количества льда в блоке аккумул тора холода, увеличиваетс  срок автономии сооружени  по холоду за счет полного использовани  созданного запаса льда.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Система охлаждени  сооружений с автономным режимом работы, содержаща  аккумул тор холода, холодильную машину, св занный с ней теплообменник, расположенный в емкости аккумул тора, воздухоохладитель и насос, включенные в контур циркул ции хладоносител , и термосифон, корпус которого в зоне конденсации установлен с обеспечением теплового контакта с боковой стенкой емкости аккумул тора, а в зоне испарени  -с участком трубопровода контура циркул ции дл  охлаждени  проход щего по нему хладоносител , отличающа с  тем, что, с целью повышени  стабильности температуры в сооружении, система снабжена магистралью циркул ции хладоносител  через аккумул тор и трубопроводом , подсоединенным к контуру циркул ции хладоносител  между насосом и воздухоохладителем и к емкости аккумул тора на участке, прилегающем к зоне конденсации термосифона, при этом магистраль циркул ции хладоносител  через аккумул тор содержит установленные на верхней и нижней стенках емкости и сообщенные с ее полостью равномерно по поверхности стенок входной и выходной коллекторы и трубопроводы дл  подсоединени  коллекторов к контуру циркул ции хладоносител , при этом трубопровод входного коллектора подключен к контуру циркул ции после воздухоохладител , а трубопровод выходного коллектора - перед насосом.

   Составитель И.Шебалина Редактор О.Юрковецка  Техред М.МоргенталКорректор М.Петрова

   Заказ 2756

   Тираж

   (ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР

   113035, Москва Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   )i о , j

   Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

   Подписное