WO2020256587A1 - Способ защиты от обморожения теплообменника холодильных и вентиляционных установок - Google Patents

Способ защиты от обморожения теплообменника холодильных и вентиляционных установок Download PDF

Info

Publication number
WO2020256587A1
WO2020256587A1 PCT/RU2020/000259 RU2020000259W WO2020256587A1 WO 2020256587 A1 WO2020256587 A1 WO 2020256587A1 RU 2020000259 W RU2020000259 W RU 2020000259W WO 2020256587 A1 WO2020256587 A1 WO 2020256587A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
heat exchanger
refrigerating
frequency
condensate
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000259
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Кирилл Павлович ОРЛОВ
Original Assignee
Кирилл Павлович ОРЛОВ
ОРЛОВА, Валерия Александровна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирилл Павлович ОРЛОВ, ОРЛОВА, Валерия Александровна filed Critical Кирилл Павлович ОРЛОВ
Publication of WO2020256587A1 publication Critical patent/WO2020256587A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/065—Removing frost by mechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/30—Arrangement or mounting of heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G7/00—Cleaning by vibration or pressure waves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Definitions

  • the present invention relates to means for removing condensate from heat exchangers, namely from refrigeration, ventilation units, air conditioners, heat pumps, recuperators.
  • the invention relates to space technology, specifically to methods for removing condensate from heat exchangers-condensers of air conditioning systems inhabited compartments of spacecraft for various purposes.
  • the invention can be used in ground air conditioning systems serving premises that are particularly sensitive to dripping moisture.
  • the disadvantage of this technical solution is the complexity of its implementation and focus on the use in zero gravity.
  • the utility model relates to the field of heat and power engineering, more specifically, to condensate traps, which are part of heat exchange devices in which water vapor is used as a heat carrier.
  • the specified technical solution is a condensate drain, including a condensate trap connected to the pipes of the heat exchanger and a device for removing condensate from the condensate trap, characterized in that the condensate drain is equipped with a pipe or a branch pipe for draining condensate from the condensate trap, while the inlet of the pipe or branch pipe is located at a level that provides in the process of removing condensate, it is immersed in a liquid, mainly condensate, while the junction of the condensate collector and the pipes of the heat exchanger is located in the upper part of the condensate collector above the surface of the accumulated condensate.
  • the claimed invention is carried out in order to solve the above problem, and, therefore, the technical problem of the present invention is to expand the arsenal of technical means to protect refrigeration and ventilation units from frostbite without significant energy consumption.
  • the technical result of the claimed invention is to provide the ability to prevent icing of heat exchangers when the condition for reducing the cost of electricity to ensure the specified process is achieved.
  • the technical result is achieved by the fact that when implementing the proposed method, icing is prevented by creating mechanical vibrations, namely, due to the fact that the heat exchanger is supplied high-frequency vibrations and, as a result of their effect, ice loses its ability to be retained on the surface of the heat sink elements.
  • a frequency generator To ensure the removal of ice in this way, the following elements are required: a frequency generator, a frequency emitter, a microcontroller, temperature and humidity sensors.
  • the temperature and humidity sensors take readings of the air condition and send them to the microcontroller, which, in turn, gives a command to the frequency generator to generate the operating frequency and impact force for the frequency transmitter.
  • the frequency emitter converts an electrical signal into mechanical vibration, as a result of which the formed layer of ice is destroyed.
  • the emitter of frequency vibrations and the relative position of the elements are selected.
  • Control equipment is selected in each specific case, depending on the selected emitter of frequency vibrations.
  • emitters of frequency vibrations can be used: electromagnetic, electrodynamic (coil, tape, isodynamic, orthodynamic, Hale), electrostatic (capacitor, electret), piezoelectric (piezoceramic, bimorphic).
  • radiator In addition to the above types and types of emitters, others, less traditional, can be used.
  • the choice of a radiator depends on its power and efficiency, as well as the elements transmitting vibration.
  • heat exchanger materials are selected, which should have two main properties: high thermal conductivity and good vibration conductivity, such are many metals and alloys.
  • high thermal conductivity such are many metals and alloys.
  • the shape of the radiator is selected in such a way that the vibration spreads evenly over the entire heat transfer surface.
  • contactless emitters are selected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к средствам для удаления конденсата из теплообменных аппаратов, а именно из холодильных, вентиляционных установок, кондиционеров, тепловых насосов, рекуператоров. Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявляемого изобретения, является отсутствие в арсенале технических средств и способов для защиты тепловых насосов, холодильных и вентиляционных установок способов, позволяющих исключить обморожение теплообменников без существенных затрат электроэнергии. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности предотвращения обледенения теплообменников при достижении условия снижения затрат электроэнергии на обеспечение указанного процесса. Технический результат достигается тем, что при реализации заявляемого способа обледенение предотвращается путем создания механических колебаний, а именно за счет того, что на теплообменник подаются высокочастотные колебания и в результате их воздействия наледь теряет способность удерживаться на поверхности теплоотводящих элементов.

Description

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ОБМОРОЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК
ОПИСАНИЕ
Область техники
Настоящее изобретение относится к средствам для удаления конденсата из теплообменных аппаратов, а именно из холодильных, вентиляционных установок, кондиционеров, тепловых насосов, рекуператоров.
Предшествующий уровень техники
При работе холодильных, вентиляционных установок, кондиционеров, тепловых насосов, рекуператоров воздух, проходя через теплообменники, охлаждается, пары влаги конденсируются на охлажденных поверхностях и теплопередающих деталях, превращаясь в кристаллы льда. В настоящее время известны такие методы борьбы с образованием наледи, как дополнительный прогрев воздуха, переход установок с режима охлаждения на режим оттаивания, подготовка воздуха методом его осушения. Все существующие технологии направлены на недопущение возникновения льда и в связи с этим требуют значительных затрат электроэнергии на подержание безаварийной работы теплообменника. Их КПД понижается пропорционально понижению температуры наружного воздуха и его влажности.
Из существующего уровня техники известен «Способ удаления конденсата из влагосборника теплообменника-конденсатора с гидрофильным материалом и устройство для его реализации» (патент Ns 2183799, заяв. 20.08.2000, опубл. 20.06.2012, патентообладатель: Открытое акционерное общество «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева»)
Изобретение относится к космической технике, конкретно к способам удаления конденсата из теплообменников-конденсаторов систем кондиционирования воздуха обитаемых отсеков космических аппаратов различного назначения. Кроме того, изобретение может использоваться в наземных системах кондиционирования воздуха, обслуживающих помещения, особо чувствительных к капельной влаге. Недостатком указанного технического решения является сложность его исполнения и направленность на применение в условиях невесомости.
Также из существующего уровня техники известен «Конденсатоотводчик» (Патент N° 75018, заяв. 20.02.2008, опубл. 20.07.2008).
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, более конкретно, к конденсатоотводчикам, которые являются частью теплообменных устройств, в которых в качестве теплоносителя используется водяной пар. Указанное техническое решение представляет собой конденсатоотводчик, включающий конденсатосборник, соединяемый с трубами теплообменного устройства и приспособление для удаления конденсата из конденсатосборника, отличающийся тем, что конденсатоотводчик снабжен трубой или патрубком для отвода конденсата из конденсатосборника, при этом входное отверстие трубы или патрубка расположено на уровне, обеспечивающем в процессе удаления конденсата его погружение в жидкость, преимущественно конденсат, при этом место соединения конденсатосборника и труб теплообменного устройства расположено в верхней части конденсатосборника над поверхностью накапливаемого конденсата.
Недостатком указанного технического решения является его направленность на удаление конденсата при положительное температуре воздуха, следовательно, невыполнение функции удаления конденсата при понижении температуры.
Для исключения образования конденсата используются также изолированные вспененным материалом нагревательные элементы, установленные на по меньшей мере одной боковой стенке и/или на раме двери устройства. Недостатком нагревательных элементов, например, таких как электронагреватели, является сравнительно высокое потребление энергии. Известно использование нагревательных элементов в виде изолированных вспененным материалом трубопроводов, по которым протекает сжатый хладагент. Сжатый хладагент выделяет избыточное тепло, образующееся в контуре хладагента устройства, в результате чего нагревается соответствующая поверхность и предотвращается нежелательное образование конденсата.
Недостаток таких нагревательных элементов состоит в том, что трубопроводы хладагента дороги и весьма сложны в производстве. На внешней поверхности могут возникать, например, участки повышенной чувствительности к давлению. Дополнительными недостатками являются сравнительно высокое потребление энергии, а, значит, и высокие энергозатраты, возможность локального перегрева, а также, при определенных обстоятельствах, влияние на температуру внутри устройства.
Таким образом, все существующие в настоящее время технические решения в указанной области направлены на обогрев теплообменников, входящих в состав холодильных и вентиляционных установок.
Раскрытие сущности технического решения
Заявляемое изобретение осуществляете я для того, чтобы решить вышеуказанную проблему, и, следовательно, техническая задача настоящего изобретения заключается в расширении арсенала технических средств, позволяющих защитить от обморожения холодильные и вентиляционные установок без существенных затрат электроэнергии.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности предотвращения обледенения теплообменников при достижении условия снижения затрат электроэнергии на обеспечение указанного процесса.
Технический результат достигается тем, что при реализации заявляемого способа обледенение предотвращается путём создания механических колебаний, а именно за счёт того, что на теплообменник подаются высокочастотные колебания и в результате их воздействия наледь теряет способность удерживаться на поверхности теплоотводящих элементов.
Для обеспечения удаления наледи указанным способом необходимы следующие элементы: генератор частот, излучатель частот, микроконтроллер, датчики температуры и влажности.
Указанные элементы соединяются между собой таким образом, что к микроконтроллеру подключаются датчики и генератор частот, к генератору частот подключены излучатели частот. Излучали частот, в свою очередь, устанавливаются на теплообменниках. Перечисленные элементы соединяются друг с другом с помощью электрических проводов, в свою очередь, излучатели частот могут крепиться к радиатору с помощью клеящих составов, сварки или могут быть выполнены в виде конструктивной части радиатора.
Для достижения указанного технического результата датчики температуры и влажности снимают показания состояния воздуха и отправляют их на микроконтроллер, который, в свою очередь, дает команду генератору частот на выработку рабочей частоты и силы воздействия для излучателя частот. Излучатель частот преобразует электрический сигнал в механическую вибрацию в результате которой разрушается образовавшийся слой льда.
Преобразование электрического сигнала в механическую вибрацию, а именно получение вибрации (обратного пьезоэлектрического эффекта) связано с воздействием на излучатель частот-пьезокристалл электрического напряжения. Вследствие подобного воздействия происходит смещение граней пьезокристалла. Когда на пьезокристалл подается переменное напряжение высокой частоты, пьезокристалл начинает с высокой частотой сжиматься и расширяться, вокруг него возникает высокочастотное изменение давления, что и приводит к возникновению направленных колебаний, то есть необходимой для достижения заявленного технического результата вибрации. Во время работы частотного излучателя из-за разницы плотности материала теплообменника и кристаллов льда происходит отслоение (отторжение) кристаллов льда от теплопередающих поверхностей теплообменника.
Варианты осуществления
В зависимости от материалов, применяемых для изготовления теплообменников, а также его конструкции и формы, подбирается излучатель частотных вибраций и взаимное расположение элементов. Оборудование управления подбирается в каждом конкретном случае, в зависимости от выбранного излучателя частотных вибраций.
В рамках заявляемого способа можгут использоваться следующие виды излучателей частотных вибраций: электромагнитные, электродинамические (катушечные, ленточные, изодинамические, ортодинамические, Хейла), электростатические (конденсаторные, электретные), пьезоэлектрические (пьезокерамические, биморфные).
Кроме вышеназванных типов и видов излучателей могут использоваться и другие, менее традиционные. Выбор излучателя зависит от его мощности и эффективности, а также передающих вибрацию элементов.
В зависимости от того, как расположен излучатель вибраций, контактно или бесконтактно, подбираются материалы теплообменника, которые должны иметь два главных свойства: обладать высокой теплопроводностью и хорошей проводимостью вибраций, таковыми являются многие металлы и сплавы. После выбора материала форма радиатора подбирается таким образом, чтобы вибрация распространялась равномерно по всей теплопередающей поверхности. В случае конструкционной и конструктивной невозможности установки излучателей вибрации на поверхности теплообменника, выбираются бесконтактные излучатели.

Claims

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ОБМОРОЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ защиты от обморожения теплообменника, применяемого в холодильной и вентиляционной установке, отличающийся тем, что включает в себя снятие показаний состояния воздуха датчиками температуры и влажности, передачу этих показаний микроконтроллеру, подачу микроконтроллером команды генератору частот на выработку рабочей частоты и силы воздействия для излучателя частот, преобразование излучателем частот электрического сигнала в механическую вибрацию.
PCT/RU2020/000259 2019-06-19 2020-05-26 Способ защиты от обморожения теплообменника холодильных и вентиляционных установок WO2020256587A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119135A RU2724661C1 (ru) 2019-06-19 2019-06-19 Способ защиты от обледенения холодильных и вентиляционных установок
RU2019119135 2019-06-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020256587A1 true WO2020256587A1 (ru) 2020-12-24

Family

ID=71136014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000259 WO2020256587A1 (ru) 2019-06-19 2020-05-26 Способ защиты от обморожения теплообменника холодильных и вентиляционных установок

Country Status (3)

Country Link
FI (1) FI129069B (ru)
RU (1) RU2724661C1 (ru)
WO (1) WO2020256587A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69726217T2 (de) * 1996-04-30 2004-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Steueranlage für eine Mehrzonenklimaanlage
WO2013022767A2 (en) * 2011-08-05 2013-02-14 General Atomics Method and apparatus for inhibiting formation of and/or removing ice from aircraft components
DE10254109B4 (de) * 2002-11-20 2013-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung mit einem gemeinsam genutzten Gaskühler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
RU2483000C2 (ru) * 2007-10-22 2013-05-27 Эрсель Пьезоэлектрическая противообледенительная система воздухозаборника
CN104868426A (zh) * 2015-04-14 2015-08-26 国家电网公司 一种供电线缆除冰装置及方法
KR20170022485A (ko) * 2015-08-20 2017-03-02 대우조선해양 주식회사 결빙 제거장치가 구비된 블레이드

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69726217T2 (de) * 1996-04-30 2004-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Steueranlage für eine Mehrzonenklimaanlage
DE10254109B4 (de) * 2002-11-20 2013-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung mit einem gemeinsam genutzten Gaskühler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
RU2483000C2 (ru) * 2007-10-22 2013-05-27 Эрсель Пьезоэлектрическая противообледенительная система воздухозаборника
WO2013022767A2 (en) * 2011-08-05 2013-02-14 General Atomics Method and apparatus for inhibiting formation of and/or removing ice from aircraft components
CN104868426A (zh) * 2015-04-14 2015-08-26 国家电网公司 一种供电线缆除冰装置及方法
KR20170022485A (ko) * 2015-08-20 2017-03-02 대우조선해양 주식회사 결빙 제거장치가 구비된 블레이드

Also Published As

Publication number Publication date
FI20205580A1 (en) 2020-12-20
RU2724661C1 (ru) 2020-06-25
FI129069B (en) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7886558B2 (en) Method and apparatus for inhibiting frozen moisture accumulation in HVAC systems
EP3404337A1 (en) Radiant air conditioning system for heat-producing device
WO2007046788A2 (en) Method and apparatus for inhibiting frozen moisture accumulation in hvac systems
KR101394892B1 (ko) 미세 진동파를 이용하여 적상방지 및 제상하는 히트펌프 증발기
EP3220081B1 (en) Semiconductor refrigerator
WO2017215169A1 (zh) 高功率电磁波发生器的工质接触式冷却***及其工作方法
JPWO2019211894A1 (ja) 地熱ヒートポンプシステム
WO2020256587A1 (ru) Способ защиты от обморожения теплообменника холодильных и вентиляционных установок
CN106482390B (zh) 智能空气调节装置及控制方法
US11674725B2 (en) Heat pump
CN205332410U (zh) 室外机底壳、室外机和空调器
JP2010048484A (ja) 熱交換器
CN106595191A (zh) 一种超声波自动融霜装置
RU2655907C1 (ru) Устройство для утилизации тепла вытяжного воздуха
CN215523883U (zh) 空气冷却器
CN105042936A (zh) 冷媒循环***及制冷设备
EP3344932B1 (en) A heat pump system
CN212006307U (zh) 蒸发器和冰箱
CN107178942A (zh) 一种空气源热泵蒸发器化霜水防结冰的装置
JP2014528567A (ja) 室内冷却システム
CN107208925B (zh) 一种空调冷凝水回收利用***
JP2017120170A (ja) ペルチェ素子を用いた製水装置
KR102158251B1 (ko) 동파방지용 열교환기 수축튜브 내장형 공기조화기
JP6007455B1 (ja) 冷熱供給装置及び冷熱供給方法
CN114526624B (zh) 一种用于变电中转站的脉动热管翅片联合传热***及方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20827220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20827220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1