×
20.07.2015
216.013.640c

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002557159
Дата охранного документа
20.07.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ получения холода, по которому хладагент последовательно испаряют в испарителе, повышают его давление в компрессоре, охлаждают и конденсируют в конденсаторе. Далее снижают его давление и возвращают в испаритель. Давление хладагента снижают в ходе периодического процесса. Он включает: накопление хладагента, выходящего из конденсатора, в емкости до ее заполнения, откачивание компрессором паров хладагента из емкости до достижения в ней давления, равного давлению в испарителе, подачу оставшегося в емкости хладагента в испаритель. Техническим результатом является увеличение холодильного коэффициента холодильных машин и коэффициента преобразования тепловых насосов. 3 ил.
Основные результаты: Способ получения холода, по которому хладагент последовательно испаряют в испарителе, повышают его давление в компрессоре, охлаждают и конденсируют в конденсаторе, снижают его давление и возвращают в испаритель, отличающийся тем, что давление хладагента снижают в ходе периодического процесса, включающего накопление хладагента, выходящего из конденсатора, в емкости до ее заполнения, откачивание компрессором паров хладагента из емкости до достижения в ней давления, равного давлению в испарителе, и последующую подачу оставшегося в емкости хладагента в испаритель.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии и может быть использовано в компрессионных холодильных машинах и тепловых насосах.

Общеизвестен способ получения холода, в котором хладагент последовательно испаряют в испарителе, повышают его давление в компрессоре, охлаждают и конденсируют в конденсаторе, снижают его давление путем дросселирования и вновь подают в испаритель. Данный способ является традиционным и реализуется в подавляющем большинстве компрессионных холодильных машин. Недостатком этого способа является то, что снижение давления хладагента в ходе прохождения через дроссель является необратимым термодинамическим процессом, что снижает эффективность тепловой машины обратного цикла и повышает расход электроэнергии.

Известен способ, описанный в книге «Холодильные машины» (ред. И.А. Сакун, Издательство «Машиностроение», 1985, с.52-82). Отличием этого способа от традиционного является сочетание двухстадийного сжатия хладагента в компрессоре с двухстадийным снижением давления хладагента путем пропускания через два последовательно расположенных дросселя, причем давление хладагента после первой стадии сжатия равно его давлению после первого дросселя, и часть хладагента, перешедшая в паровое состояние после первого дросселя, отводится на вторую стадию сжатия в компрессоре. Благодаря разделению дросселирования на две стадии пар, образующийся на первой стадии этого процесса, имеет более высокое давление, чем в испарителе, и сжатие его до давления конденсатора требует меньших затрат механической энергии, чем сжатие пара, поступающего из испарителя, что снижает потребляемую механическую мощность.

Недостатком этого способа является невозможность его применения в наиболее распространенных устройствах, в которых сжатие паров хладагента производится в одноступенчатых компрессорах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения холода, по которому давление хладагента после выхода из конденсатора, перед подачей в испаритель, снижают с помощью детантера (Кошкин Н.Н., Стукаленко А.К., Бухарин Н.Н. и др. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Под ред. Кошкина Н.Н. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд.). 1976). Термодинамический процесс снижения давления в детантере более близок к обратимому, чем дросселирование, поэтому применение этого способа позволяет повысить эффективность тепловой машины обратного цикла. Повышение эффективности происходит за счет использования избытка тепловой энергии сконденсированного хладагента, который выделяется при снижении давления и частично преобразуется детантером в механическую энергию, используемую затем компрессором.

Недостатком этого способа является то, что на входе в детантер хладагент находится в жидком состоянии, что существенно осложняет условия функционирования и конструкцию детантера. Кроме того, необходимость использования работы, производимой детантером, требует либо установления механической связи детантера с приводом компрессора, либо присоединения к детантеру электрогенератора, что дополнительно усложняет конструкцию холодильной машины. В связи с этим парокомпрессионные холодильные машины и тепловые насосы, использующие детантеры, практически не используются.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности холодильных машин путем приближения термодинамических процессов рабочего цикла в этих устройствах к обратимым процессам.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения холода, по которому хладагент последовательно испаряют в испарителе, повышают его давление в компрессоре, охлаждают и конденсируют в конденсаторе, снижают его давление и возвращают в испаритель, согласно изобретению, давление хладагента снижают в ходе периодического процесса, включающего накопление хладагента, выходящего из конденсатора, в емкости до ее заполнения, откачивание компрессором паров хладагента из емкости до достижения в ней давления, равного давлению в испарителе, и последующую подачу оставшегося в емкости хладагента в испаритель.

Общим у заявляемого способа и его прототипа является то, что снижение давления хладагента после конденсатора перед подачей в испаритель происходит в процессе, близком к изоэнтропийному. Отличием заявляемого способа от его прототипа является то, что снижение давления хладагента производится без использования детантера, что облегчает его практическую реализацию.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта устройства, реализующего заявляемый способ получения холода. На фиг. 3 представлены результаты расчета холодильного коэффициента для способов производства холода: традиционного (с использованием дросселя), способа с использованием детантера и заявляемого способа.

Устройство для получения холода, реализующее заявляемый способ, включает испаритель 1, компрессор 2, конденсатор 3, емкость 41 для накопления и снижения давления хладагента, емкость 42 для питания испарителя, клапаны 51, 52, 53, 54. В начале работы клапаны 51 и 54 открываются, клапаны 52 и 53 закрываются, компрессор начинает отбирать из испарителя и сжимать пар хладагента. Далее реализуется следующая последовательность действий.

1. При открытых клапанах 51 и 54 и закрытых 52 и 53 жидкий хладагент поступает в испаритель 1 из емкости 42. Компрессор 2 отбирает пар хладагента из испарителя 1. Сжатый пар хладагента поступает в конденсатор 3, сконденсированный хладагент из конденсатора накапливается в емкости 41. Таким образом, выполняется первая из операций, составляющих периодический процесс снижения давления хладагента.

2. После заполнения емкости 41 открывается клапан 53, закрываются клапаны 51 и 54.

3. При открытом клапане 53 и закрытых остальных клапанах пар отбирается компрессором из емкости 41. В результате в емкости 41 происходит кипение хладагента, температура и давление снижаются с течением времени. Таким образом, выполняется вторая из операций, составляющих периодический процесс снижения давления хладагента. Сжатый компрессором пар поступает в конденсатор.

4. Как только давление в емкости 41 сравнивается с давлением в емкости 42, открываются клапаны 52 и 54, хладагент перемещается из емкости 41 в емкость 42. Таким образом, выполняется третья из операций, составляющих периодический процесс снижения давления хладагента.

5. После этого клапаны 52 и 53 закрываются, клапан 51 открывается.

Устройство возвращается к действию 1.

С точки зрения термодинамики описанный процесс снижения давления является обратимым, так как может быть произведен в обратном направлении. В отсутствие подвода и отвода тепла этот процесс будет близок к изоэнтропийному, аналогично процессу расширения, осуществляемому детантером.

Описанный порядок работы устройства предполагает, что клапаны устройства предназначены только для полного перекрытия соединений, а в открытом состоянии не создают существенного перепада давления. Вследствие этого из числа термодинамических процессов цикла холодильной машины исключаются необратимые изоэнтальпийные процессы, и ее холодильный коэффициент повышается.

Другой вариант устройства, реализующего заявляемый способ, представлен на фиг. 2. В этом варианте устройства, в отличие от первого, реализуется непрерывный процесс производства холода за счет испарения хладагента в испарителе. Для этого устройство содержит те же элементы, что и вышеописанное, кроме клапана 54, который в этом варианте устройства отсутствует, но введен вспомогательный компрессор 22 и емкость 43 для предварительного накопления хладагента. В этом устройстве непрерывно производится подача хладагента в испаритель из емкости 42, испарение хладагента в испарителе 1, сжатие паров компрессором 21, их охлаждение и конденсация в конденсаторе 3. В дополнение к этому реализуется следующая последовательность действий.

1. При открытом клапане 53 и закрытых 51 и 52 из емкости 41 вспомогательным компрессором 22 откачивается пар, в емкости 41 происходит кипение хладагента, сопровождаемое снижением температуры и давления. В это же время в емкости 43 производится предварительное накопление сконденсированного хладагента, поступающего из конденсатора. Таким образом, выполняется первая и вторая из операций, составляющих периодический процесс снижения давления хладагента.

2. Как только давление в емкости 41 уравнивается с давлением в емкости 42, закрывается клапан 53, открывается клапан 52. Хладагент переходит из емкости 41 в емкость 42. Клапан 52 закрывается. Таким образом, выполняется третья из операции, составляющих периодический процесс снижения давления хладагента.

3. Клапан 51 открывается, хладагент переходит из емкости 43 в емкость 41, клапан 51 закрывается, клапан 53 открывается. Устройство возвращается к действию 1.

Первый из описанных вариантов устройства более прост, так как содержит только один компрессор, и поэтому более предпочтителен для установок малой мощности. Преимуществом второго варианта является непрерывность процесса производства холода, что делает его более предпочтительным для установок большой мощности.

Термодинамический цикл хладагента при реализации заявляемого способа не зависит от конкретной конструкции устройства и включает процесс испарения хладагента, близкий к изобарическому, процесс сжатия, близкий к изоэнтропийному, процесс охлаждения и конденсации пара, близкий к изобарическому, и процесс снижения давления хладагента, близкий к изоэнтропийному. На фиг. 3 приведены результаты расчетов термодинамического цикла для трех способов получения холода: традиционного, в котором давление хладагента после конденсатора снижается с помощью дросселя, способа, выбранного в качестве прототипа, в котором давление хладагента снижается с помощью детантера, и заявляемого способа. Показан график зависимости холодильного коэффициента от температуры испарения при следующих, общих для всех способов, параметрах цикла:

Тип хладагента: фреон 134а.

Температура конденсации: 50°C.

Температура на выходе из конденсатора: 45°C.

Температура на выходе из испарителя: на 5° выше температуры испарения.

Адиабатическая эффективность компрессора: 0,8.

Адиабатическая эффективность детантера (при его наличии): 0,8.

Приведенные результаты показывают, что заявляемый способ превосходит по величине холодильного коэффициента как традиционный способ, так и способ, выбранный в качестве прототипа. Превосходство заявляемого способа перед традиционным, с одной стороны, напрямую следует из второго закона термодинамики, и, с другой стороны, может быть пояснено следующим образом. И в том, и в другом способе при снижении давления хладагент должен снизить свою температуру от начальной, мало отличающейся от температуры конденсации, до конечной, равной температуре испарения. При этом часть хладагента должна испариться, чтобы теплота испарения поглотила избыток внутренней энергии той части хладагента, которая остается жидкой. Та часть хладагента, которая испаряется в ходе снижения давления, практически не участвует в производстве холода, поэтому холодильная мощность не зависит от того, проходит ли эта часть через испаритель (как в традиционном способе) или нет (как в заявляемом). И в том, и в другом способе компрессор сжимает пар, образующийся в процессе снижения давления, до давления в конденсаторе. При этом в традиционном способе весь этот пар имеет начальное давление, равное давлению в испарителе. Тогда как в заявляемом способе давление пара, откачиваемого из емкости для снижения давления, меняется с течением времени от начального давления, равного давлению в конденсаторе, до конечного, равного давлению в испарителе, и в среднем имеет большую величину, чем давление в испарителе. Вследствие этого работа компрессора, затрачиваемая на сжатие пара, образовавшегося в процессе снижения давления хладагента, в заявляемом способе ниже, чем в традиционном, что дает преимущество в холодильном коэффициенте. Заявляемый способ не уступает в величине холодильного коэффициента способу, выбранному в качестве прототипа, а, напротив, несколько превосходит его.

Способ получения холода, по которому хладагент последовательно испаряют в испарителе, повышают его давление в компрессоре, охлаждают и конденсируют в конденсаторе, снижают его давление и возвращают в испаритель, отличающийся тем, что давление хладагента снижают в ходе периодического процесса, включающего накопление хладагента, выходящего из конденсатора, в емкости до ее заполнения, откачивание компрессором паров хладагента из емкости до достижения в ней давления, равного давлению в испарителе, и последующую подачу оставшегося в емкости хладагента в испаритель.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 64.
10.03.2013
№216.012.2d8e

Способ получения слитка из сплавов цветных металлов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов. Расплав металла подают в область действия электромагнитного поля индуктора 1, которое удерживает расплав от растекания в области кристаллизации. Непосредственно на расплав подается охлаждающая жидкость 6. В результате воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477193
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fc4

Способ получения полимерного нанокомпозиционного материала

Изобретение относится к плазменной технологии, а именно к способу плазменной обработки дисперсного материала. Может использоваться для получения покрытых полимерных порошковых нанокомпозиционных материалов. Полимерный порошок помещают в разрядную камеру с электродной системой, которую затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477763
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.3443

Стенд для испытания зубчатых передач по замкнутому силовому контуру

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания механических передач, и может применяться, в частности, для испытания зубчатых передач при их изготовлении или в процессе эксплуатации. Устройство содержит привод, связанный через входной вал с испытуемыми зубчатыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478922
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3557

Способ производства хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Способ включает замес дрожжевого теста из муки пшеничной, хлебопекарных дрожжей, поваренной соли, воды, брожение теста, последующее формование мелкоштучных изделий, расстойку и шоковое замораживание полуфабрикатов при температуре -35°С до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479208
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.37e1

Электроразведочное устройство

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к методам вызванной поляризации (ВП), и может быть использовано для поиска полезных ископаемых в исследуемом геологическом разрезе на основе определения коэффициента вызванной поляризации. Технический результат: увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479858
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.386f

Способ производства хлебобулочных изделий из полувыпеченных замороженных полуфабрикатов

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Способ включает приготовление дрожжевого теста, брожение теста, выпекание полуфабрикатов до полуготовности, их замораживание, длительное хранение замороженных полуфабрикатов, размораживание и выпекание до готовности. Для улучшения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480008
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b81

Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к геоэлектроразведке с использованием электромагнитного поля изменяющейся частоты и может быть применено при выполнении различного рода поисковых и инженерно-геологических исследований. Технический результат: повышение точности, достоверности и информативности измерений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480794
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.06.2013
№216.012.4dc0

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов

Изобретение относится к технологии испытания смазочных материалов и может быть использовано для определения их ресурса. Заявлен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором пробу смазочного материала постоянного объема нагревают с перемешиванием в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485486
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e60

Устройство для фокусировки типа "линза люнеберга"

Изобретение относится к области конструирования направленных антенн, а именно к конструированию устройств для фокусировки при приеме-передаче радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Техническим результатом является возможность осуществления фокусировки электромагнитной волны вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485646
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5037

Грузоподъемный механизм

Изобретение относится к подъемному оборудованию, используемому для подъема-опускания груза на различных видах транспорта, в складах и производственных помещениях. Грузоподъемный механизм содержит основание с горизонтальным полым штырем, внутри которого размещен толкатель с роликами, шарнирно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486128
Дата охранного документа: 27.06.2013
Показаны записи 1-10 из 64.
27.01.2013
№216.012.208c

Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов

Изобретение относится к устройствам для бестраншейной замены подземных трубопроводов. В устройстве направляющее приспособление выполнено в виде цилиндрического корпуса, в котором напротив друг друга установлены два равноудаленных опорных катка. На внешней поверхности корпуса по окружности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473833
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.241a

Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов

Изобретение относится к устройствам для бестраншейной замены подземных трубопроводов. Устройство содержит труборазрушающий рабочий орган в виде двух верхних и двух нижних вилок, подвижно соединенных между собой и установленных на осях. Каждая из вилок с обоих концов соединена с одной вилкой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474744
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d8e

Способ получения слитка из сплавов цветных металлов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов. Расплав металла подают в область действия электромагнитного поля индуктора 1, которое удерживает расплав от растекания в области кристаллизации. Непосредственно на расплав подается охлаждающая жидкость 6. В результате воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477193
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fc4

Способ получения полимерного нанокомпозиционного материала

Изобретение относится к плазменной технологии, а именно к способу плазменной обработки дисперсного материала. Может использоваться для получения покрытых полимерных порошковых нанокомпозиционных материалов. Полимерный порошок помещают в разрядную камеру с электродной системой, которую затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477763
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.3443

Стенд для испытания зубчатых передач по замкнутому силовому контуру

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания механических передач, и может применяться, в частности, для испытания зубчатых передач при их изготовлении или в процессе эксплуатации. Устройство содержит привод, связанный через входной вал с испытуемыми зубчатыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478922
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3557

Способ производства хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Способ включает замес дрожжевого теста из муки пшеничной, хлебопекарных дрожжей, поваренной соли, воды, брожение теста, последующее формование мелкоштучных изделий, расстойку и шоковое замораживание полуфабрикатов при температуре -35°С до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479208
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.37e1

Электроразведочное устройство

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к методам вызванной поляризации (ВП), и может быть использовано для поиска полезных ископаемых в исследуемом геологическом разрезе на основе определения коэффициента вызванной поляризации. Технический результат: увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479858
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.386f

Способ производства хлебобулочных изделий из полувыпеченных замороженных полуфабрикатов

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Способ включает приготовление дрожжевого теста, брожение теста, выпекание полуфабрикатов до полуготовности, их замораживание, длительное хранение замороженных полуфабрикатов, размораживание и выпекание до готовности. Для улучшения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480008
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b81

Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к геоэлектроразведке с использованием электромагнитного поля изменяющейся частоты и может быть применено при выполнении различного рода поисковых и инженерно-геологических исследований. Технический результат: повышение точности, достоверности и информативности измерений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480794
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.4833

Сырьевая смесь для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов

Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления керамических теплоизоляционных материалов и может быть использовано для производства теплоизоляционной керамики при строительстве жилых, гражданских и промышленных зданий. Технический результат заключается в повышении прочности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484063
Дата охранного документа: 10.06.2013
+ добавить свой РИД