Способ охлаждения рабочего тела

(43) Опубликован Государственный номит Совета Министров ССС оо делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения нинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина(54 ОБ ОХЛАЖДЕН БОЧЕГО Т 2 ых р а вл ен а уста-. предлагаем ый Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам охлаждения рабочих тел до температуры ниже темперагуры окружающей среды, начальная температура котор выше температуры окружаюшей среды.Известные способы охлаждения рабочих тел, начальная температура которых выше температуры окружающей среды, с помощью охладительных циклов, включающих .расширение жидкого хладагента с получением работы расширения и сжатия образуюшйхся паров с последующей их конденсацией, требуют затрат энергии, причем в .результате процесса затраченная энергия вместе с избыточной внутренней энергией рабочего тела полностью отдается окружающей среде 11,:Этот недостаток частично отсутствует в способе охлаждения рабочего тела с помощью охладительного цикла, включаюшем расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие образуюшихся паров с последуюшей их конденсацией, повышение давления оставшейся. жидкой фазы до давления конденсации, отбор тепла ею от охлаждаемого тела при одновременном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последучошее смешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров 2. Недостатком известного способа является его малая экономичность.Целью . изобретения является повы 1 нение экономичности способа путем более полного использования тепла охлаждаемого тела для производства работы.Указанная цель достигается тем, что перед охлаждением в охладительном цикле температуру рабочего тела снижают до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и полученное тепло используют во вспомогательном расширительном цикле с получением работы, при этом нижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из условия превышения суммы получаемых в обоих циклах работ над суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.На чертеже схематично предстновка, в которой осуществляетсяспособ.Установка состоит из двух частей - охладительной и расширительной. Расширигельная часть установки содержит детандер 1, выход которого подключен к сепаратору 2. Паровая линия сепаратора 2 подсоединена к входу в конденсатор 3, а жидкостная линия подключенак выходу из конденсатора 3 и к перекачивающему насосу 4, Выход из насоса 4 подключен к теплообменнику 5, Охладительная часть установки содержит детандер 6, подключенный к сепаратору 7. Паровая линия сепаратора 7 подсоединена через компрессор 8 к конденсатору 9. Жидкостная линия сепаратора 7 через перекачиваюший насос 10 подключена к теплообменнику 11,Установка работает следующим образом.Жидкий хладагент расширяют в детандере 1 расширительного цикла до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и от полученной парожидкостной смеси отделяют в сепараторе 2 паровую фазу, которую конденсируют в конденсаторе 3, соединяют с оставшейся жидкой фазой, перекачивают насосом 4 и нагревают в теплообменнике 5 без изменения агрегатного состояния.Хладагент охладительного цикла расширяют в детандере 6 и полученную парожидкостную смесь разделяют в сепараторе 7 на паровую фазу, которую сжимают компрессором 8 и компенсируют в конденсаторе 9, и жидкую фазу, которую перекачивают насосом 10 и нагревают в теплообменнике 11 без изменения агрегатного состояния до температуры больше температуры окружаюшей среды. Нагретую жидкую фазу смешивают со сконденсированными парами и охладительный цикл повторяют снова.Охладительное действие производят нагревом хладагентов в теплообменниках 5 и 11. Энергия для привода всех нагнетательных машин цикла (насосы 4, 10, компрессор 8) вырабатывается детандерами 1 и 6. Для упрощения установки детандер 6 может быть заменен дросселем.При КПД детандера расширительного цикла 0,65, КПД насоса 0,80 и КПД компрессора 0,85 и при установке дросселя в охладительном цикле вместо детандера для охлаждения внешнего рабочего тела от температуры 363 К до температуры 283 К (при температуре окружающей среды 293 К) получаемая в расширительном цикле работа превышает сумму работ, затрачиваемых в обоих циклах, если нижнюю температуру расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживать на уровне 301 К, В этом случае возможно охлаждение рабочего тела без затраты внешней работы.5 11 редлагаемый способ позволяет значительно снизить затраты энергии на привод холодильных установок, предназначенных для охлаждения рабочих тел с температурой выше температуры окружаюгцей среды, вплоть до создания установок, работаюших без подвода энергии.Формула изобретения1. Способ охлаждения рабочего тела с помощью охладительного цикла, включающего расширение жидкого хладагента с получением работы расширения, сжатие образуюшихся паров с последующей их конденсацией, повышение давления оставшейся жидкой фазы до дав Э ления конденсации, отбор тепла ею от охлаждаемого тела при одновременном нагреве этой жидкой фазы до температуры конденсации и последующее смешение ее с жидкостью, полученной при конденсации паров, отличагои(ийся 25тем, что, с целью повышения экономичности путем использования тепла охлаждаемого тела для производства работы, перед охлаждением в охладительном цикле температуру рабочего тела снижают,до температуры более высокой, чем температура окружающей среды, и полученное ЗО тепло исггользуют во вспомогательном расширительном цикле с получением работы,2. Способ по п. 1, отличагощийся тем, чтонижнюю температуру вспомогательного расширительного цикла и верхнюю температуру охладительного цикла поддерживают на уровне, выбираемом из условия превьппения суммы получаемых в обоих циклах работ над суммой затрачиваемых работ в этих же циклах.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Кошкин Н. Н, Холодильные машины, М.,Пищевая промышленность, 1973, с. 18,2. Авторское свидетельство по заявкеМ 2152540, кл. Г 25 В 1/00, 07.07.1975.591667 го комитета Совета Министров ССаобретений и открыгийЖ, Раугиская иаб., д. 45гг, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 113 Филиа.Редактор М. СнегиревЗаказ 57 /31 гкдарс веин ио дела ио, Москва, 1 ПП Пат Составитель 10. КТехред О. ЛчговаТираж бгб имник Корректор А. Гриц Подписное