Способ охлаждения различных объектов

(51) М. 1(лЕ 21 Г 3/00 Государственный кемнтет СССР па делам нзебретеннй н аткрытнй(71) Заявитель Одесский технологический институт холодильной промышленности(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОР Изобретение относится к способам охлаждения различных объектов, предпочтительно для кОн 1 ици 05 ирОвачия Воздуха нахт рудников, а также объектов, размещенных ца морском побережье. Оно может быть использовано для отвода тепла в атомных устеновках, для Охлаждени 51 доменных пе 5 чей и т. д.Изобретение применимо при наличии холодого источника плюсовой температуры, например, холодной грунтовой, либо глубинной морской воды. 1 ОИзвестен способ охлаждения различных объектов, заключаюцийся в использовании холодной воды или рассолов 1.Однако вследствие малого холодильного заряда охлаждающей воды цеобходимо для обеспечения заданной холодопроизводительности прокачивать се значительное количество, что приводит к большим энергозатратам и повышецньм диаметрам трубопроводов.Известен также способ охлаждения различных обьектов, предпочтительно для кондиционирования воздуха в шахтах с помощью циркулирующего по замкнутому коцтъру п 1303 ежутоИОГО хОЛОдопосте",1 Я с ВГО жидкой твердой фазами 12;.Недостаткам данного снос(31 являегся большая зергоемкость больше 1;сх(35 ыГца охлаждеие.Цельзобретея заклюаетс 3 в т м(ньН 1 ен зне 13 ГОехкостххенН 1 езе 11;сходов на Ох.1 аждс 133 е птт(и(110,ьзо 311133,я грунтовой водыл глуонцой морской в(ль 1.Указан 1 ая ель:30 стигаегс 51 тем, т(1 В качестВе проме жу 10 Ч НОГ хекО.оос,1 е.51 испо 1 ьзуОГ крст 1.1 10 Гдоатцу:(3 стсц(33 къ образо 3 аццуо смспсем с 3(Злой Г;зо 3 ых кристаллогцлратов, массовое содержа 1 е крстал 105,р 1 тОВ 1. коОро 3 (Остав(1 35 51 причем В качестве газовьх крста,ло.-оГидратОВспо;3 ьзктГ у 1 еК 33(,ь 3 ;3, сер - нистыи ангдрпд. (113)сонь.Н а ф и.- с х е и а с 3с те 111. ; о л к и онрованя воздана В иахах; ц(115 г. 2 фа 303 ая д 1 а Гра.ма В коорд 11 т(3 х тем Геп тура- - да В,еце дл 51 1 дратнои систс 1 ьлекцслота- Вода.Схема с:стем ь коняк цонрова 151 ВОЗ духа в п,актах для ос(ществлсния поедлагаемого спесоба включает крста,3 л заОр 1,66114 35 45 50 55 3насос 2, трубопровод 3, илавитель-возду. хоохладитель 4 и трубопровод 5.Способ охлаждения осуществляется следующим образом. Смесь гидратообразующего агента в парожидкостном состоянии и воды поступает в кристаллизатор 1, в котором поддерживают соответствующие термодинамические условия, способствующие процессу образования гидратов. Для углекислоты, например, процесс протекает с перемешиванием жидкой фазы при температуре около 7 С и давлении 42 бара. Выделяющаяся при образовании гидратов теплота фазового перехода отводится охлаждающей грунтовой водой, имеющей температуру около 4 С и циркулирующей в змеевике, встроенном в кристаллизатор. Полученную кристаллогидратную суспензию (смесь воды и 15 - 20% по массе твердых кристаллогидратов) ири помощи насоса 2 транспортируют па трубопроводу 3 в плавитель-воздухоохладитель 4. Гидротранспорт обусловливается максимальной допустимой вязкостью кристаллогидратной сусиензии. Процесс плавления гидратов протекает при температуре около 9,5 С. Отдав холод при плавлении гидратов охлаждаемому воздуху, полученная смесь из воды и жидкого агента по трубопроводу 5 поднимают на поверхность и возвращают в кристаллизатор 1. На диаграмме представлены процессы транспортировки холода с помощью кристаллогидратной суспензии. Кривая 6 - 7 представляет собой кривую упругости углекислоты, 8 в 9 в - гидратная кривая. Левее се находится область устойчивого состояния гидратов, правее ее гидраты не существуют. В точке П (верхней инвариантной точке) соответствуют 4 фазы: газообразный и жидкий агент, жидкая вода и твердый гидрат. Присутствие солей в воде смещает гидратную кривую 8 в 9 10 эквидистантно влево. Каждый процент, например, поваренной соли в растворе понижает температуру в точке П примерно на 0,5 С. Таким образом, положение гидратной кривой для соленого раствора 11 - -12 можно изменять соответствующим изменением концентрации соленого раствора. Точка 13 в точка образования гидратов в кристаллизаторе; точки 13 - 14 - сжатие кристаллогидратной суспензии в насосе; точки 14 в 15 -- процесс увеличения давления кристаллогидратной суспензии вследствие повышения гидростатического уровня при ее транспортировке на глубину 1000 м. Процесс близок к изотермическому; точки 15 - 16 - нагрев суспензии в плавителевоздухоохладителе; точка 16точка плавления гидратов в плавителе-воздухоохладителе; точки 16 в 17 - процесс понижения давления двух несмесимых жидкостей (углекислоты и воды) ири их подьеме на поверхность шахты; точки 17 - 13 - дросселирование жидкого агента; этот процесс,5 1 О 15 20 25 зо как протекающий в области влажного пара изображается вдоль кривой упругости.Дросселирование агента необходимо для проведения процесса образования гидратов с агентом, находящемся в парожидкостном состоянии. Такое выполнение процесса улучшает его кинетические характеристики.Температура точки 13 определяется температурой холодного источника и разностями температур Ь Т и Ь ( (см. фиг. 2). Ь Т представляет движущуюся силу процесса гидратообразования, равную разности между температурой суспензии в кристаллизаторе и равновесной температурой образования гидратов в соленом растворе при том же самом давлении. Обычно Ь Т, = 1 С, Ь 1 представляет разность между температурой сусиензии в кристаллизаторе и температурой холодной грунтовой воды. В данном случае Ь ( = - 4 С.Точка 14, характеризующая окончание процесса сжатия в насосе, расположена, вследствие возникновения гидравлических потерь в циркуляционной системе, несколько выше точки 17. Таким образом, перепад давлений Р - Р, создаваемый насосом, представляет сумму потерь давления при дросселировании и потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений. Создание напора Рг - Р осуществляется ио закону сообщающихся сосудов. Давление точки 16 определяется высотой столба кристаллогидратной сусиензии; температура точки 16 зависит от принятой величины Л Тг и концентрации соленого раствора. Л Тг представляет движущуюся силу процесса плавления гидратов, равную разности между температурой плавящихся гидратов и равновесной температурой образования гидратов в соленом растворе при том же самом давлении, Обычно для высокой скорости плавления гидратов достаточно Ь Тг = 1 - 5 С. Температура точки 16 и разность температур Л 1 г при теплопередаче в плавителевоздухоохладителе определяет температуру охлажденного воздуха. Холодоироизводящими являются процессы подогрева кристаллогидратной суспензии 15 в 16 и плавления гидратов в точке 16.Холодильный заряд 1 кг суспензии достаточно высок и составляет для 25% кристаллогидратной суспензии около 22 ккал/кг,Таким образом, в этом способе промежуточный холодоноситель обладает высоким холодильным зарядом (следовательно, его количество в циркуляционном контуре уменьшается). Охлаждение промежуточного холодоносителя и его перевод в твердую фазу производится безмашинным холодным источником, имеющим плюсовую температуру.Выбор благоприятного гидратообразуюгцего агента определяется температурой6611 Формула изобретения даюиртда м бб еи 1 о тг я осепперапур йа.г тавнтель Э. Ред О. Луговаиж 656 киеваКорректор Подписно та СССР С. Патрушева Редактор Т. АвдеичикЗаказ 239827ЦНИИПИпо дел113035, МосФилиал П П П ТехрТираГосударственам изобретева, Ж - 35,П атент, г. ного комитний и отк РаушскаиУжгород, у набд, 45л. П роектнаи,5-о точки 9 (верхней инвариантной точкой) (необходимо, чтобы эта температура была равна примерно средней арифметической температур холодного источника и охлажденного воздуха), приемлемым давлением процессов образования гидратов и их плавления, а также рядом других факторов. Для шахт, например, благоприятна углекислота. Высокое давление промежуточного холодоносителя в этом случае совместимо с наличием большого гидростатического уровня 10 жидкости, Кроме того, углекислота нетоксична, невоспламеняема, дешева. При использовании холода глубинной морской воды благоприятны недефицитные сернистый ангидрид и фреоны 11, 12, 12 В 1, имеющие низкое давление точки 9 (верхней инвариантной точки) 0,8 - 4,5 бар. 1. Способ охлаждения различных объектов, предпочтительно для кондиционироваzия воздуха в шахтах с помощью циркулирующего по замкнутому контуру промежуточного хладоносителя с его жидкой и твердой фазами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости и уменьшения расходов на охлаждение путем использования грунтовой воды или глубинной морской воды, в качестве промежуточного хладоносителя используют кристаллогидратную суспензию, образованную смешением с водой газовых кристаллогидратов, массовое содержание кристаллогидратов в которой составляет 15 - 25%.2. Способ охлаждения различных объектов по и. 1, отличающиася тем, что в качестве газовых кристаллогидратов используют углекислый газ.3. Способ различных объектов охлаждения по и. 1, отличаюиийся тем, что в качестве газовых кристаллогидратов испсльзуют сернистый ангидрид.4. Способ охлаждения рг 1 згиь 1 х ОоъектОВ по и. 1, Отлчающиися тек, что В качестве газовых крист,1 лог 11 др;тов ис 1 ользуют фрео.Источи 1 ки информ 11,и 11, пр 1111 ятыс ВО внимание при экспертВс1. Касаткин А. 1. Ос 1 ОВ 1:ые 1 роцсссь и аппараты химичсско технолог 11, -- .11, 1960. с. 722.2. Авторское свидетельство СССР М 225851, кл. Г 25 В 25,00, 196.