Способ термостатирования среды

,ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 230780 (21)2962780/28-13 с присоединением заявки Мо Г 25 О 3/10 Государстаенный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300782(54) СПОСОБ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ СРЕДЫ Изобретение относится к холодильной,технике, а именно к способам для поддержания заданной температу-. ры охлажденной, преимущественно жидкой, среды, и может быть использовано при решении технических задач, связанных с хранением охлажденной среды, в пищевой промьиаленности, медицине, лабораторнойпрактике.Известен способ термостатирования среды, предусматривающий заправку хладагента, охлаждение и заправку термостатируемой среды в соответствующие полости термостата, замораживание хладагента. Замораживание жидкого хладагента осуществляют в процессе барботажа холодным газом, получаемым в виХревой трубке или де-тантере 11Недостаток такого способа заключается в том, что для осуществления эффективного. процесса термостатирования требуется два источника. холода,: один для предварительного , захолаживания среды, а другой для охлаждения газа, расходуемого на замораживание жидкого хладагента, При использовании для последней цели вихревой трубКи необходим источник газа высокоГо давления, трубопроводЫ,арматура для управления процессом.В этом случае неизбежны энергетические потери как через теплоиэоляцию,так и дополнительные, присущие дан- .ному способу с газом при барботировании.и с потоком горячего газа, который образуется в вихревой трубкенаряду с холодным газом и полезно вданном технологическом процессе неиспользуется. Эти потери существенны,так как именно процесс замораживанияхладагента является самым энергоемким.Цель изобретения - упрощение процесса термостатирования.и снижениеэнергозатрат.Указанная цель достигаетсятем,что согласно способу термостатиро Вания средыр предусматривающему заправку хладагента, охлаждение и заправку термостатируемой среды в ссответствующие полости термостата,замораживание хладагента, в качествехладагента выбирают вещество с температурой плавлений, равной температуре термостатирования среды, атермостатируемую среду переохлаждаютниже температуры плавления хладагента.На чертеже представлена установкание системы) равна нижнему пределуноминальной температуры термостатирования (268 К), составляет 26 К, . т.е, ЬТ = Т 3 - тд = 31 К.В проЦессе заправки термостати руемой переохлажденной среды в полость 1 происходит охлаждение хладагента в полости 2 и его замора-"живание. На это расходуется холод,аккумулированный переохлажденной 10 При термостатировании по предлагаемому способу исключаются техноло-.гические операцйи, системы и устройства, необходимые для охлаждения изамораживания хладагента от специального источника холода, а так как хладагент выбран с температурой ,плавления, равной номинальной температуре термостатирования охлажденной среды, и вся система в процессе выравнивания тем,ературы между ее элементами приобретает температуру, равную нижнему пределу номинальной температуры термостатирования, то в течение всего процесса плавления хладагента температура стенок полости, в которую заправлена среда,поддерживается в диапазоне от нижнего предела температуры термостатирования до ее номинального значения без осуществления каких-либо технологических операций и энергозатрат. Это приводит к упрощению операций, снижению материальных и энергетических 60 затрат, Энергетические затраты снижаются еще и потому, что охлаждение среды (а следовательно и всей системы) может быть организовано более эффективно в процессе ее прокачки 65 при заправке через внешний источник Установка включает полость 1, в которую заправляют термостатируемую среду, полость 2; в которую заправляют хладагент, теплоизоляцию 3 корпуса, заправочный трубопровод 4, внешний источник 5 холода, дренажный трубопровод 6 с запорной арматурой, заправочный вентиль 7, вентиль 8, опоры 9, Фиксирующие полость 1.Способ осуществляют следующим образом.Хладагент, выбранный так, чтобы его температура плавления была ра.вной номинальной (заданной) температуре термостатирования охлажденной среда, заправляют в полость 2 термостата . Термостатируемую жидкую среду пропускают через внешний источник 5 холода и эаправочный трубопровод 4, охлаждают до температуры (Т ), которая ниже номинальной (заданной) температуры ее термостатирования Тэ и температуры плавления хладагента. Количественно величина требуемого переохлаждения термостатируемой среды ЬТ = Т - То зависит от конкретной конструкций термостата, начального теплового состояния и тепло- физических свойств всей системы: охлажденная среда - хладагент - термостат и определяется расчетом по тепловому балансу конкретной системы или по экспериментальным зависимостям изменения температуры термостатируемой среды от времени при различной величине начального переохлаждения, причем ЬТ выбирается так чтобы вся система приобрела .температуру, равную нижнему пределу номинальной температуры термостатирования охлажденной среды. Конкретное выполнение способа дано на примере термостата, в котором стенки полостей 1 и 2 выполнены иэ алюминия, Охлажденной термостатируемой средой является этиловый спирт, номинальная температура термостатиронания охлажденной среды (Т) равна 273 К, отклонение температуры термостатирования от Т 3 составляет +5 К, количество термостатируемой среды, заправляемой в полость 1, равно 33,5 кг, масса стенок полостей 1 и 3 соответственно 6 и 12 кг, начальная температура системы равна 288 К.При номинальной температуре термостатирования, равной 273 К, хлад- агентом может быть выбрана вода: температура плавления льда равна273 К. Количество воды (хладагента), заправленной в полость 2, составляет 3,61 кг, Для данного примера начальное переохлаждение термостатируемой среды, определенное по тепловому балансу при условии, что конечная температура системы (конечное состоя 15 20 25 ЗО 35 средой. После окончания заправки происходит естественный процесс выравнивания температуры в системе;переохлажденная термостатируемаясреда - хладагент - термостат. Температура термостатируемой среды повышается эа счет теплообмена с хладагентом, а температура хладагента,стенок полости 1 и всей конструкциипонижается, Температура всей системывыравнивается и система приходит вравновесное состояние, которое дляконкретной системы обусловлено начальным переохлаждением термостатируемой среды. Хладагент при этомзамерзает во всем объеме. Интенсивному нагреванию термостатируемой срерщ в процессе хранения из-эа теплообмена с окружающей средой препятствует теплоиэоляция 3. Тепло, поступающее к хладагенту в процессе хранения Через теплоизоляцию и по тепловым мостам, каковыми являются опоры9, участки заправочных трубопроводов 4, 6, 7, 8, расходуется на нагревание и плавление хладагента, вданном случае воды.947592 Формула изобретения Составитель И. ШабалинаТехред Т. Фанта Корректор И, Муска Редактор А. Мотьп Тираж 543 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж, э 5 б 06 Подписноета СССРытийаб д, 4/5 ого коми ий и отк Раушская иал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 холода (например через теплообменник 1холодильной машины) с последующимвыравниванием температуры в системе, чем, например, при тепловом контакте,хладагента, охлаждаемым впроцессе барботажа холодным газом(по прототипу) из-за низкой теплостойкости газа. Способ термостатирования среды, предусматривающий заправку хладагента, охлаждение и заправку термостатируемой среды в соответствующие по ласти термостата, замораживание хладагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса термостагирования и снижения эчергозатрат, в качестве хладагента выби- . рают вещество с температурой плавления, равной температуре термоста" тирования среды, а термостатируемую среду переохлаждают ниже температуры плавления хладагента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 300727, кл. Р 25 Р 9/02, 1971.