Способ регулирования теплового режима подземных сооружений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 91 (И) 4 Е 21 Р 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова(5 б) Щербань А,Н. и др. Руководство по регулированию теплового режима шахт, М.: Недра, 1977, с. 85.Гусев,В.С. Методы теплотехнических расчетов по обеспечению микроклимата в сооружениях гражданской обороны. М.ф Стройиздат, 1975, с. 136 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к горному делу н м.б. использовано для кондиционирования воздуха в подземных сооружениях различного назначения, Цель изобретения - повышение эффективности регулирования теплового режима за счет использования для отвода тепла конденсации холодильного агента ве" щества, изменяющего свое агрегатное состояние. Охлаждают воздух хладоносителем, циркулирующим между испари 41075 А 1 телем холодильной машины и воздухоохладителем. Тепло конденсации холодильного агента отводят охлаждающейводой, для чего последнюю пропуска"ют через помещенный в полости слойэластичных гаэонепроницаемых капсул.Они заполнены веществом с т-ройфазового превращения, равной т-реохлаждающей воды после -конденсатора, и теплотой фазового перехода,определяемой из соотношения с учетом удельной теплоемкости, плотности воды и вещества, заполняющего капсулы, а также с учетом т-ры охлаждающей воды после конденсатора и начальной т-ры охлаждающей воды, эаполняющей полости. Длявосстановленияпотенциала вещества, заполняющегокапсулы, их охлаждают водой. Последнюю предварительно пропускают черезгорные породы с т-рой, не превосходящей фазового превращения вещества.Использование способа позволяет сократить объем полостей, служащих дляхранения охлаждающей воды, .что приводит к снижению затрат. 1 з.п. ф-лы1Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кондиционирования воздуха в подземных сооружениях различного назначе 5 ния эЦель изобретения - повышение эФФективности регулирования теплового режима.Повышение эФФективности регулирова-щ ния теплового режима подземных соору- ЖЕНИЙ ДОСТИГаЕТСЯ ТЕМ я ЧТО ОХЛЗЖДаЮ щую воду пропускают через помещенный в полости слой эластичных газонепроиицаежх капсул, заполненных ве ществом с температурой Фазового прев" ращения, равной температуре охлажда-. ющей воды после конденсатора.Выбор типа вещества, используемого для заполнения капсул, в каждом 2 О конкретном случае зависит от вида холодильного агента, температуры его конденсации, объема полости и требуемого периода непрерывной работы хо" лодильной машины, Во всех случаях 25 аккумулирующая способность единицы объема полости, заполненной капсулами с веществом, должно быть выше, чем единица объема воды. При порис" тости слоя капсул ш, теплоемкостях Зяя воды и вещества С и С , их плотностях р и р, теплоте Фазового перехо да б , температуре Фазового перехода Т,.п = оя и начальной температуре охлаждающей водыэто условие будет выполняться в случае6шС+(1-ш)(С +- )8С,р(1) Решая неравенство (1) относительно величины 5 , получим:б - С ( - - 1)И -) (2)СьрьНа чертеже показана одна из возможных схем реализации способа регулирования теплового режима подземных соеружений.5 ОСхема включает в себя подземное сооружение 1, воздухоохладитель 2, насос для циркуляции хладоносителя 3, испаритель холодильной машины 4, компрессор 5, .конденсатор 6, насос55 для обеспечения циркуляции охлаждающей конденсатор воды 7, полости 8, эластичные газонепроницаемые капсулы с веществом 9, трубопровод для охлаждающей воды 1 О, вентили 11 и 12, каналы 13, горный массив 14, насосы дляпрокачки воды через каналы в горноммассиве 15,Способ осуществляется следующимобразом.Воздух, движущийся по подземномусооружению 1, охлаждается в воздухоохладнтеле 2 в результате тенлообмена с хладоносителем, с помощью насоса 3, циркулирующего между испарителем 4 и воздухоохладителем 2. Теплота отобранная от воздуха, в испари"теле 4 передается холодильному агенту, пары которого поступают в компрессор 5, а из него в конденсатор6. Охлаждение паров холодильногоагента при открытых вентилях 11 изакрытых 12 первой полости 8 (вентили 11 и 12 всех остальных полостей8 закрыты) осуществляется водой циркулирующей с помощью насоса 7 по трубопроводу 10 между первой полостью8, заполненной эластичными гаэонепроющаемымн капсулами с веществом 9,и конденсатором 6. Б результате этого пары холодильного агента конденсируются в образующийся после дросселировання кипящей жидкости влажныйнасыщенньй пар поступает в испаритель4, где охлаждает хладоноситель. Ох"лаждающая вода, поступающая в конденсатор 6, имеет температуру йя,.В процессе теплообмена с парами холодильного агента она нагревается и стемпературойпоступает в полость8, заполненную капсулами с веществом 9, температура Фазового переходакоторого также равна Т ,=. Результатом теплообмена охлаждающей во-,ды с веществом, содержащимся в капсулах 9, является переход его в иноеагрегатное состояние, сопровождающееся поглощением тепла и снижением температуры водя до начальной температуры С . С этой температурой охлаждающая вода вновь поступает в конденсатор 6. Время Функционирования единичной полости с объемом Ч при расходе охлаждающей воды С составляетЭ 144а вентили 12 открываются, и с помощьюнасоса 15 организуется циркуляция воды с температурой С между первойполостью 8 и системой каналов 13,выполненных в горном массиве 14 стемпературой С , меньшей чем С, .В процессе движения по канапам 14вода принимает температуру С и,попадая в полость 8, охлаждает содержащееся в канапах 9 вещество до температуры С приводя его в первоначальное агрегатное состояние,Время восстановления рабочего потенциала вещества, содержащегося в капсулах 9 первой полости 8, примерносоответствует времени ,В период восстановления рабочегопотенциала, содержащегося в капсулах9 первой полости 8 вещество, отводтепла конденсации осуществляется охлаждающей водой из второй полости 8.Дпя этого вентили 11 открываются,а вентили 15 закрываются. ПолостиИ 1 и 17 резервные и вентили 11 и 15у ннх все зто время закрыты.И р и м е р. В подземном сооружении установлена холодильная машинахолодопроизводительностью 28 кВт,работающая на холодильном агентеФреон. Температура испарения Фреона278 К, температура конденсации313 К. Коэффициент отношения тепло"вой мощности отводимой в конденсаторе, к холодопроиэводительиости машины 1,13. Начальная температура охлаждающей воды 298 К, а температура охлаждающей воды после конденсатора308 К. Пористость слоя эластичныхгазонепроницаемых капсул, заполняющего полости 0,45. Объем полости50 м . Теплоемкость и плотность охлаждающей воды С, = 4,1910 Дж/кг, К,10 кг/м. Необходимо осуществить выбор вещества для заполнениякапсул и установить время работы каждой полости ср.Определяют тепловую нагрузку наконденсатор холодильной машины20 1,13 = 22,6 кВт. 1075Используя неравенство (2) определяют необходимую величину теплоты фазового перехода вещества. При этомориентировочно примем С2,26."10 Дж/кг К, р = 0,9 10 кг/м .4 1910 10б ь 2 26 .10 ( 6 ,- 1) 10 "(308-298) = 19,3 10 Дж/кг,з Так как б должно быть больше19,3 кДж/кг, то в качестве веществадля заполнения капсул выбираем эфир15 с б = 377 кДж/кг.Вычисляют по формуле 3) времяРа оты д377 10(1-045308-298+ 226 .10)0,45 (308-298)2 2610 0 9104,19 1010 20 Таким образом, переключение конденсатора 6 с одной полости на дру" гую необходимо выполнять через кажЗо дые 133 ч Я Сясж (Сок Со) 22 610 4,19 1010(308-298)= 5,41 10 м /с. Вычисляют расход Охлаждающей воды к - -- -. - =47810 С133 ч, 0 45 50 4 5,41 10 4 к Применение предлагаемого способарегулирования теплового режима позво-.ляет осуществить эксплуатацию системы кондиционирования воздуха в подземных сооружениях без транспортировки теплоты конденсации холодильногоагрегата на поверхность, и крометого, сократить объем полостей, со0 держащих в горном массиве, служащихдля хранения охлаждающей воды, что .приведет к снижению затрат. Формула изобретения 45Способ регулирования теплово"го режима подземных сооружений, включающий охлаждение воздуха хладоноси"телем, циркулирующим между испарителем холодильной машины и воздухоох"ладителем, и отвод тепла конденсациихолодильного., агента охпаждающейводой, циркулирующей между кондечсатором холодильной машины и размещеннымив горном массиве гидроизолированными 55полостями, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективности регулирования теппового режима за счет использования для отвода5 1441075 тепла конденсации холодильного агента вещества, изменяющего свое агрегатное состояние, охлаждающую воду пропускают через помещенный в полости слой эластичных гаэонепроницаемых капсул, заполненных веществом с температурой фазового превращения, равной температуре охлаждающей воды после конденсатора, и теплотой фазового перехода, определяемой по соотношению(СфЯф 1)(е Е )э С,.р,ох о где б - теплота фазового перехода, Дж/кг;й - й - температура охлаждающейводы после конденсатора и начальная температура охлаждающей воды, заполняющей полости, К; 5С,С,и я- соответственно удельныетеплоемкости и плотностиводы и вещества, заполняющие капсулы, Дж/кг К10и кг/м2. Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью восста"новления потенциала вещества, заполняющего капсулы, их охлаждают водой,15 которую предварительно пропускаютчерез горные породы с температурой,не превосходящей температуру фазового превращения вещества. 12 ставитель И. Аллагуловхред Л. Олийнык КорректоР М.Шароши тор И,Сегляни/36 Тираж 426 ВЯИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская,наб д.