устройство для аккумуляции холода

Формула изобретения

Устройство для аккумуляции холода, содержащее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, компрессорно-конденсаторного агрегата, расположенного над конденсатором и соединенного нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на трубу с образованием конденсаторной зоны, отличающееся тем, что нижняя часть испарителя L выполнена диаметром D, большим остальной оставшейся части испарителя L₁, и непосредственно контактирует с грунтом, при этом конденсаторная зона размещена на части испарителя, выполненной меньшим диаметром D₁, между которой и грунтом образована воздушная прослойка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для создания ледопородных ограждений.

Известно устройство для аккумуляции холода, состоящее из испарителя, погруженного в грунт, и конденсатора, расположенного выше поверхности грунта. Вокруг испарителя и части конденсатора смонтирована оболочка с зазором, который заполнен хладоносителем. Оболочка, смонтированная вокруг конденсатора, снабжена теплоизоляцией. К оболочке подведены нагнетательный и отводящий трубопроводы, причем нагнетательный трубопровод находится внутри оболочки и соединен с коллектором (Устройство для аккумуляции холода. Патент №2168584, Е 02 D 3/115 от 10.06.2001 г. ).

Недостатками этого устройства является то, что в зимний период при солнечной погоде температура поверхности конденсаторной части тепловой трубы повышается, вследствие чего снижается производительность устройства. Кроме того, при подаче хладоносителя охлаждение устройства централизованное, вследствие чего увеличиваются энергетические затраты и ухудшается технологичность устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для аккумуляции холода, включающее обсадную трубу, состоящую из испарителя, погруженного в грунт, и конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, вокруг части конденсатора в конденсаторной зоне А смонтирована оболочка с зазором, в котором расположен трубопровод, выполняющий роль испарителя и выполненный в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на обсадную трубу, зазор в конденсаторной зоне А между трубопроводом и оболочкой заполнен теплоизоляцией. Устройство так же содержит компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами при помощи терморегулирующего вентиля с помощью гермомуфт с трубопроводом находящимся в конденсаторной зоне А [Патент на полезную модель №42546 от 10.12.2004 "Устройство для аккумуляции холода", авторы: Малышев Ф.А., Максименко В.А., Янушенко А.П., Ницевич О.А.].

Недостатками этого устройства является сложность в изготовлении, большая трудоемкость и затраты, небольшие функциональные возможности.

Задача изобретения - повышение экономичности и производительности, улучшение технологичности и расширение функциональных возможностей устройства.

Данный технический результат достигается тем, что в устройство для аккумуляции холода, содержащее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, и конденсатора, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на трубу, обсадная труба выполнена переходящим диаметром таким образом, что нижняя часть испарителя L выполнена диаметром D и расположена внизу обсадной трубы и входит непосредственно в контакт с грунтом, а оставшаяся часть испарителя L ₁, выполнена диаметром D₁, причем D>D₁, a образовавшаяся разностью диаметров (D-D₁) полость, заполнена воздухом, образуя воздушную прослойку.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Устройство включает обсадную трубу, состоящую из испарителя 1, погруженного в грунт, и конденсатора 2, состоящую из конденсаторных зон А и В. Для обеспечения заморозки грунта на определенной глубине (не по всей длине) обсадной трубы, обсадная труба выполнена переходящим диаметром таким образом, что нижняя часть испарителя L выполнена диаметром D и расположена внизу обсадной трубы и входит непосредственно в контакт с грунтом, что позволяет вести дозированную заморозку грунта на нужной глубине, а оставшаяся часть испарителя L ₁, включая конденсаторные зоны А и В, выполнена диаметром D₁, причем D>D₁ , а образовавшаяся разностью диаметров (D-D₁ ) полость 13, заполнена воздухом, образуя воздушную прослойку, выполняющую роль теплоизоляции. В конденсаторной зоне А расположен трубопровод 3, выполняющий роль испарителя и выполненный в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на обсадную трубу с диаметром D₁. Устройство для аккумуляции холода содержит компрессорно-конденсаторный агрегат 4, состоящий из компрессора 5 с нагнетательным патрубком 6 и конденсатора 7, расположенный над конденсатором 2 на сплошном каркасе из светонепроницаемого материала и соединенный нагнетательным трубопроводом 8 и отводящим трубопроводом 9 при помощи терморегулирующего вентиля 10 с помощью гермомуфт 11 с трубопроводом 3.

Устройство работает следующим образом.

С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится ниже 0°С, происходит охлаждение и замораживание грунта за счет циркуляции хладагента в испарителе обсадной трубы. Конденсация происходит в конденсаторной зоне В, конденсатор 2 имеет продольное наружное оребрение 12 для увеличения площади поверхности теплообмена. Хладагент кипит в испарителе 1, поднимается по обсадной трубе с диаметром D ₁ до конденсаторной зоны В, где конденсируется и в виде пленки стекает по стенкам этой же трубы в испаритель 1, далее цикл повторяется.

С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится выше 0°С, в обсадной трубе происходит повышение давления и циркуляция хладагента прекращается и включается компрессорно-конденсаторный агрегат 4. Обсадная труба выполнена переходящим диаметром, чтобы дозированная заморозка грунта происходила на нужной глубине L за счет изменения длины L₁ подземной части обсадной трубы. Воздушная прослойка 13, образованная между обсадной трубой диаметром D ₁ и грунтом, выполняет роль теплоизоляции, необходимой для того, чтобы обеспечить заморозку грунта на определенной глубине L_H=L₁+L. За счет циркуляции хладагента в компрессорно-конденсаторном агрегате 4 давление в трубе понижается. Хладагент из компрессорно-конденсаторного агрегата 4, расположенного над конденсатором 2 на сплошном каркасе из светонепроницаемого материала, поступает в нагнетательный трубопровод 8, затем в конденсаторную зону А в трубопровод 3, выполняющий роль испарителя, выполненный в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на обсадную трубу диаметром D ₁, где посредством теплообмена происходит испарение хладагента, находящегося в испарителе 1. Конденсация происходит в конденсаторной зоне А. Далее пары хладагента из трубопровода 3 поступают в отводящий трубопровод 9 и возвращаются в компрессорно-конденсаторный агрегат 4, где происходит их сжатие, конденсация, и через нагнетательный трубопровод 8 хладагент возвращается в конденсаторную зону А, и цикл повторяется.

Использование описанного устройства позволяет увеличить производительность тепловой трубы за счет дозированной заморозки грунта, повысить экономичность за счет того, что роль теплоизоляции выполняет воздушная прослойка, повысить технологичность и увеличить функциональные возможности за счет возможности заморозки грунта на нужной глубине.