способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки

Формула изобретения

Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки, включающий отвод жидкого хладагента из конденсатора, разделение его на две части, повышение давления одной из них в нагнетателе на величину потерь в процессе дальнейшей циркуляции через охлаждаемые полости и змеевик охладителя масла компрессора, образующиеся при этом пары хладагента возвращают в нагнетательный тракт компрессора, отличающийся тем, что перед возвратом паров хладагента в нагнетательный тракт компрессора их адиабатно расширяют, а мощность, получаемую при этом, подводят к нагнетателю жидкого хладагента, при этом температуру охлаждения в охлаждаемых полостях и змеевике охладителя масла поддерживают выше температуры конденсации хладагента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к способам охлаждения компрессоров с охлаждаемыми полостями и змеевиком охладителя масла, заполненными жидким хладагентом, который используется для охлаждения, и может найти применение во всех областях использования искусственного холода, преимущественно для аммиачных холодильных установок в местностях, испытывающих дефицит воды.

Известен способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (патент США, 3721108), содержащей охлаждаемые полости и охладитель масла компрессора, теплообменник, конденсатор, линейный ресивер, дроссельное устройство, испаритель и насос подачи жидкого хладагента в охлаждающие полости и охладитель масла компрессора. Образующиеся пары вместе с неиспарившейся жидкостью поступают в теплообменник, охлаждают нагнетаемый компрессором пар и поступают в конденсатор.

К недостаткам этого способа следует отнести использование внешней приводной энергии для насоса подачи жидкого хладагента в охлаждаемые полости и охладитель масла компрессора, что увеличивает энергозатраты на выработку холода; недостаточное использование скрытой теплоты парообразования хладагента в системе охлаждения компрессора и также снижение производительности компрессора, обусловленное поддержанием в охлаждающих полостях и охладителе масла температуры, равной температуре конденсации.

Известен способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (авт. св. СССР, 819529), содержащего компрессор с охлаждаемыми полостями, конденсатор, разделитель жидкости и испаритель, в котором хладагент перед подачей в полости компрессора отбирают из конденсатора, повышают его давление на величину потерь в процессе циркуляции, а возврат испарившегося хладагента осуществляют через нагнетательный тракт компрессора.

Наиболее близким к заявляемому является способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки (авт. св. СССР, 883622), содержащей компрессор с охлаждаемыми полостями и змеевиком охладителя масла, конденсатор, разделитель жидкости и испаритель, при котором отбирают жидкий хладагент из конденсатора, повышают его давление на величину потерь в процессе циркуляции, подают в охлаждающие полости и в охладитель масла в картере компрессора, и возвращают образующиеся пары хладагента из полостей и змеевика в нагнетательный тракт компрессора. К недостаткам этого способа следует отнести ограниченность применения из-за получения в разделителе недостаточной по величине работы для сжатия жидкого хладагента, которая необходима для повышения давления жидкости выше давления конденсации на величину потерь в процессе циркуляции, из-за весьма малой работы расширения того потока жидкого хладагента, который направляется в испаритель. Это исключает использование указанного способа для нескольких параллельно работающих компрессоров или компрессоров с различными конструктивными особенностями в системах их охлаждения.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности и эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в охлаждаемых полостях и охладителе масла компрессора поддерживают температуру охлаждения выше температуры конденсации, осуществляют адиабатное расширение паров хладагента после охлаждаемых полостей и змеевика охладителя масла, после чего осуществляют возврат паров хладагента в нагнетательный тракт компрессора и мощность, полученную при расширении паров, подводят к разделителю жидкости.

Поддержание в охлаждающих полостях и охладителе масла температуры охлаждения выше температуры конденсации обеспечивает полное использование скрытой теплоты парообразования подаваемого на охлаждение жидкого хладагента, что сокращает массовый расход подаваемого хладагента; исключается возможность конденсации пара в компрессоре и снижение его объемных и энергетических показателей; давление образующего пара превышает давление конденсации, т.е. формируется энергетический потенциал пара p.

Адиабатное расширение пара с потенциалом p позволяет получить работу, удельная величина которой больше, чем удельная работа расширения жидкости. Подводом получаемой мощности расширения пара к разделителю жидкости обеспечивается подача жидкого хладагента в систему охлаждения компрессора при изменяющейся величине потерь в процессе циркуляции в зависимости от режима эксплуатации холодильной установки.

На фиг. 1 схематически изображена холодильная установка, в которой осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 предлагаемый способ иллюстрируется путем отражения взаимосвязи процессов на lgp-h диаграмме.

Компрессор 1 (фиг. 1), оснащенный охлаждаемой полостью 2 и змеевиком охладителя масла 3, всасывает пары хладагента из испарителя 4 и направляет их в конденсатор 5, откуда жидкий хладагент поступает в разделитель жидкости 6, где поток жидкости разделяется: на поток хладагента пониженного давления (после прохождения расширителя 7), который далее поступает в испаритель 4, и поток хладагента повышенного давления после нагнетателя 8, который поступает в линейный ресивер 9, откуда через соленоидный вентиль 10 поступает в змеевик охладителя масла 3 и в полости 2 компрессора 1.

В охлаждающих полостях 2 поступивший жидкий хладагент полностью выкипает, до состояния сухого насыщенного пара, что обеспечивает регулятор уровня 11, электрически связанный с соленоидным вентилем 10.

Пары хладагента, поступающие из охлаждающих полостей 2 и змеевика 3, адиабатно расширяют от давления в полостях до давления конденсации (после прохождения расширителя 12), при этом полученную при расширении пара мощность подводят к разделителю жидкости 6 (через мультипликатор 13).

Нагнетателем 8 повышают давление жидкого хладагента в разделителе 6 на величину потерь в системе циркуляции жидкого хладагента, вследствие использования суммарной мощности, полученной от потока жидкого хладагента из конденсатора 5 через расширитель 7 в испаритель 4 и расширение парообразного хладагента из охлаждающих полостей 2 компрессора 1 в нагнетательный тракт компрессора.

Как следует из фиг. 2, в теоретическом холодильном цикле имеют место следующие процессы: (a-b) - сжатие в компрессоре основного потока пара; (b-c) - конденсация основного потока пара; (c"-d) - адиабатное расширение основного потока жидкого хладагента; (d-a) - кипение этого потока; (c-e) - сжатие жидкого хладагента в нагнетателе; (e-e") - падение давления при циркуляции через систему охлаждения (потери давления); (e"-k) - кипение жидкого хладагента в системе охлаждения компрессора; (k-f) - адиабатное расширение пара из системы охлаждения компрессора; (f-c) - конденсация этого пара.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить термодинамическую эффективность и эксплуатационную надежность способа испарительного охлаждения компрессора холодильной установки.