способ охлаждения хранилищ

Формула изобретения

1. Способ охлаждения хранилищ, предусматривающий использование газовой компрессорной холодильной машины, в которой хладагент из охлаждаемого помещения забирают компрессом и после адиабатного сжатия подают в охладитель и далее направляют в турбодетандер, соосно соединенный с турбокомпрессором, затем хладагент охлаждают до заданной температуры и возвращают в помещение хранилища, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют высокоазотный природный газ, содержащий 99 - 100% азота и обладающий пластовым давлением 60 - 130 атм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют высокоазотный природный газ, обладающий пластовым давлением не менее 60 атм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что от турбодетандера и турбокомпрессора отводят два трубопровода, один из которых предназначен для транспортировки холодного азота, а другой - теплого воздуха, при этом на этих трубопроводах установлены патрубки с кранами, переключение которых позволяет создать в каждом из помещений хранилища оптимальный режим для хранения любого вида продуктов растениеводства и животноводства.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувку помещений хранилищ с различными продуктами, включая мясные производят потоком азотного газа, выходящим из турбодетандера с температурой -30^oC.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для сублимирования продуктов, включая мясные, производят их размораживание с сохранением структуры и ценных белковых компонентов путем вентилирования азотом с температурой +30^oC, поступающим из недр по обводному каналу, минуя турбодетандер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, пищевой промышленности, заготовок и может быть использовано в других областях, требующих применения искусственных пониженных температур.

Известны способы охлаждения складских помещений (холодильных камер) с использованием компрессорных холодильных машин как газовых, так и паровых, работающих на принципе адиабатного расширения газа или на принципе кипения предварительного хладоагента [1].

Основным недостатком существующих способов искусственного охлаждения является необходимость применения компрессоров для сжатия хладагента и обеспечения его циркуляции, потребность в сложном оборудовании, затраты значительного количества электрической энергии.

Наиболее близкими по решению является способ искусственного охлаждения с использованием газовой компрессорной холодильной машины, сущность которого заключается в том, что газ (воздух) из охлаждаемого помещения засасывается компрессором и после адиабатного сжатия подают в охладитель, а далее направляют в турбодетандер, где газ значительно охлаждается [2].

Недостатком известного способа является расход энергии на сжатие газа в компрессоре, сравнительно низкая хладопроизводительность, отсутствие возможности регулирования состава газовой среды.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности процесса и хладопроизводительности при улучшении технологии хранения сельскохозяйственной и другой продукции.

Указанная цель достигается тем, что в качестве хладагента применяют высокоазотный природный газ, содержащий 99-100% азота и обладающий пластовым давлением 60-130 и более атм, который направляют на турбодетандер, соосно соединенный с воздушным компрессором, а затем, охлажденный до заданной температуры, подают непосредственно в помещение хранилища.

Для создания оптимальной газовой среды и температуры от турбогенератора и турбокомпрессора отходят два трубопровода, один из которых служит для транспортировки холодного азота, а второй - теплого воздуха. От этих трубопроводов отходят патрубки с кранами, переключение которых позволяет создать в каждом из помещений хранилищ оптимальный режим для хранения любого вида продуктов растениеводства и животноводства. С целью общей заморозки различных продуктов, включая мясные, производят продувку помещений хранилищ потоком азотного газа, выходящего из турбодетандера с температурой минус 30^oC.

Для сушки (сублимирования) продуктов (особенно мясных) производят их размораживание с сохранением структуры и ценных белковых компонентов, путем вентилирования теплым (+30^oC) азотом, поступающим из недр по обводному трубопроводу, минуя турбодетандер.

На чертеже показана принципиальная схема, поясняющая способ: скважина 1 с краном 2, блок очистки газа 3, турбодетандер 4, установленный на окончании скважины 1, кран 5 за турбодетандером 4, трубопровод 6 для азотного газа, воздушный турбокомпрессор 7, находящийся на одной оси с турбодетандером 4, трубопровод 8, отходящий от турбокомпрессора 7, помещения для хранения 9, 10, и 11, краны на соединительных патрубках 12, 13, 14 для поступления азотного газа, помещения для хранения 15, 16, 17, краны для подачи азотного газа 18, 19, 20, краны для транспортировки воздуха 21, 22, 23, 24, 25, 26, краны для ввода различных добавок 27, дозатор 28, трубопровод 29, соединяющий трубопроводы 6 и 8 с кранами 30 и 31, предохранительный клапан 32 на окончании трубопровода 29, краны 33 и 34 установлены на окончании трубопроводов 8 и 6, обводной трубопровод 35 с краном 36 и редуктором постоянного давления 37, редуктор 38 и кран 39, находящиеся на трубопроводе 8 за турбокомпрессором 7, предохранительные клапаны 40, 41, 42, 43, 44 и 45, установленные на помещениях для хранения.

Работа по способу осуществляется следующим образом. Газ из залежи по скважине 1 под давлением при открытом кране 2 направляют в блок очистки 3 и далее на турбодетандер 4, за которым установлен кран 5, расположенный на трубопроводе 6. Соосно с турбодетандером 4 соединен воздушный турбокомпрессор 7, от которого отходит трубопровод 8. Охлажденный в турбодетандере 4 азотный газ идет в трубопровод 6, откуда его пропускают в помещение для хранения продуктов 9, 10 и 11 по соединительным патрубком с кранами 12, 13 и 14.

Азот из трубопровода 6 может быть направлен и в помещения для хранения продуктов 15, 16 и 17 через краны 18, 19 и 20 также установленные на соответствующих патрубках.

Теплый воздух из трубопровода 8 в помещения для хранения 9, 10, 11, 15, 16 и 17 направляют по соединительным патрубкам с кранами 21, 22, 23, 24, 25 и 26. Переключением кранов в каждом из помещений 9, 10, 11, 15, 16 и 17 может быть создан оптимальный и температурный режим для хранения различных продуктов.

Регулировку кранов следует автоматизировать, создав для этого блок управления (на чертеже не показан).

Помещения для хранения продуктов 9, 10, 11, 15, 16 и 17 оборудованы предохранительными клапанами 39, 40, 41, 42, 43 и 44, отрегулированными на давление 1,1 атм.

Заморозку продуктов в помещениях для хранения 9, 10, 11 осуществляют потоком азотного газа с температурой от -10 до -30^oC, прошедшего турбодетандер 4 и поступающего по трубопроводу 6 через кран 5 и открытых кранах 12, 13 и 14, установленных на соответствующих соединительных патрубках. Этот же процесс в помещениях 15, 16 и 17 осуществляют с помощью кранов 18, 19 и 20, также находящихся на патрубках отходящих от трубопровода 6.

Для ввода полезных для хранения веществ и регулирования влажности служат краны 27 и дозатор 28, соединенные с трубопроводом 6 и 8 трубопроводом 29 с кранами 30 и 31 и предохранительным клапаном 32. На окончании трубопроводов 6 и 8 установлены краны 33 и 34.

Теплый азот, для вымораживания продуктов, из недр с температурой +30^oC подают по обводному трубопроводу 35, минуя турбодетандер 4. На трубопроводе 35 установлен кран 36 и редуктор для стабилизации давления 37. Подобный же редуктор 38 и кран 39 располагаются и за турбокомпрессором 7 на трубопроводе 8.

Во время заморозки всех продуктов в помещениях для хранения краны 33 и 34, установленные на концах трубопроводов 6 и 8, должны быть закрыты.

Воздух, которым первоначально заполнены помещения хранилищ, будет вытеснен через предохранительные клапаны 40, 41, 42, 43, 44, 45 потоком азотного газа, подаваемым под давлением несколько превышающим 1,1 атм.

При вентилировании теплым азотом из недр помещений хранилищ соответствующие краны на патрубках 21, 22, 23, 24, 25, 26, а также кран 34 на окончании трубопровода 8, должны быть открытыми.

После окончания работ по хранению в регулируемой газовой среде, заморозки или сублимированию продуктов все помещения тщательно проветривают с использованием воздушного турбокомпрессора 7 при закрытом кране 5 на скважине 1 и открытых кранах 33, 34, 39 на трубопроводах 6 и 8.

В заключение следует отметить, что в отличие от существующих способов получения искусственного холода компрессорными холодильными машинами, предлагаемый позволит получить значительную удельную холодопроизводительность (до 150 кДж/кг) без затраты внешней энергии, упростить эксплуатацию, снизить себестоимость хранения в регулируемой газовой среде, которая значительно улучшает условия хранения продуктов.

Залежи азотных газов были открыты во многих районах СНГ (Удмуртия, Красноярский край, Южный Казахстан) попутно, в процессе проведения поисковых работ на нефть и углеводородные газы, что повышает рентабельность предлагаемого способа, так как товарной стоимости высокоазотные газы пока не имеют.

Источники информации:

1. Орехов Н.И., Обрезков В.Д. Холод в процессах химической технологии Л. , 1980, с. 85-86.

2. Холодильные машины. Справочник холодильная техника, М., 1982, с. 183-185.

3. Клещев К.А., Житомирский Ф.Е., Синицын Ф.Е., Соловьев Б.А. Высокоазотные газы - новый вид минерального сырья. Геология нефти и газа, N 4, 1993, c. 3-8.3