Конденсатор испарительно-конденсационной установки

(51)28 15/00,25 17/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства(72) Авторы Буляк Ольга Николаевна Дашков Владимир Николаевич Капустин Николай Федорович Литовский Андрей Максимович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства(57) 1. Конденсатор испарительно-конденсационной установки, содержащей корпус, размещенный в нем трубчатый элемент теплообменника, штуцеры для входа и выхода теплоносителя и для подвода и отвода хладоносителя и дозирующий клапан, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух коаксиально установленных стаканов с фланцами, обращенных днищем вверх, а фланцами - вниз, трубчатый элемент теплообменника изготовлен в виде многовитковой цилиндрической спирали, витки которой размещены с постоянным зазором между боковыми стенками стаканов, причем фланец внутреннего стакана имеет отверстия под штуцеры выхода теплоносителя и подвода хладоносителя и контактирует с фланцем наружного стакана через уплотнительную прокладку,а днища этих стаканов снабжены штуцерами входа теплоносителя и отвода хладоносителя соответственно, при этом штуцер входа теплоносителя через змеевик капиллярной трубки сообщен с дозирующим клапаном, установленным на штуцере отвода хладоносителя. 2. Конденсатор по п. 1, отличающийся тем, что постоянный зазор между боковыми стенками стаканов и витками цилиндрической спирали составляет 1,5 от среднего диаметра этой спирали.(56) 1. Кондрашова Н.Г., Лашутина Н.Г. Холодильно-компрессорные машины и установки. М. Высшая школа, 1984. - С. 101. 2. Холодильная техника. - 1991 -7 - С. 24. 3. Гопин С.Р., Шавра В.М. Воздушные конденсаторы малых холодильных машин - М. ВО Агропромиздат, 1987. - С. 137-143 (прототип). Полезная модель относится к холодильным машинам с конденсаторами водяного охлаждения, преимущественно с полной рекуперацией тепла, и может быть использована для повышения энергоэффективности в процессах охлаждения и нагрева жидких носителей тепла и холода. Известны конденсаторы испарительно-конденсационных установок, содержащие корпус и размещенный в нем трубчатый элемент-теплообменник и снабженные штуцерами для входа и выхода теплоносителя соответственно 1. Недостатком этих устройств является невысокая интенсивность теплопередачи от теплоносителя к хладоносителю вследствие термического сопротивления из-за роста толщины слоя пленки жидкого конденсата,недостаточной скорости ее удаления и низких относительных скоростей течения носителей тепла и холода. Известен также конденсатор с теплообменником, в вертикальные трубчатые элементы которого для интенсификации теплообмена между внутренней поверхностью труб и конденсирующимся теплоносителем установлены ребристые вставки и металлические гофрированные ленты 2, что значительно усложняет конструкцию устройства. Наиболее близким из известных технических решений является конденсатор 3, повышающий эффективность работы холодильной машины за счет рекуперации и аккумулирования теплоты перегретых паров хладагента. Он выбран в качестве прототипа. Конденсатор выполнен в виде двухступенчатого охладителя, у которого первая ступень аккумулятора тепла представляет собой цилиндрический змеевик для охлаждения паров хладагента, а вторая - воздушный конденсатор, в котором и происходит конденсация последних в жидкую фазу. Однако эффективность работы такого конденсатора недостаточна, т.к. он обеспечивает рекуперацию только тепла перегретых паров хладагента, при этом теплообмен в нем происходит при неподвижном хладоносителе. При изменении температуры окружающего воздуха происходит колебание давления конденсации во второй ступени, нарушающее стабильность переохлаждения хладагента,что приводит к периодическому падению давления в ресивере и нарушению питания испарителя, а при росте температуры воды в баке первой ступени охлаждения, особенно в конце цикла, перепад температур между тепло- и хладоносителями становится минимальным, что снижает интенсивность теплообмена. Задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности устройства для конденсации паров и переохлаждения хладагента и обеспечение рекуперации и аккумуляции скрытой теплоты конденсации этих паров. Данный технический результат достигается тем, что в конденсаторе, содержащем корпус, размещенный в нем трубчатый элемент теплообменника, штуцеры для входа и выхода теплоносителя и для подвода и отвода хладоносителя, дозирующий клапан и бакаккумулятор тепла, корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух коаксиально установленных стаканов с фланцами, обращенных днищами вверх, а фланцами - вниз. Данный технический результат достигается также тем, что трубчатый элемент теплообменника изготовлен в виде многовитковой цилиндрической спирали, витки которой размещены с постоянным зазором между ними и боковыми стенками стаканов. Причем фланец внут 2 1007 реннего стакана имеет отверстия под штуцера выхода теплоносителя и подвода хладоносителя и контактирует с фланцем наружного стакана через уплотнительную прокладку, а днища этих стаканов снабжены штуцерами входа теплоносителя и отвода хладоносителя соответственно. При этом штуцер входа теплоносителя через змеевик капиллярной трубки гидравлически сообщен с дозирующим клапаном, установленным между баком-аккумулятором тепла и штуцером отвода хладоносителя. Более конкретно, постоянный зазор между боковыми стенками стаканов и витками цилиндрической спирали составляет 1,5 от среднего диаметра этой спирали. На фигуре схематично изображен общий вид предлагаемого конденсатора с дозирующим клапаном. Конденсатор испарительно-конденсационной установки содержит корпус, состоящий из внутреннего (1) и наружного (2) стаканов, установленных коаксиально днищами вверх,между стенками которых размещен трубчатый элемент в виде многовитковой спирали (3) и фланцы которых (4) и (5) соответственно контактируют между собой через уплотнительную прокладку (6). Витки спирали (3) установлены между стенками стаканов (1) и (2) с зазором, равным 1,5 от среднего диаметра витков спирали (3). Фланец внутреннего стакана (1) содержит отверстия под штуцера подвода хладоносителя (8), днища стакана (1) - под штуцер входа теплоносителя (9), а днище стакана (2) - под штуцер отвода хладоносителя (10), который гидравлически сообщен с дозирующим клапаном (11). Наружный стакан (2) покрыт слоем теплоизоляции (12). Клапан (11) состоит из поршня (13), пружины (14), тарелки (15), регулировочного винта (16) и сильфона (17), сообщенным через змеевиковую капиллярную трубку (18) со штуцером (9) входа теплоносителя. Конденсатор работает следующим образом. Через штуцер входа теплоносителя (9) в верхнюю часть многовитковой трубчатой спирали со скоростью порядка 4,5 м/споступает газообразный хладагент (теплоноситель), нагретый до 100 С. Поскольку диаметр трубчатого элемента на порядок меньше среднего диаметра (ср) витков спирали, входящий в нее газообразный поток закручивается в витках спирали с центробежным ускорением на входе, равным 2/ср, или 170 м/с 2. Под действием спутного движения и центробежного ускорения образующийся в витках спирали жидкий конденсат отбрасывается в сторону наиболее удаленной от центра спирали внутренней поверхности трубки змеевика. При этом большая часть этой поверхности освобождается от конденсата, т.е. происходит постоянная регенерация внутренней рабочей поверхности конденсации. Локализация и формирование струи образовавшегося в витках спирали конденсата происходит под действием составляющей центробежных и гравитационных сил. Под действием этих сил переохлажденный до температуры 40 С конденсат через штуцер выхода теплоносителя (8) удаляется из конденсатора. За счет тепла газообразного теплоносителя и скрытого тепла его конденсации, выделяемых наружной поверхностью многовитковой спирали (3), нагревается поступающая через штуцер (7) вода (хладоноситель) при температуре 10 С. Нагрев хладоносителя,подаваемого в противоток теплоносителю вдоль витков спирали (3) и вокруг них (через узкий зазор между ними и стенками стаканов), за счет турбулизации его течения интенсифицируется. При этом его температура на выходе из конденсатора должна быть порядка 55 С, чтобы обеспечить зарядку бака-аккумулятора водой, пригодной к использованию на технологические нужды. Заданный температурный режим поддерживается с помощью дозирующего клапана (11) по давлению в полости штуцера входа теплоносителя (9) и корректируется винтом (16). Конденсатор работает в диапазоне температур окружающего воздуха от 5 С до 40 С. 3 1007 Таким образом, за счет интенсификации внутреннего и внешнего теплообмена путем регенерации рабочей поверхности конденсации и увеличения скорости течения как теплоносителя, так и хладоносителя, заявленная полезная модель конденсатора с рекуперацией тепла отличается от известных аналогов и прототипа лучшими на 15-20 техническими и экономическими характеристиками. Заявленный конденсатор может быть создан на имеющейся в промышленности Республики Беларусь базе и внедрен на молочнотоварных фермах в нашей республике и за рубежом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.