RU2119133C1

RU2119133C1 - Refrigerating plant

Info

Publication number: RU2119133C1
Application number: RU96118699A
Authority: RU
Inventors: Н.Х. Ванинский; В.В. Завельский; А.И. Резников; Л.Е. Поляков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Криогенная технология"
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-09-20

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: refrigerating plant has chamber with products to be cooled inside it end liquid refrigerant source connected with heat exchanger connected in its turn to distributing collector fitted with sprayer. Mounted inside chamber are two or more racks with shelves arranged in tiers. Racks are located in parallel. Distributing collector is located opposite end rack. Provision is also made for second distributing collector mounted opposite second end rack. Sectional heat exchanger has at least one section in form of parallel horizontal tubes. Each section of heat exchanger is located between racks and each sprayer of collector and each horizontal tube of heat exchanger is located opposite inter-shelf gap of each rack. EFFECT: smooth freezing over entire volume of chamber.

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к холодильным установкам, в которых различные продукты или изделия, находящиеся в замкнутом объеме, охлаждают или замораживают с помощью криогенной жидкости, подаваемой в данный объем, нагреваемой, испаряемой и образующей с газовой средой, находящейся в этом объеме, различные циркуляционные контуры, омывающие помещенные в объеме продукты или изделия. The invention relates to refrigeration equipment, and more particularly to refrigeration units in which various products or products located in a closed volume are cooled or frozen with the help of a cryogenic liquid supplied to this volume, heated, vaporized and forming with a gaseous medium located in this volume, various circulating circuits washing products or products placed in the volume.

Известны холодильные установки, содержащие камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный подводящим трубопроводом через запорный клапан с теплообменником, размещенным в верхней части камеры, который, в свою очередь, соединен с распределительным коллектором, снабженным распылителями (форсунками) для раздачи подогретого хладагента под избыточным давлением и аналогичный второй коллектор, установленный параллельно распределительному коллектору (см. авторское свидетельство N 1204888, кл. F 25 B 19/00,1986). Known refrigeration units containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a supply pipe through a shut-off valve to a heat exchanger located in the upper part of the chamber, which, in turn, is connected to a distribution manifold equipped with sprayers (nozzles) for distribution heated refrigerant under positive pressure and a similar second manifold installed parallel to the distribution manifold (see copyright certificate N 1204888, class F 25 B 19 / 00.1986).

В данной установке теплообменник (испарительный трубопровод) расположен между коллекторами (которые, в свою очередь, размещены по противолежащим стенкам камеры) и перед ними но ходу движения хладагента, причем каждый коллектор снабжен своими распылителями и против "холодного" (или "горячего") конца одного коллектора расположен аналогичный "холодный" конец второго коллектора. In this installation, a heat exchanger (evaporation pipe) is located between the collectors (which, in turn, are located on the opposite walls of the chamber) and in front of them along the flow of the refrigerant, each collector equipped with its own nozzles and against the “cold” (or “hot”) end one collector has a similar "cold" end to the second collector.

Данная установка не обеспечит равномерного режима замораживания, т.к. симметричное расположение и аналогичное выполнение коллекторов, а также теплоизолированное выполнение теплообменника (испарительного трубопровода) потребует высокого расхода хладагента, который испаряется лишь на 30%, что (наряду с неэффективной циркуляцией рабочей смеси) не обеспечит создание равномерной рабочей смеси по всему объему камеры. This setting will not provide a uniform freezing mode, as the symmetrical arrangement and similar design of the collectors, as well as the thermally insulated design of the heat exchanger (evaporation pipeline) will require a high flow rate of refrigerant, which evaporates by only 30%, which (along with inefficient circulation of the working mixture) will not ensure the creation of a uniform working mixture throughout the chamber volume.

Кроме того, при режиме замораживания по глубине продукта будет иметь место большой перепад температур, что, в конечном счете, приведет к замораживанию продукта не на всю глубину. In addition, during the freezing mode, a large temperature difference will occur in the depth of the product, which, ultimately, will not freeze the product to the full depth.

Известны также холодильные установки, содержащие камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный трубопроводом через запорный клапан с теплообменником, подключенным, в свою очередь, к распределительному коллектору, снабженному распылителями (см. описание к полезной модели N 2140, кл. F 25 B 19/00 от 16.05.96). Refrigeration units are also known, containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected by a pipe through a shut-off valve to a heat exchanger, which, in turn, is connected to a distribution manifold equipped with atomizers (see the description of utility model N 2140, cl. F 25 B 19/00 from 05.16.96).

В данной установке теплообменник и распределительный коллектор размещены по противолежащим стенкам камеры один против другого, и распылители коллектора направлены в сторону теплообменника. In this installation, the heat exchanger and the distribution manifold are placed on the opposite walls of the chamber one against the other, and the manifold nozzles are directed towards the heat exchanger.

Данная установка также не обеспечит равномерного режима замораживания, т. к. ее выполнение предусматривает лишь повышение температуры рабочей смеси по всему объему камеры, т.е. рабочая смесь обеспечивает только охлаждение предварительно замороженных продуктов. Обеспечение же замораживания в этой установке возможно лишь при осуществлении длительного ступенчатого режима понижения температуры рабочей смеси паров хладагента и окружающей продукт среды, что крайне неэффективно. This installation also does not provide a uniform freezing mode, because its implementation provides only for increasing the temperature of the working mixture throughout the chamber, i.e. the working mixture provides only cooling of pre-frozen foods. Providing freezing in this installation is only possible with a long-term stepwise mode of lowering the temperature of the working mixture of refrigerant vapor and the surrounding product environment, which is extremely inefficient.

Задача изобретения - создание холодильной установки, обеспечивающей наиболее эффективный (равномерный) режим замораживания во всем объеме камеры. The objective of the invention is the creation of a refrigeration unit that provides the most efficient (uniform) freezing mode in the entire chamber.

Технический результат, достигаемый изобретением, - обеспечение равномерного режима замораживания во всем объеме камеры. The technical result achieved by the invention is the provision of a uniform freezing mode in the entire chamber volume.

Данный технический результат достигается тем, что в холодильной установке, содержащей камеру с охлаждаемыми продуктами или изделиями внутри, источник жидкого хладагента, соединенный с теплообменником, подключенным, в свою очередь, к распределительному коллектору, снабженному распылителями, внутри камеры установлены по крайней мере два параллельно расположенных стеллажа с поярусно размещенными в каждом из них полками для продуктов или изделий, распределительный коллектор установлен против крайнего из стеллажей, и его распылители обращены в сторону этого стеллажа, а теплообменник выполнен секционным из по крайней мере одной секции, состоящей из параллельно расположенных горизонтальных труб, при этом каждая секция теплообменника размещена между стеллажами, а каждый распылитель коллектора и каждая труба теплообменника расположены против межполочного зазора каждого из стеллажей. This technical result is achieved by the fact that in a refrigeration unit containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected to a heat exchanger connected, in turn, to a distribution manifold equipped with atomizers, at least two parallel a rack with shelf-mounted shelves for products or products in each of them, the distribution manifold is installed against the last of the racks, and its sprayers scheny the side of the stack, and a heat exchanger configured sectioned from at least one section, consisting of parallel horizontal pipes, each heat exchanger section is disposed between the racks, and each nozzle manifold and each heat exchanger tube located against inter-shelf racks each gap.

Данный технический результат достигается также тем, что установка дополнительно содержит второй распределительный коллектор, установленный против второго крайнего стеллажа, и его распылители обращены в сторону этого стеллажа; теплообменник снабжен переключателем потока хладагента к основному или дополнительному коллектору; внутри камеры установлен вентилятор, размещенный в зазоре между боковой стенкой камеры и коллектором; внутри камеры установлен вентилятор, размещенный в зазоре между боковой стенкой камеры и крайним стеллажом; установка снабжена автономной термоэлектрической батареей с холодными спаями, соединенными с источником жидкого хладагента. This technical result is also achieved by the fact that the installation further comprises a second distribution manifold mounted against the second extreme rack, and its nozzles are turned towards this rack; the heat exchanger is equipped with a coolant flow switch to the primary or secondary manifold; a fan is installed inside the chamber, located in the gap between the side wall of the chamber and the collector; a fan is installed inside the chamber, located in the gap between the side wall of the chamber and the extreme rack; the unit is equipped with an autonomous thermoelectric battery with cold junctions connected to a source of liquid refrigerant.

Все перечисленные существенные признаки находятся в причинно-следственной связи. All of the essential features listed are in a causal relationship.

Приводимые чертежи иллюстрируют предложенное изобретение. The drawings illustrate the invention.

На фиг.1 схематически показана описываемая установка с двумя стеллажами; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1; на фиг.4 схематически показана та же установка с тремя стеллажами и двумя распределительными коллекторами; на фиг.5 - часть описываемой установки с вентилятором. Figure 1 schematically shows the described installation with two racks; in FIG. 2 is a section along aa of figure 1; figure 3 is a section along BB of figure 1; figure 4 schematically shows the same installation with three racks and two distribution manifolds; figure 5 is a part of the described installation with a fan.

Холодильная установка содержит теплоизолированную камеру 1 и примыкающий к камере источник жидкого хладагента в виде цистерны 2, выполненной по типу сосуда Дюара. Цистерна 2 с помощью трубопровода 3 соединена с теплообменником, выполненным либо из одной секции 4 (как на фиг.1), либо из двух секций 4 (как на фиг.4). Секций может быть и больше. Каждая секция теплообменника состоит из параллельно расположенных горизонтальных труб 5. Трубы всех секций соединены в общий змеевик. Теплообменник (его секции 4) подключен к распределительному коллектору 6. Между теплообменником и коллектором, как правило, расположены дополнительные змеевиковые теплообменные поверхности 7. Внутри камеры установлены параллельно расположенные стеллажи 8 (стеллажей может быть два, три и более). Каждый стеллаж состоит из поярусно расположенных полок 9, на которых размещены замораживаемые продукты или изделия. Распределительный коллектор 6 размещен против крайнего из стеллажей. Предусмотрена установка и дополнительного распределительного коллектора 9 против другого крайнего стеллажа. Каждый коллектор (6, 9) снабжен распылителями 10, обращенными в сторону крайних стеллажей 8. Каждая же горизонтальная труба 5 теплообменника и каждый распылитель 10 коллекторов расположены против межполочных зазоров 11 стеллажей. При этом происходит равномерное замораживание продукта. The refrigeration unit comprises a thermally insulated chamber 1 and a source of liquid refrigerant adjacent to the chamber in the form of a tank 2 made in the form of a Duar vessel. The tank 2 using a pipeline 3 is connected to a heat exchanger made either from one section 4 (as in figure 1), or from two sections 4 (as in figure 4). There may be more sections. Each section of the heat exchanger consists of parallel horizontal pipes 5. The pipes of all sections are connected to a common coil. The heat exchanger (its sections 4) is connected to the distribution manifold 6. Between the heat exchanger and the collector, as a rule, additional coil heat exchange surfaces 7 are located. Inside the chamber there are parallel racks 8 (there can be two, three or more racks). Each rack consists of tiered shelves 9 on which frozen products or products are placed. Distribution manifold 6 is placed against the last of the racks. Installation of an additional distribution manifold 9 is also provided against another extreme rack. Each collector (6, 9) is equipped with atomizers 10 facing the extreme racks 8. Each horizontal pipe 5 of the heat exchanger and each atomizer 10 of the collectors are located against the inter-shelf clearances 11 of the racks. In this case, uniform freezing of the product occurs.

Теплообменник снабжен переключателем потока хладагента к основному 6 или дополнительному 9 коллекторам. Этот переключатель выполнен в виде двух клапанов 12, 13, приводимых в действие пультом управления (не показан). Внутри камеры 1 может быть установлен вентилятор 14, размещенный в зазоре между боковой стенкой 15 камеры и распределительным коллектором 6. Вентилятор 14 может быть расположен также между боковой стенкой 15 и крайним стеллажом 8. На трубопроводе 3 установлен отсечной клапан 16, управляемый датчиком температуры (не показан). Между потолком 16 камеры и стеллажами образован канал 17, в котором и размещены дополнительные змеевиковые теплообменные поверхности 7. Этот канал 17 предназначен для возврата подогретого газа (находящегося в камере) к коллектору 6 (или коллекторам 6,9). В установке предусмотрена термоэлектрическая батарея 18, холодные спаи которой соединены с цистерной 2, в зоне входа трубопровода 3 в камеру. The heat exchanger is equipped with a refrigerant flow switch to the main 6 or additional 9 collectors. This switch is made in the form of two valves 12, 13, actuated by a control panel (not shown). Inside the chamber 1, a fan 14 can be installed, located in the gap between the side wall 15 of the chamber and the distribution manifold 6. The fan 14 can also be located between the side wall 15 and the extreme rack 8. A shut-off valve 16 is installed on the pipeline 3, controlled by a temperature sensor (not shown). Between the ceiling 16 of the chamber and the racks a channel 17 is formed in which additional coil heat exchange surfaces 7 are placed. This channel 17 is designed to return the heated gas (located in the chamber) to the collector 6 (or collectors 6.9). A thermoelectric battery 18 is provided in the installation, the cold junctions of which are connected to the tank 2, in the zone of the pipeline 3 entry into the chamber.

Работает холодильная установка следующим образом. The refrigeration unit operates as follows.

Жидкий хладагент по трубопроводу 3 подается к секциям 4 теплообменника, где происходят испарение и частичный подогрев хладагента. Затем хладагент попадает в теплообменник поверхности 7 и коллекторы 6,9. Дополнительные змеевиковые теплообменные поверхности 7 способствуют более полному подогреву хладагента перед попаданием последнего в распылители 10 либо коллектора 6 (либо коллекторов 6,9). Эжектируемый распылителями газ вместе с охлаждающим его хладагентом проходит в межполочных зазорах 11 первого (по ходу газа) стеллажа 8 и подогревается, одновременно охлаждая продукт. Затем он проходит через первую (по ходу газа) секцию теплообменника, где доохлаждается и поступает на второй стеллаж и т.д. После прохождения межполочного пространства последнего стеллажа 8 основная часть газа возвращается к распределительному коллектору 6, а избыточный газ с расходом, равным расходу хладагента из цистерны 2, выводится из камеры. Liquid refrigerant is piped 3 to the heat exchanger sections 4, where evaporation and partial heating of the refrigerant occur. Then the refrigerant enters the surface heat exchanger 7 and the collectors 6.9. Additional coil heat exchange surfaces 7 contribute to a more complete heating of the refrigerant before it enters the nozzles 10 or collector 6 (or collectors 6.9). The gas ejected by the nebulizers together with the refrigerant cooling it passes in the inter-shelf gaps 11 of the first (along the gas) rack 8 and is heated, while cooling the product. Then it passes through the first (along the gas) section of the heat exchanger, where it cools down and enters the second rack, etc. After passing through the inter-shelf space of the last rack 8, the main part of the gas returns to the distribution manifold 6, and the excess gas with a flow rate equal to the flow rate of the refrigerant from the tank 2 is discharged from the chamber.

Предусмотрен вариант (в основном при количестве стеллажей больше двух), когда установлен дополнительный распределительный коллектор 9, что будет способствовать выравниванию температуры продукта. При этом направление подачи хладагента периодически (с периодом, зависящим от конкретного продукта) меняется с помощью клапанов 12,13. Клапан 3 закрывается (по сигналу датчика) при достижении охлаждаемым газом заданной температуры. An option is provided (mainly when the number of shelves is more than two), when an additional distribution manifold 9 is installed, which will help equalize the temperature of the product. In this case, the direction of supply of the refrigerant periodically (with a period depending on a specific product) is changed using valves 12,13. Valve 3 closes (at the signal of the sensor) when the gas to be cooled reaches the set temperature.

Управление и контроль работы установки могут быть организованы с пульта управления, в котором используется мини ЭВМ, при этом все клапаны (12,13,16) должны иметь электромагнитный привод. Management and control of the operation of the installation can be organized from the control panel, which uses a mini-computer, while all valves (12,13,16) must have an electromagnetic drive.

Установка может быть стационарной или устанавливаться на транспортном средстве. The installation can be stationary or mounted on a vehicle.

Claims

1. A refrigeration unit containing a chamber with refrigerated products or products inside, a source of liquid refrigerant connected to a heat exchanger connected, in turn, to a distribution manifold equipped with sprayers, characterized in that at least two parallel racks are installed inside the chamber shelves placed in each of them for products or products, the distribution manifold is installed against the last of the racks and its nozzles are turned towards this stell and, a heat exchanger configured sectioned from at least one section, consisting of parallel horizontal pipes, each heat exchanger section is disposed between the racks, and each nozzle manifold and each heat exchanger tube located against inter-shelf racks each gap.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the installation further comprises a second distribution manifold mounted against the second extreme rack, and its nozzles are turned to the sides of this rack.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is equipped with a coolant flow switch to the main or additional collector.

4. Installation according to claim 1, characterized in that a fan is installed inside the chamber, located in the gap between the side wall of the chamber and the collector.

5. Installation according to claim 1, characterized in that a fan is installed inside the chamber, located in the gap between the side wall of the chamber and the extreme rack.

6. Installation according to claims 1 to 3, characterized in that the installation is equipped with an autonomous thermoelectric battery with cold junctions connected to a source of liquid refrigerant.