RU2283461C1 - Heat pipe refrigeration plant - Google Patents
Heat pipe refrigeration plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283461C1 RU2283461C1 RU2005106677/06A RU2005106677A RU2283461C1 RU 2283461 C1 RU2283461 C1 RU 2283461C1 RU 2005106677/06 A RU2005106677/06 A RU 2005106677/06A RU 2005106677 A RU2005106677 A RU 2005106677A RU 2283461 C1 RU2283461 C1 RU 2283461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- wick
- covered
- partition
- power
- Prior art date
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 33
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 33
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 4
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для комплексного производства тепла и холода.The present invention relates to refrigeration and can be used for the disposal of secondary thermal energy and low potential thermal energy of natural sources, namely for the integrated production of heat and cold.
Известна теплоэнергетическая установка, содержащая замкнутый циркуляционный контур для хладагента, включающий насос, теплообменник, турбину, конденсатор, ресивер, разомкнутый воздушный контур, в который входят компрессор, турбина и двигатель, причем насос, турбина, компрессор и двигатель размещены на одном валу (а.с. SU 1460554, F 25 B 11/00, F 01 K 23/04, 1989).A heat power installation is known that contains a closed circulation circuit for a refrigerant, including a pump, a heat exchanger, a turbine, a condenser, a receiver, an open air circuit, which includes a compressor, a turbine, and an engine, the pump, turbine, compressor, and engine being located on one shaft (a. S. SU 1460554, F 25
Более близким к предлагаемому изобретению является транспортная турбохолодильная машина, содержащая помещенные в корпус и установленные на одном валу турбину, компрессор, электродвигатель, конденсатор (конденсационную камеру), испаритель (испарительную камеру) и капилляры для дросселирования рабочей жидкости (а.с. SU 1346919, F 25 B 11/00, 1987).Closer to the proposed invention is a transport turbo-refrigeration machine comprising a turbine, a compressor, an electric motor, a condenser (condensation chamber), an evaporator (evaporation chamber) and capillaries for throttling the working fluid (a.s. SU 1346919, placed in a housing and mounted on a single shaft) F 25
Недостатками известной теплоэнергетической установки являются невозможность при ее эксплуатации использования вторичных тепловых энергоресурсов и природных источников низкопотенциального тепла.The disadvantages of the known thermal power plant are the inability during its operation to use secondary thermal energy and natural sources of low potential heat.
Основными недостатками известной турбохолодильной машины являются невозможность утилизации низкопотенциальных вторичных тепловых энергоресурсов, тепловых ресурсов природных источников, громоздкость конструкции и невозможность работы при отсутствии электроэнергии, что сужает область ее применения и в конечном счете снижает ее эффективность.The main disadvantages of the known turbo-refrigeration machine are the inability to utilize low-potential secondary thermal energy resources, the heat resources of natural sources, the bulkiness of the structure and the inability to work in the absence of electricity, which narrows its scope and ultimately reduces its effectiveness.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности холодильной машины.The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of the refrigeration machine.
Поставленная задача реализуется в теплотрубной холодильной машине (ТТХМ), которая содержит расположенные в одном корпусе, разделенные глухой перегородкой силовую и холодильную секции, внутри которых помещены: в силовой секции последовательно соединенные между собой испарительная камера, рабочая камера, конденсационная камера, питательный насос, при этом испарительная камера отделена от рабочей перегородкой с вогнутым перфорированным сепарационным элементом, боковые стенки ее и перегородка изнутри покрыты фитилем, а внутренняя поверхность торцевой стенки выполнена с канавками и покрыта тонким слоем пористого материала, в рабочей камере стены корпуса также покрыты изнутри фитилем, а через стены корпуса силовой и холодильной секций, глухую перегородку и слои фитиля насквозь пропущен вал, на который насажено колесо силовой турбины, помещенной в корпус турбины, сообщающейся с испарительной камерой через паровое сопло, соединенное со стыковочной кромкой вогнутого перфорированного сепарационного элемента и перегородки, а через патрубок мятого пара - с конденсационной камерой, боковые стенки которой также покрыты изнутри фитилем, являющимся продолжением фитиля рабочей камеры, при этом на конец вала со стороны вертикальной наружной стенки силовой секции насажен ротор питательного насоса, который всасывающим отверстием сообщается с резервуаром рабочей жидкости, выполненным в форме цилиндрической трубы, размещенной в толще фитиля, и сообщающийся с ним через поры фитиля на своей наружной поверхности, по центральной оси которого проходит вал, а с испарительной камерой питательный насос соединен напорным трубопроводом, снабженным на конце форсункой; в холодильной секции помещены низкотемпературная испарительная камера, внутренняя поверхность торцевой стенки которой также снабжена канавками и покрыта пористым материалом, и компрессионная конденсационная камера, разделенные между собой в паровом пространстве перегородкой и соединенные по жидкости капиллярами фитиля, покрывающего внутреннюю поверхность боковых стенок холодильной секции и в свою очередь частично покрытого в низкотемпературной испарительной камере кожухом с зазором у торцевой стенки, образующим дроссельную зону, а по пару - компрессором, ротор которого также насажен на вал, напорный патрубок помещен в компрессионную конденсационную камеру, всасывающий патрубок - в низкотемпературную испарительную камеру и снабжен полусферическим перфорированным каплеотбойником.The task is carried out in a heat pipe chiller (TTXM), which contains a power section and a refrigeration section located in the same housing, separated by a blank partition, inside of which are located: in the power section, an evaporation chamber, a working chamber, a condensation chamber, a feed pump are connected in series the evaporation chamber is separated from the working partition with a concave perforated separation element, its side walls and the partition are covered with a wick from the inside, and the inner surface The end wall is made with grooves and covered with a thin layer of porous material, in the working chamber the walls of the case are also covered with a wick from the inside, and a shaft is inserted through the walls of the case of the power and refrigeration sections, the blind partition and the layers of the wick, onto which the wheel of a power turbine mounted in turbine housing, communicating with the evaporation chamber through a steam nozzle connected to the connecting edge of the concave perforated separation element and baffle, and through the nozzle of the crushed steam with condensation an amer, the side walls of which are also covered from the inside with a wick, which is a continuation of the wick of the working chamber, while the rotor of the feed pump is mounted on the shaft end from the side of the vertical outer wall of the power section, which is connected to the working fluid reservoir in the form of a cylindrical pipe placed in the suction hole thicker than the wick, and communicating with it through the pores of the wick on its outer surface, along the central axis of which the shaft passes, and the feed pump is connected to the vaporization chamber by a pressure head a pipe provided with an nozzle at the end; in the refrigeration section there is a low-temperature evaporation chamber, the inner surface of the end wall of which is also provided with grooves and covered with porous material, and a compression condensation chamber, separated by a partition in the vapor space and connected in liquid by capillaries of the wick, which covers the inner surface of the side walls of the refrigeration section and in its the turn of a casing partially covered in a low-temperature evaporation chamber with a gap at the end wall forming a throttle zone and in pairs with a compressor, the rotor of which is also mounted on the shaft, the discharge pipe is placed in a compression condensation chamber, the suction pipe in a low-temperature evaporation chamber and is equipped with a hemispherical perforated droplet eliminator.
На фиг.1 представлена предлагаемая теплотрубная холодильная машина (ТТХМ) в продольном разрезе. На фиг.2 - вид слева относительно фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2, на фиг.5 - увеличение мест А на фиг.1.Figure 1 presents the proposed heat pipe chiller (TTXM) in longitudinal section. Figure 2 is a left view relative to figure 1, figure 3 is a section aa in figure 1, figure 4 is a section bB in figure 2, figure 5 is an increase in the places a in figure .one.
ТТХМ состоит из корпуса 1, разделенного глухой перегородкой 2 на силовую секцию 3 и холодильную секцию 4, внутри которых помещены: в силовой секции по ходу движения пара испарительная камера 5, отделенная перегородкой 6 с вогнутым перфорированным сепарационным элементом 7, боковые стенки которой и перегородка 6 покрыты фитилем 8, а внутренняя поверхность торцевой стенки снабжена канавками 9 и покрыта пористым материалом 10, рабочая камера 11 также покрытая изнутри фитилем 12, отделенным от фитиля 8 перегородкой 6, через стенки силовой и холодильной секций соответственно и слои фитиля 12 насквозь пропущен вал 13, на который насажено колесо силовой турбины 14, помещенной в корпус турбины 15, сообщающийся с испарительной камерой 5 через паровое сопло 16, соединенное со стыковочной кромкой вогнутого перфорированного сепарационного элемента 7 и перегородки 6, а через патрубок мятого пара 17 - с конденсационной камерой 18, внутренняя поверхность стенок которой покрыта тем же фитилем 12, при этом на конец вала 13 со стороны вертикальной наружной стенки корпуса 1 рабочей камеры 11 насажен ротор 19 питательного насоса 20, который всасывающим отверстием сообщается с резервуаром рабочей жидкости 21, представляющим собой полость в форме цилиндрической трубы, размещенной в фитиле 12 и сообщающейся с ним через поры фитиля на своей наружной поверхности, по центральной оси которого проходит вал 13, а с испарительной камерой 5 питательный насос 20 соединен напорным трубопроводом 22, снабженным форсункой 23; в холодильной секции 4 низкотемпературная испарительная камера 24, внутренняя поверхность торцевой стенки которой также снабжена канавками 25 и покрыта пористым материалом 26, и компрессионная конденсационная камера 27, разделенные между собой в паровом пространстве перегородкой 28 и соединенные между собой по жидкости капиллярами фитиля 29, покрывающего внутреннюю поверхность боковых стенок холодильной секции 4 и в свою очередь покрытого в низкотемпературной испарительной камере 24 кожухом 30 с зазором у торцевой стенки, образующим дроссельную зону 31, а по пару - компрессором 32, ротор которого также насажен на вал 13, напорный патрубок 33 помещен в компрессионную конденсационную камеру 27, а всасывающий патрубок 34 - в низкотемпературную испарительную камеру 24 и снабжен полусферическим перфорированным каплеотбойником 35.TTXM consists of a
В основе работы силовой секции 3 предлагаемого ТТХМ лежит основной цикл паросиловой установки - цикл Ренкина, согласно которому положительная работа расширения пара в турбине значительно превышает отрицательную работу насоса по сжатию конденсата холодильной секции 4, положен холодильный цикл паровой компрессионной холодильной установки, согласно которому для ее работы необходима затрата определенного количества внешней энергии (И.Н.Сушкин. Теплотехника. - Москва: Металлургия, 1973 (1), с.117, с.127) и высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты), адиабатная зона (переноса теплоты) и зона конденсации (отвода теплоты), покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью - переносчиком теплоты, в качестве которой используются вода, спирты, хладоны, жидкие металлы и т.д. (В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. -Минск: Высшая школа, 1988 (2), с.106).The work of the
Предлагаемая ТТХМ работает следующим образом.The proposed TTXM works as follows.
Предварительно перед началом работы из камер 5, 11, 18 силовой секции 3, камер 24, 27 холодильной секции 4 ТТХМ удаляют воздух и отдельно закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред (например, воду), в испарительную камеру 5 и совместно в рабочую и конденсационную камеры 11 и 18 соответственно (штуцеры для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1 не показаны) в количестве, достаточном для заполнения объема пор фитилей 8 и 11, покрытия 10 и канавок 9, резервуара рабочей жидкости 21 и насоса 20 с напорным трубопроводом 22, хладон - в камеры 24 и 27 соответственно, после чего корпус 1 ТТХМ устанавливают таким образом, чтобы испарительная камера 5 контактировала с горячей средой (например, отработавшими газами), а конденсационная камера 18 - с нагреваемой средой (например, воздухом), низкотемпературная испарительная камера 24 - с охлаждаемой средой (например, воздухом), компрессионная конденсационная камера 27 - с нагреваемой средой. В результате нагрева торца испарительной камеры 5 силовой секции 3 происходит испарение рабочей жидкости в канавках 9 и пористом материале 10, который предотвращает образование паровой пленки на внутренней поверхности торца и таким образом интенсифицирует процесс испарения (Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990 (3), с.22), образуется пар, создается давление в испарительной камере 3, полученный пар, проходя через вогнутый перфорированный сепарационный элемент 7, освобождается от уносимых капель рабочей жидкости и через сопло 16 поступает на лопатки колеса силовой турбины 14, вращая его совместно с валом 13, который сообщает вращательное движение ротору 19 питательного насоса 20 и ротору компрессора 32 холодильной секции 4, в результате чего в корпусе турбины 15 происходит изоэнтропное теплопадение пара с одновременным снижением его температуры и давления (1, с.331), после чего отработавший пар через патрубок мятого пара 17 попадает в конденсационную камеру 18, давление в которой значительно меньше, чем в испарительной камере 5, конденсируется там за счет контакта наружной поверхности камеры 18 с нагреваемой средой, после чего образовавшийся конденсат всасывается порами фитиля 12 и под воздействием капиллярных сил и разрежения, создаваемого насосом 20, адиабатно (3, с.106) транспортируется в резервуар рабочей жидкости 21, откуда насосом 20 через напорный трубопровод 22 и форсунку 23 под давлением, величина которого определяется рабочим давлением пара в испарительной камере 5, рабочая жидкость разбрызгивается по поверхности пористого материала 10, поглощается им, поступает в канавки 9, где происходит вышеописанный процесс испарения, пар освобождается от капель рабочей жидкости на сепарационном элементе 7 и далее через сопло 16 попадает на лопатки колеса турбины 14, а капли рабочей жидкости, большая часть которых за счет кривизны сепарационного элемента 7 отбрасывается на поверхность фитиля 8, поглощаются им и совместно с неиспарившимися каплями, поступающими из форсунки 23, за счет капиллярных сил движутся в испарительную часть камеры 5, как в обычной тепловой трубе. Одновременно в холодильной секции 4 в результате работы компрессора 32, который снижает давление в низкотемпературной испарительной камере 24, и контакта испарительной камеры с охлаждаемой средой происходит испарение при небольшом давлении и соответственно низкой температуре хладона, в результате чего происходит охлаждение охлаждаемой среды, в результате повышения давления в компрессионной конденсационной камере 27 и контакта ее с нагреваемой средой происходит конденсация паров хладона при повышенном давлении и соответственно повышенной температуре, в результате чего происходит нагрев нагреваемой среды, а образовавшийся конденсат всасывается капиллярами фитиля 29 и под действием капиллярных сил и разности давлений в камерах 24 и 27 поступает в дроссельную зону 31, откуда дросселируется, снижая свое давление, на испарительную поверхность низкотемпературной испарительной камеры 24, после чего вышеописанный процесс повторяется.Before starting work from the
Таким образом, предлагаемый ТТХМ обеспечивает возможность получения тепла и холода за счет утилизации вторичных тепловых энергоресурсов различного потенциала (энергии сбросных вод, отходящих газов и т.д.), тепловых ресурсов природных источников (энергии солнца, воды и т.д.), что обеспечивает его высокую эффективность в самых различных ситуациях.Thus, the proposed TTXM provides the possibility of obtaining heat and cold by utilizing secondary thermal energy resources of various potentials (energy from waste water, exhaust gases, etc.), heat resources from natural sources (energy from the sun, water, etc.), which provides its high efficiency in the most various situations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005106677/06A RU2283461C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Heat pipe refrigeration plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005106677/06A RU2283461C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Heat pipe refrigeration plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2283461C1 true RU2283461C1 (en) | 2006-09-10 |
Family
ID=37112956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005106677/06A RU2283461C1 (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Heat pipe refrigeration plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2283461C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320939C1 (en) * | 2006-10-09 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Cooling machine including several heat pipes |
| RU2406945C2 (en) * | 2008-10-29 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Thermal-pipe steam-ejector cooling machine |
| RU2489575C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Steam turbine solar thermal pipe plant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1346919A1 (en) * | 1985-12-20 | 1987-10-23 | Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности | Transportation turbine refrigerating machine |
| WO1987007936A1 (en) * | 1986-06-17 | 1987-12-30 | Automotive Products Plc | Air conditioning unit |
| SU1460554A1 (en) * | 1987-05-29 | 1989-02-23 | Предприятие П/Я В-8516 | Central heating and power plant |
| US5725049A (en) * | 1995-10-31 | 1998-03-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Capillary pumped loop body heat exchanger |
-
2005
- 2005-03-09 RU RU2005106677/06A patent/RU2283461C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1346919A1 (en) * | 1985-12-20 | 1987-10-23 | Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности | Transportation turbine refrigerating machine |
| WO1987007936A1 (en) * | 1986-06-17 | 1987-12-30 | Automotive Products Plc | Air conditioning unit |
| SU1460554A1 (en) * | 1987-05-29 | 1989-02-23 | Предприятие П/Я В-8516 | Central heating and power plant |
| US5725049A (en) * | 1995-10-31 | 1998-03-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Capillary pumped loop body heat exchanger |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320939C1 (en) * | 2006-10-09 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Cooling machine including several heat pipes |
| RU2406945C2 (en) * | 2008-10-29 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Thermal-pipe steam-ejector cooling machine |
| RU2489575C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Steam turbine solar thermal pipe plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1068119A (en) | Process and equipment for transforming heat at a relatively low temperature into power or energy | |
| CN101307965B (en) | Integrated absorption refrigeration and dehumidification system | |
| US6282917B1 (en) | Heat exchange method and apparatus | |
| CN102257343B (en) | Cooling tower apparatus and method with waste heat utilization | |
| US20070256430A1 (en) | Water extraction from air and desalination | |
| US3913351A (en) | Air conditioning system having reduced driving requirement | |
| MXPA05002848A (en) | Receiver-dryer for improving refrigeration cycle efficiency. | |
| JP2012510601A (en) | Cooling method and cooling device | |
| CN113272527B (en) | Heat pump device and district heating network comprising a heat pump device | |
| CN102679639A (en) | Heat pump set of freon evaporating oil cooler for recycling heat emitted from screw compressor oil cooler | |
| RU2287709C2 (en) | Heat pipe engine | |
| CN202382475U (en) | Refrigerating and heating device with opened refrigerating system | |
| RU2320879C1 (en) | Coaxial-face thermal tube engine | |
| RU2283461C1 (en) | Heat pipe refrigeration plant | |
| RU2366821C1 (en) | Heat-pipe axial engine | |
| RU2320939C1 (en) | Cooling machine including several heat pipes | |
| RU2339821C2 (en) | Multi-heat-pipe engine | |
| RU2320878C1 (en) | Coaxial thermal tube engine | |
| RU2449134C2 (en) | Steam turbine multiheat-pipe plant | |
| RU2352792C1 (en) | Multi-pipe heat and power plant | |
| RU2371612C1 (en) | Heat-tube pump | |
| Riffat et al. | Rotary heat pump driven by natural gas | |
| GB2241774A (en) | A rotary absorption cycle heat machine | |
| RU2368793C1 (en) | Heat-pipe jet engine | |
| RU2406945C2 (en) | Thermal-pipe steam-ejector cooling machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070310 |