EA012195B1 - Устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины торгового оборудования - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к системам оттаивания холодильных витрин с приборами непосредственного охлаждения, предпочтительно низкотемпературного торгового холодильного оборудования, низкозамерзающими теплоносителями. Устройство содержит соединенные между собой тепловой аккумулятор с низкозамерзающим теплоносителем, насос циркуляции низкозамерзающего теплоносителя, рекуперативный теплообменник и элементы подвода тепла к теплообменной поверхности испарителя витрины, днищу витрины и сливному трубопроводу. Элементы подвода тепла выполнены в виде двух секций, первая из которых установлена в испарителе воздухоохладителя и находится в тепловом контакте с его теплообменной поверхностью, а вторая секция установлена в днище витрины рядом со сливным трубопроводом. Обе секции соединены с тепловым аккумулятором. Устройство обеспечивает сокращение времени оттаивания и затрат электроэнергии.

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам оттаивания воздухоохладителя системы непосредственного охлаждения холодильных витрин, предпочтительно низкотемпературного торгового холодильного оборудования низкозамерзающими теплоносителями.

Преимущественное использование - в крупных супер- и гипермаркетах, где предусмотрено оттаивание воздухоохладителей одновременно нескольких витрин.

Оттаивание снеговой шубы с поверхности охлаждающих приборов низкотемпературных холодильных витрин торгового холодильного оборудования в большинстве случаев осуществляют электронагревателями. Менее распространен способ оттаивания горячим хладагентом, который в парообразном состоянии направляют непосредственно из компрессора в трубки испарителя, покрытого снеговой шубой.

1. Трубчатые электронагреватели встраивают в отверстия ребер, в трубы воздухоохладителя или располагают рядом с ним. Способ очень прост в осуществлении, но требует значительных затрат электроэнергии, что в настоящее время является серьезным недостатком. Кроме того, качество оттаивания оставляет желать лучшего из-за неравномерного прогрева испарителя (проблемы теплового контакта между испарителем и электронагревателем), что вынуждает раз в месяц проводить генеральное оттаивание с применением теплой воды.

2. Горячий пар хладагента отдает свою теплоту холодному испарителю и вследствие этого конденсируется. Жидкий хладагент может попасть в компрессор и вызвать его повреждение. Но даже при незначительных забросах жидкого хладагента в картер компрессора, не вредящих самому компрессору, наблюдается разжижение смазочного масла, находящегося в картере, и снижение его смазочных свойств. При этом срок службы компрессора резко сокращается. Для предотвращения этого к жидкости подводят тепло, используя мощные электрические нагреватели или тепловые аккумуляторы. Недостатком этой системы является также сложность изготовления теплового аккумулятора.

3. В рассольных системах для нагрева теплоносителя используется отдельный замкнутый контур с тем же теплоносителем, что и в основном холодопередающем контуре. Теплоноситель отдельного контура нагревают с помощью специального подогревателя (бойлера) и небольшого центробежного насоса, перекачивающего горячий теплоноситель через систему батарей, подлежащих оттаиванию, минуя испаритель. В связи с хорошим тепловым контактом между поверхностью батарей и нагретым теплоносителем время оттайки сводится к минимуму. Однако в системах оттаивания низкотемпературных витрин, где используются воздухоохладители непосредственного охлаждения, невозможно осуществить прямое использование оттаивания воздухоохладителя путем пропуска через его секции, нагретого теплоносителя. Эти секции заняты хладагентом, а смешивание хладагента с теплоносителем недопустимо.

Предлагаемое устройство оттаивания воздухоохладителя может быть применено не только в витринах низкотемпературного торгового холодильного оборудования, но и в среднетемпературных витринах как с индивидуальным холодильным агрегатом, так и с многокомпрессорным агрегатом центрального холодоснабжения. Предложенное устройство оттаивания воздухоохладителя позволяет значительно сократить время оттаивания (до 6-10 мин вместо 20-30 мин) и сократить затраты электроэнергии за счет использования тепла системы для подогрева низкозамерзающего теплоносителя и сравнительно малого электропотребления насосом.

Предшествующий уровень техники

Из источников научно-технической и патентной информации известен ряд способов и устройств оттаивания теплопередающей поверхности приборов охлаждения непосредственного и рассольного охлаждения низкотемпературного торгового холодильного оборудования: электронагревателями, горячими парами хладагента, низкозамерзающими теплоносителями, например растворами солей, гликолевыми, кремнийорганическими теплоносителями, фторорганическими теплоносителями (см. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер. с английского. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 г., стр. 448-445; Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. Справочник 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989, стр. 301, 473 - 482; Гоголин А.А., Колотий Ю.Н. Оттаивание воздухоохладителей. - М., ЦНИИТЭИИмясомолпром, 1972 г.; Оттаивание воздухоохладителей. - В сб.: «Холодильная промышленность и транспорт». - М.: ЦИИИТЭИмясомолпром, 1969 г., вып.8).

Анализируя аналоги из вышеуказанных источников, можно отметить следующее. Оттаивание низкотемпературных холодильных витрин торгового холодильного оборудования в большинстве случаев осуществляют горячими парами хладагента либо электронагревателями.

Устройство оттаивания трубчато-ребристых воздухоохладителей горячим паром хладагента, нагнетаемым компрессором в воздухоохладитель, включает нагнетательный трубопровод с байпасной линией и электромагнитным клапаном. Когда электромагнитный вентиль открывается, горячий пар, минуя конденсатор, поступает в воздухоохладитель. Оттаивание осуществляется горячим паром хладагента, который отдает свою теплоту холодному воздухоохладителю и конденсируется. Это устройство оттаивания имеет ряд недостатков. Во время оттаивания количество горячего пара, подаваемого компрессором, ограничено, так как в испарителе конденсируется и остается большая часть жидкости, а меньшее количество хладагента возвращается в компрессор для рециркуляции. Более серьезный недостаток - жидкий хладагент может попасть в компрессор и вызвать его повреждение. Для предотвращения этого к жидкости

- 1 012195 подводят тепло, используя мощные электрические нагреватели или тепловые аккумуляторы. Недостатком этой системы является также сложность изготовления теплового аккумулятора.

Для оттаивания инея с приборов охлаждения в рассольных системах (с промежуточным теплоносителем) с температурой в охлаждающих приборах около -40°С применяют низкозамерзающие теплоносители - растворы солей, гликолевые, кремнийорганические и фторорганические жидкости. Системы оттаивания со стороны промежуточного теплоносителя выполняют большей частью замкнутыми, с воздухоохладителями, закрытого типа, в которых теплоноситель не соприкасается с воздухом. При использовании низкозамерзающего теплоносителя для оттаивания его помещают в теплоизолированную емкость с ТЭНами, а при наличии на объекте круглогодичного источника тепла (горячей воды, пара) вместо ТЭНов в емкость с теплоносителем устанавливают змеевики, по которым циркулирует горячая вода или пар. Теплоноситель, нагретый до температуры 30-40°С, насосом перекачивают в подлежащие оттаиванию батареи или подают его внутрь труб воздухоохладителя (см. Червяков С.С., Кулаковский А.И. Основы холодильного дела: Учеб. Пособие для СПТУ - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1988, стр. 54, 62, а также Канторович В.И., Явнель Б.К. Устройство, эксплуатация, монтаж и ремонт холодильных установок. Учебник: - М.: Изд. Торговой литературы, 1960, стр. 204 - 206).

Для оттаивания инея с приборов охлаждения в рассольных системах используется отдельный замкнутый контур с тем же теплоносителем, что и в основном холодопередающем контуре. Теплоноситель отдельного контура нагревают с помощью специального подогревателя (бойлера), а небольшой центробежный насос перекачивает горячий теплоноситель через систему батарей, подлежащих оттаиванию, минуя испаритель. В связи с хорошим тепловым контактом между поверхностью батарей и нагретым теплоносителем, время оттайки сводится к минимуму.

В системах оттаивания низкотемпературных витрин, где используются воздухоохладители системы непосредственного охлаждения, невозможно осуществить прямое использование оттаивания воздухоохладителя путем пропуска через его секции нагретого теплоносителя. Эти секции заняты хладагентом, а смешивание хладагента с теплоносителем недопустимо. Поэтому оттайку низкотемпературных витрин осуществляют ТЭНами.

В низкотемпературных витринах оттаивание оребренных воздухоохладителей осуществляют с помощью электронагревателей (ТЭНов). Нагревают не только теплообменную поверхность воздухоохладителя, но также днище витрины и сливной трубопровод. Трубчатые электронагреватели встраивают в отверстия ребер, в трубы воздухоохладителя или располагают рядом с ними. Цикл оттаивания начинают при закрытии электромагнитного вентиля на жидкостном трубопроводе, в результате чего воздухоохладитель опорожняется, а затем компрессор останавливается. Одновременно включаются электронагревательные элементы воздухоохладителя, днища и сливного трубопровода. Вентиляторы выключаются, чтобы теплый воздух не поступал в охлаждаемое пространство. После полного оттаивания воздухоохладителя, днища и сливного трубопровода электронагреватели отключаются, электромагнитный вентиль на жидкостном трубопроводе открывается, включается компрессор, вентиляторы и вся установка переходит на режим охлаждения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины, выполненное из ТЭНов. В специальные прорези, выполненные в испарителе, установлены трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы), такие же элементы установлены на днище и возле сливного трубопровода витрины (Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. Справочник - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989, стр.301).

Данное устройство выбрано нами в качестве прототипа. Прототип и заявляемое изобретение имеют общие признаки:

наличие конструктивных элементов подвода тепла к теплообменной поверхности испарителя воздухоохладителя, днищу витрины и сливному патрубку (у прототипа это ТЭНы);

элементы подвода тепла находятся в тепловом контакте с теплообменной поверхностью испарителя воздухоохладителя, с днищем и со сливным трубопроводом.

Недостаток оттаивания ТЭНами заключается в плохом их тепловом контакте с трубчатой поверхностью испарителя воздухоохладителя (в основном, точечный тепловой контакт). В связи с этим время оттайки составляет 20-30 мин, несмотря на высокую температуру нагрева ТЭНов (150-200°С). Как следствие, при оттаивании значительно повышается температура в охлаждаемом объеме, что, в свою очередь, приводит к сравнительно продолжительной обработке замороженных продуктов отепленным воздухом. Кроме того, имеют место дополнительные затраты электроэнергии, расходуемой как ТЭНами для подогрева при оттаивании, так и холодильным агрегатом для последующего охлаждения рабочего объема.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения поставлена задача создать усовершенствованное устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины торгового оборудования, в котором путем введения дополнительных узлов, а также иного выполнения отдельных источников подвода тепла возможно обеспечить сокращение времени оттаивания и затрат электроэнергии при оттаивании воздухоохладителя низкотемпературных витрин, прилавков торгового холодильного оборудования супер- и гипермаркетов.

Поставленная задача решена в устройстве оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины

- 2 012195 торгового оборудования, включающее элементы подвода тепла к теплообменной поверхности испарителя воздухоохладителя, к днищу витрины и к сливному трубопроводу, тем, что оно дополнительно снабжено тепловым аккумулятором с низкозамерзающим теплоносителем, насосом циркуляции низкозамерзающего теплоносителя и рекуперативным теплообменником, воспринимающим теплоту сжатого холодильного агента, а элементы подвода тепла выполнены в виде двух дополнительных секций, первая из которых установлена в испарителе воздухоохладителя и находится в тепловом контакте с его теплообменной поверхностью, а вторая дополнительная секция установлена в днище витрины рядом со сливным трубопроводом, при этом обе дополнительные секции соединены с тепловым аккумулятором.

Кроме того, теплообменная поверхность первой дополнительной секции выполнена конструктивно идентичной с теплообменной поверхностью испарителя воздухоохладителя.

Новым в заявляемом изобретении является то, что устройство дополнительно снабжено тепловым аккумулятором с низкозамерзающим теплоносителем;

насосом циркуляции низкозамерзающего теплоносителя;

рекуперативным теплообменником, воспринимающим теплоту сжатого холодильного агента.

Новизна заявляемого изобретения состоит также и в том, что элементы подвода тепла выполнены в виде двух дополнительных секций, месте их размещения и схеме соединения между собой известных и новых узлов.

Из источников патентной и научно-технической информации не известны устройства оттаивания воздухоохладителей низкотемпературных витрин торгового холодильного оборудования супер- и гипермаркетов, в которых элементы подвода тепла для оттаивания испарителя воздухоохладителя выполнены в виде двух дополнительных секций, первая из которых установлена в испарителе, конструктивно идентична секциям испарителя и находится в тепловом контакте с его теплообменной поверхностью, а вторая - в днище витрины и рядом со сливным трубопроводом;

обе секции соединены линией оттаивания с тепловым аккумулятором с низкозамерзающим теплоносителем;

тепловой аккумулятор соединён линиями циркуляции теплоносителя с циркуляционным насосом для подогрева теплоносителя в рекуперативном теплообменнике сжатыми компрессором парами холодильного агента и направления нагретого теплоносителя в обе дополнительных секции.

Все эти отличия характеризуют заявляемое устройство оттаивания новой совокупностью признаков по сравнению с известными техническими решениями в науке и технике, сообщающих объекту изобретения новые свойства и создающие положительный эффект.

Новые свойства заключаются в следующем. Поскольку одна секция имеет хороший тепловой контакт с теплообменной поверхностью испарителя, в силу конструктивного единства весь испаритель прогревается быстро и равномерно. Нагрев теплоносителя осуществляется горячим паром холодильного агента, т.е. бросовым теплом.

Положительный эффект заключается в сокращении времени оттайки (до 6-10 мин) и затрат электроэнергии за счет сравнительно малого электропотребления насосом.

Краткое описание чертежей

Предлагаемое устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины торгового оборудования представлено на чертежах, где фиг. 1 - принципиальная схема устройства; фиг. 2 - вид витрины в разрезе.

Вариант осуществления изобретения

Устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины торгового оборудования содержит соединенные между собой технологическими трубопроводами:

компрессор 1, рекуперативный теплообменник 2, насос циркуляции низкозамерзающего теплоносителя 3, тепловой аккумулятор с низкозамерзающим теплоносителем 4, конденсатор 5, ресивер 6, терморегулирующий вентиль 7, воздухоохладитель с вентиляторами и испарителем 8, испаритель воздухоохладителя, с трубчато ребристой теплообменной поверхностью 9, первую дополнительную секцию оттаивания испарителя воздухоохладителя 10, вторую дополнительную секцию оттаивания днища и сливного трубопровода витрины 11, электромагнитные клапаны 12, 13, 14, 15, линию оттаивания 16, линию циркуляции теплоносителя, для его подогрева 17, днище витрины 18, сливной трубопровод 19.

Обычно при автоматизации процесса оттаивания воздухоохладителя витрин торгового холодильно

- 3 012195 го оборудования оттаивание проводится поочередно через равные промежутки времени по сигналу электронных блоков в соответствии с заданной программой.

Оттаивание воздухоохладителя холодильной витрины низкотемпературного торгового холодильного оборудования по предложенной системе осуществляется следующим образом.

В режиме охлаждения электронный блок (на чертеже не показан) включает компрессор 1 холодильного агрегата, открывает электромагнитные клапаны 12 и 15 при непрерывно работающем насосе циркуляции низкозамерзающего теплоносителя 3. Сжатый пар хладагента подается компрессором 1 в рекуперативный теплообменник 2, где сжатый холодильный агент компрессором 1 отдает тепло низкозамерзающему теплоносителю, подаваемому насосом циркуляции низкозамерзающего теплоносителя 3 из теплового аккумулятора с низкозамерзающим теплоносителем 4 через открытый электромагнитный клапан 13. Нагретый раствор из рекуперативного теплообменника 2 через открытый электромагнитный клапан 14 возвращается в тепловой аккумулятор с низкозамерзающим теплоносителем 4. Хладагент из рекуперативного теплообменника 2 направляется в конденсатор 5, а затем в ресивер 6. В процессе охлаждения на трубчато-ребристой поверхности испарителя 9 воздухоохладителя 8 образуется снеговая шуба, а днище витрины 18 и сливной трубопровод 19 обрастают льдом.

При оттаивании воздухоохладителя 8 электронный блок отключает компрессор 1, вентиляторы воздухоохладителя 8, закрывает электромагнитные клапаны 13, 14, открывает электромагнитные клапаны 12 и 15, и нагретый теплоноситель из теплового аккумулятора 4 по линии оттаивания 16 поступает в первую 10 и вторую 11 дополнительные секции воздухоохладителя 8. Снеговая шуба тает в результате теплообмена между испарителем 9 и первой дополнительной секцией 10 благодаря высокой теплопроводности ребер трубчатой поверхности испарителя 9. Вторая дополнительная секция 11 обогревает днище витрины 18 и сливной трубопровод 19. Талая вода с воздухоохладителя стекает в днище витрины 18, соединяясь с оттаявшей водой сливного трубопровод 19, и направляется в канализацию. Время оттайки составляет 6-10 мин. При повышении температуры теплообменной поверхности испарителя 9 дополнительных секций 10 и 11 до 4-5°С, электронный блок выключает электромагнитные клапаны 12, 15, включает компрессор 1, вентиляторы, открывает электромагнитные клапаны 13, 14, и витрина переходит вновь в режим охлаждения. В дальнейшем описанная последовательность действий повторяется.

Промышленная применимость

Предлагаемое устройство оттаивания воздухоохладителя низкотемпературных витрин может быть так же применено и в системах непосредственного охлаждения среднетемпературного торгового холодильного оборудования как с индивидуальным холодильным агрегатом, так и с многокомпрессорным агрегатом.

Устройство оттаивания позволяет значительно сократить время оттаивания до 6-10 мин (по сравнению с 20-30 мин при оттаивании ТЭНами) и сократить затраты электроэнергии за счет использования внутреннего тепла устройства для подогрева низкозамерзающего теплоносителя и сравнительно малого электропотребления насосом.

Claims (2)

1. Устройство оттаивания воздухоохладителя холодильной витрины торгового оборудования, включающее соединенные между собой технологическими трубопроводами компрессорноконденсаторный агрегат, воздухоохладитель с трубчато-ребристой поверхностью, отдельные источники подвода тепла к теплообменной поверхности воздухоохладителя, днищу витрины и сливному трубопроводу, а также электромагнитные клапаны, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено тепловым аккумулятором с низкозамерзающим теплоносителем, насосом циркуляции низкозамерзающего теплоносителя и рекуперативным теплообменником, а отдельные источники подвода тепла выполнены в виде двух дополнительных секций, первая из которых установлена в испарителе воздухоохладителя и находится в тепловом контакте с его теплообменной поверхностью, а вторая дополнительная секция установлена в днище витрины рядом со сливным трубопроводом, при этом обе дополнительные секции соединены с тепловым аккумулятором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменная поверхность первой дополнительной секции выполнена конструктивно идентичной с теплообменной поверхностью испарителя воздухоохладителя.