SU661114A1 - Способ охлаждени различных объектов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам охлаждени  различных объектов, предпочтительно дл  кондиционировани  воздуха шахт, рудников, а также объектов, размещенных на морском побережье. Оно .может быть использовано дл  отвода тепла в атомных установках, дл  охлаждени  доменных печей и т. д.

Изобретение при.менимо при наличии холодпого источника плюсовой те.мпературы, например, холодной грунтовой, либо глубинной морской воды.

Известен способ охлаждени  различных объектов, заключающийс  в использовании холодной воды и. и рассолов 1.

Однако вследствие малого холодилыгого зар да охлаждающей воды необходимо дл  обеспечени  заданной холодопроизводительности прокачивать ее значительное количество, что приводит к большим энергозатратам и повын епным диаметрам трубопроводов .

Известен также способ охлаждени  различных объектов, предпочтительно дл  кондиционировани  воздуха в шахтах с помощью циркулирующего по замкнутому конту| )у промежуточно|-о холодоносите.л  с его жидкой и твердой фазами |2|.

Недостатками данного способа  .ч етс  больща  энергоемкость и большие расходы на охлаждение.

Цель изобретени  зак;1ючаетс rs л1еньшении энергоемкости- li умо-ььче.чие расходов на охлаждение путем ,: ьзока П Я

грунтовой ВОД) ПЛИ ГЛубиННОЙ 5OpCf OH ВОДЬК

Указанна  цель .тостигаетс  том, что в качестве промеисуючного хо, одонос1ае. испо.- ьзуют кристаллогидратпую суспснзм) образованную смешением с водок газовых кристаллогидратов, массовое содержапие кристаллогидратов в кгггорой составл ет ift25% , причем в качестве газовых -кристаллогидратов использую-г уг.:1екисльп1 газ, сернистый . .

На фиг. 1 - схема системы конди 1монировани  воздуха в шахтах; на фи1 2 фазова  диаграмма в координатах темпер;:тура--дав .1ение д.ч  гидратной системы уг ,текислота - вода.

Схема системы кондиционировани  воздуха в щахтах дл  осуществлени  предлагаемого способа включает кристаллизйго 1, насос 2, трубопровод 3, плавитель-воздухоохладитель 4 и трубопровод 5. Способ охлаждени  осуществл етс  следующим образом. Смесь гидратообразующего агента в парожидкостном состо нии и воды поступает в кристаллизатор I, в котором поддерживают соответствующие термодинамические услови , способствующие процессу образовани  гидратов. Дл  углекислоты , например, процесс протекает с перемешиванием жидкой фазы при температуре около 7°С и давлении 42 бара. Выдел юща с  при образовании гидратов теплота фазового перехода отводитс  охлаждающей грунтовой водой, имеюпхей температуру около 4°С и циркулирующей в змеевике, встроенном в кристаллизатор. Полученную кристаллогидратную суспензию (смесь воды и 15-20% по массе твердых кристаллогидратов ) при помощи насоса 2 транспортируют по трубопроводу 3 в плавитель-воздухоохладитель 4. Гидротранспорт обусловливаетс  максимальной допустимой в зкостью кристаллогидратной суспензии. Процесс плавлени  гидратов протекает при температуре около 9,5°С. Отдав холод при плавлении гидратов охлаждаемому воздуху, полученна  смесь из воды и жидкого агента но трубопроводу 5 подни.мают на поверхность и возвращают в кристаллизатор 1. На диаграмме представлены процессы транспортировки холода с помощью кристаллогидратной суспензии. Крива  6-7 представл ет собой кривую упругости углекислоты , 8-9-10 - гидратна  крива . Левее ее находитс  область устойчивого состо ни  гидратов, правее ее гидраты не существуют. В точке 9 (верхней инвариантной точке) соответствуют 4 фазы: газообразный и жидкий агент, жидка  вода и твердый гидрат. Присутствие солей в воде смещает гидратную кривую 8-9-10 эквидистантно влево. Каждый процент, напри.мер, поваренной соли в растворе понижает температуру в точке 9 примерно на 0,5°С. Таким образом, положение гидратной кривой дл  соленого раствора 11 -12 можно измен ть соответствующим изменением концентрации соленого раствора . Точка 13- точка образовани  гидратов в кристаллизаторе; точки 13-14 - сжатие кристаллогидратной суспензии в насосе; точки 14-15 - процесс увеличени  давлени  кристаллогидратной суспензии вследствие повыщени  гидростатического уровн  при ее транспортировке на глубину 1000 м. Процесс близок к изотермическому; точки 15-16 - нагрев суспензии в плавителевоздухоохладителе; точка 16 - точка плавлени  гидратов в плавителе-воздухоохладителе; точки 16-17 - процесс понижени  давлени  двух несмесимых жидкостей (углекислоты и воды) при их подъеме на поверхность шахты; точки 17-13 - дросселирование жидкого агента; этот процесс. как протекающий в области влажного пара изображаетс  вдоль кривой упругости. Дросселирование агента необходимо дл  проведени  процесса образовани  гидратов с агентом, наход щемс  в парожидкостном состо нии. Такое выполнение процесса улучшает его кинетические характеристики. Температура точки 13 определ етс  температурой холодного источника и разност ми температур ДТ| и Ati (см. фиг. 2). Д Ti представл ет движущуюс  силу процесса гидратообразовани , равную разности между температурой суспензии в кристаллизаторе и равновесной температурой образовани  гидратов в соленом растворе при том же самом давлении. Обычно Д Ti 1°С. All представл ет разность между температурой суспензии в кристаллизаторе и температурой холодной грунтовой воды. В данном случае Д1| 4°С. Точка 14, характеризующа  окончание процесса сжати  в насосе, расположена, вследствие возникновени  гидравлических потерь в циркул ционной системе, несколько выше точки 17. Таки.м образом, перепад давлений , создаваемый насосом, представл ет сумму потерь давлени  при дросселировании и потерь давлени  на преодоление гидравлических сопротивлений. Создание напора Рг-PI осуществл етс  по закону сообщающихс  сосудов. Давление точки 16 определ етс  высотой столба кристаллогидратной суспензии; температура точки 16 зависит от прин той величины ЛТг и концентрации соленого раствора. Д Та - представл ет движущуюс  силу процесса плавлени  гидратов, равную разности между температурой плав щихс  гидратов и равновесной температурой образовани  гидратов в соленом растворе при том же самом давлении. Обычно дл  высокой скорости плавлени  гидратов достаточно Д Та 1 - 1,5° С. Температура точки 16 и разность температур Д1г при теплопередаче в плавителевоздухоохладителе определ ет температуру охлажденного воздуха. Холодопроизвод щими  вл ютс  процессы подогрева кристаллогидратной суспензии 15-16 и плавлени  гидратов в точке 16. Холодильный зар д 1 кг суспензии достаточно высок и составл ет дл  25% кристаллогидратной суспензии около 22 ккал/кг. Таким образом, в этом способе про.межуточный холодоноситель обладает высоким холодильным зар дом (следовательно, его количество в циркул ционно.м контуре уменьшаетс ). Охлаждение промежуточного холодоносител  и его перевод в твердую фазу производитс  безмашинным холодным источником , имеющим плюсовую температуру. Выбор благопри тного гидратообразующего агента определ етс  температурой