Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11387
.pdf
ограничивать такой поток до очень малого количества. Это связано с тем, что поток газообразного хладагента
из области высокого давления в область низкого давления системы приводит к снижению производительности
и эффективности холодильной системы.
Поплавковый клапан полностью отвечает всем этим требованиям к контролю потока хладагента, но является
дорогостоящим из-за того, что требует наличия множества довольно точных подвижных частей. Было
предпринято стремление избежать использования поплавковых клапанов путем замены их небольшим
отверстием, рядом отверстий или проточной трубкой, которая может представлять собой спирально
свернутую капиллярную трубку. Однако эти устройства предложенной выше конструкции не полностью
отвечают требованиям холодильной установки. Следует понимать, что под термином «трубка» мы
подразумеваем канал, длина которого значительно превышает его диаметр, тогда как термин «отверстие»
используется для обозначения канала, который короче по сравнению с его диаметром. Разница давлений
между конденсатором и испарителем изменяется в соответствии с температурой конденсатора, и если
конденсатор охлаждается воздухом, эта разница давлений Температура изменяется в соответствии с
температурой воздуха, циркулирующего над поверхностью конденсатора.
При использовании трубок для измерения расхода, как было предложено ранее, поток жидкого хладагента 8
через них изменяется прямо пропорционально разности давлений между входным и выходным концами
трубки, и, следовательно, скорость потока жидкого хладагента прямо пропорциональна изменению давления
85 в конденсаторе или на стороне высокого давления системы. При использовании отверстий поток жидкого
хладагента изменяется только как квадратный корень из разности давлений между конденсатором 90 и
испарителем, и это вызывает лишь небольшое изменение потока в диапазоне изменений давления в
конденсаторе, получаемых в обычных условиях эксплуатации. Однако серьезным недостатком использования
трубок для измерения расхода и отверстий предложенной ранее конструкции является то, что после того, как
жидкий хладагент прошел из конденсатора в испаритель, газообразный хладагент протекает через эти 10
(устройства) с такой скоростью, что это значительно ухудшает производительность и эффективность систем.
Целью изобретения является обеспечение потока Управляющая трубка, обладающая такими
характеристиками, что при различных перепадах давления между входным и выходным концами будет
наблюдаться лишь небольшое изменение концентрации жидкого хладагента.
Еще одной целью изобретения является создание трубки, регулирующей поток, которая позволит обеспечить
необходимый поток жидкого хладагента и в значительной степени предотвратит поток газообразного
хладагента через трубку, когда жидкость не течет.
Согласно нашему изобретению, мы предлагаем компрессорный холодильный аппарат, использующий
сжижаемый газообразный хладагент и имеющий конденсатор и испаритель, а также средства для
регулирования потока хладагента из конденсатора в испаритель, причем указанные средства включают
трубку с внутренним диаметром, таким, что жидкий хладагент будет проходить через трубку с турбулентным
потоком, равным или очень близким к его критической скорости (как определено ниже) при наименьшей
разности рабочих давлений между конденсатором и испарителем.
Для лучшего понимания изобретения можно обратиться к прилагаемому чертежу, на котором фиг. 1
представляет собой боковой вид, частично в разрезе, холодильной машины, воплощающей изобретение, а
фиг. 2 — продольный разрез усовершенствованного устройства регулирования потока.
На фиг. 1 показан бытовой холодильный агрегат, снабженный устройством регулирования потока,
воплощающий изобретение. В этом агрегате двигатель и компрессор расположены в корпусе 10,
установленном на основании 11, а конденсатор 12 с воздушным охлаждением поддерживается вокруг корпуса
с масляными тепловыми ребрами 13. Газообразный хладагент сжимается в корпусе 10, выходит через
соединение 14 в конденсатор, где охлаждается и испаряется, и оттуда проходит через ресивер 14a,
устройство регулирования потока 15 и трубку 16 в затопленный испаритель 17, расположенный внутри
холодильной камеры (не показана). Жидкий хладагент испаряется в испарителе в камере, а затем
возвращается в компрессор через всасывающую трубку 19 из коллектора 20 испарителя.
В соответствии с изобретением мы используем трубку 21, показанную на фиг. 2, для регулирования потока
хладагента из конденсатора в испаритель. Эта трубка имеет такие размеры, чтобы обеспечить лишь
небольшое изменение потока жидкого хладагента из конденсатора в испаритель, а также ограничить поток
газообразного хладагента, когда через нее не проходит жидкость.
Когда жидкость течет по трубе постоянного диаметра, скорость потока прямо пропорциональна разности
давлений по обе стороны трубы до тех пор, пока скорость потока не увеличится до значения, известного как
«критическая скорость». При достижении критической скорости характер потока в трубе меняется с
обтекаемого на турбулентный.
При дальнейшем увеличении давления скорость потока уже не возрастает прямо пропорционально давлению,
а изменяется как некоторое значение, меньшее единицы, и стремится к квадратному корню.
В гидравлике известно, что если после того, как скорость потока жидкости 75 в трубе увеличилась до
турбулентной или критической точки, скорость затем уменьшается, турбулентность будет продолжаться до
тех пор, пока не будет достигнута некоторая меньшая скорость, при которой поток снова станет линейным.
Другими словами, существует промежуток между нижней критической скоростью и верхней критической
скоростью, в пределах которого может наблюдаться либо турбулентное, либо линейное течение. Следует
понимать, что критическая скорость 85, на которой основано настоящее изобретение, является «верхней»
критической скоростью.
Таким образом, мы предлагаем трубку для циркуляции хладагента в холодильной системе, в которой такая
критическая скорость или турбулентный поток жидкого хладагента возникает на самом низком уровне или
вблизи него в диапазоне разности давлений между конденсатором и испарителем из-за обычных колебаний
температуры конденсатора. Жидкий хладагент протекает через эту трубку с небольшим изменением скорости
потока при изменении разности давлений, и любые существенные потери из-за потока газообразного
хладагента исключаются, когда через трубку не протекает жидкость. В случае использования в системе
какого-либо конкретного хладагента, известны требуемая скорость потока и минимальная разность давлений
для системы, а также вязкость жидкого хладагента. Поскольку эти значения известны, сначала определяется
диаметр трубки, который обеспечит критическую скорость хладагента, равную скорости, необходимой для
подачи в испаритель. Зная минимальную рабочую разность давлений между сторонами высокого и низкого
давления, рассчитывается длина трубки определенного диаметра, которая будет обеспечивать подачу при
критической скорости. Скорость — это количество жидкости, необходимое системе, в 11 раз превышающее
требуемое.
ПРИМЕР.
РАСЧЕТ или Fi Vow Tu BE ro R ХОЛОДИЛЬНИК С МЕТИЛФОРМИАТОМ.
Д.&ТА:
Производительность машины: 500 БТЕ в час. Минимальная температура конденсатора: 75 °F.
Температура испарителя 25 °F.
Средняя температура жидкости в трубке (приблизительно) 68 °F.
Свойства метилформиата (HCOOCE): удельная плотность 975 при 680 °F.
Вязкость 0,05 пуаз = 0,0033615 фунт-секунд на фут².
410,684 41 U,684 Удельная теплоемкость жидкости в диапазоне температур от 55 до 840 °F = 515 БТЕ на фунт
на 0,5 °F.
Скрытая теплота испарения = (232 5-0 311 T) БТЕ на фунт.
(T = температура в градусах Фаренгейта от 0 до 1700) АНАЛИЗ:
Испаритель должен поглощать 500 БТЕ в час при температуре 256 °F.
Скрытая теплота = 232 5-, 311 X 25.
= 224 7 Btul на фунт.
Но жидкость охлаждается с 750 до 250, и поэтому (75-25) × 515 = 25,75 БТЕ на фунт должно быть поглощено
испаряющимся хладагентом.
Доступная мощность = 224 7-25 75 БТЕ на фунт.
-198,95 БТЕ на фунт.
(например, 199).
Необходимое количество метилформиата в фунтах = 500 = 2,51 фунта в час.
Объем потока жидкости = вес √2 51 / плотность √62 4 × 975 = 0,0413 кубических футов в час.
= 00001145 куб. футов в секунду.
Пусть d = диаметр трубы в футах.
Скорость жидкости = Объем потока / поперечное сечение 00001145 ad 2 4 = фут в секунду.
Применение закона Рейнольдса:
Vd P:= R U, где R = число Рейнольдса для жидкости, v = критическая скорость, при которой начинается
турбулентность (при верхней критической скорости), d = диаметр трубки в футах, p = плотность жидкости, ua =
вязкость жидкости (фунт/сек.).
На фут²) R = 2300 для метилформиата.
Подставляя r 0000145 6 4 95 00033615 = 2300, получаем _ 0000145 x 62 4 x 975 футов 000393615 x 2300 =
0,001145 футов, d = 0,137 дюймов и.
0011452 = 11,05 футов на квадратный дюйм; V 211052 Скорость напора = 2 г = 2 х 32 2 = 1,9 фута
метилформиата = 1,9 х 975 футов H10 = 1,85 фута H20 1,85 х 62,4 фунта на квадратный дюйм.
144 =0,804 фунта на квадратный дюйм.
Теперь давление пара метилформиата при рассматриваемых температурах составляет:
Давление при температуре 750 °F = 1556 фунтов на кубический фут.
Давление при температуре 250 °F = 449 фунтов на кубический фут.
Тогда общее падение давления между конденсатором и испарителем составит 1556 449 = 1107 фунтов на
квадратный фут.
1107 или 144 = 7,78 фунтов на квадратный дюйм.
Затем:
С учетом скорости на выходе, потери напора из-за трения в трубе, падение давления - напор, напор = 7,78 -
804, 804 = 8,67. Теперь, предполагая, что напор теряется на каждые тридцать диаметров, длина трубы = 8,67
х 30 х 0,137 = 3,56 дюйма.
Мы обнаружили, что трубка для потока, изготовленная в соответствии с изобретением, работает очень
удовлетворительно в диапазоне, необходимом для холодильных систем, использующих хладагенты низкого
давления общего характера, такие как метилформиат. Хотя предпочтительно иметь турбулентный поток
жидкого хладагента во всем диапазоне работы, мы обнаружили, что если критическая скорость немного
превышает наименьшую разницу давлений, небольшой диапазон обтекаемого потока при низком давлении не
ухудшает работу системы. Во всех случаях, если трубка обеспечивает турбулентный поток жидкого
хладагента вблизи нижнего предела диапазона разницы давлений между конденсатором и испарителем
системы, она будет обеспечивать турбулентный поток газообразного хладагента и 70.
Это ограничит поток газообразного хладагента до очень малого процента от мощности компрессора. При
использовании трубки такой конструкции для хладагента на основе метил-S-формиата мы обнаружили, что
этот поток газообразного хладагента составляет около одного процента от мощности компрессора, что
представляет собой очень небольшую потерю эффективности системы.
В конструкции, показанной на фиг. 2, трубка 21 закреплена в верхнем конце трубки 22 с помощью втулки 23.
Эта трубка 21 имеет такой диаметр, чтобы создавать турбулентный поток жидкого хладагента, протекающего
через трубку на низконапорном конце диапазона разницы давлений между конденсатором и испарителем
из-за разницы температур конденсатора, и трубка имеет достаточную длину, чтобы ограничить этот
турбулентный поток жидкого хладагента через трубку 21 до желаемого количества.
Во время работы холодильной установки, описанной выше, частицы металла или грязи могут циркулировать
вместе с хладагентом через систему компрессором, и эти частицы будут застревать в проточной трубке 21 и
препятствовать необходимому потоку жидкого хладагента. Мы избегаем этого, устанавливая сетку 24 над
верхним концом проточной трубки 21, которая закреплена между двумя фланцевыми прессованными
металлическими деталями 25 и 26, при этом фланец детали 25 загнут вокруг фланца на детали 26, чтобы
закрепить сетку на месте между ними. Деталь 25 закреплена, как показано на рисунке 27, к трубе 28,
соединенной с ресивером и конденсатором, а деталь 26 закреплена, как показано на рисунке 29, к трубке 22.
При работе описанной выше холодильной машины, когда температура в помещении является самой низкой,
при которой требуется работа машины, хладагент конденсируется в конденсаторе 12 и протекает через
проточную трубку 21 с необходимой скоростью к испарителю. В этом состоянии над концом проточной трубки
21 постоянно находится небольшое количество жидкого хладагента, так что отсутствует возможность прямого
потока газообразного хладагента из конденсатора в испаритель. Когда машина работает при самой высокой
требуемой температуре в помещении, хладагент конденсируется и протекает через проточную трубку 21 к
испарителю с той же скоростью, с которой он конденсируется в жидкость в конденсаторе, а через
определенные промежутки времени газообразный хладагент из конденсатора поступает непосредственно в
конец проточной трубки 21. При этом проточная трубка 1 ограничивает поток газообразного хладагента через
нее из конденсатора в испаритель. 65. Условия эксплуатации: при использовании компрессора холодильной
машины на очень малой доле мощности.
Когда холодильная машина запускается после значительного периода простоя, 70 давление сначала
повысится в конденсаторе, прежде чем какой-либо хладагент сконденсируется в жидкость, и газообразный
хладагент будет подаваться непосредственно в конец проточной трубки 21, но поток 75 = газообразного
хладагента в этих условиях также будет ограничен очень малым количеством.
Таким образом, видно, что мы предусмотрели трубку для охлаждения 80 машин, обладающую необходимыми
характеристиками потока, обеспечивающими адекватный поток жидкого хладагента через трубку при любых
условиях, а также ограничивающими поток газообразного хладагента из 85.
Конденсатор подает в испаритель в очень малом количестве при любых условиях.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы заявляем, представляет собой компрессионный холодильный аппарат, использующий сжижаемый
газообразный хладагент и имеющий змеевик 95 с более плотной структурой и испаритель, а также средства
для регулирования потока хладагента от конденсатора к испарителю, причем указанные средства включают
трубку с внутренним диаметром, таким, что жидкий хладагент будет проходить через трубку с турбулентным
потоком со скоростью, равной или очень близкой к ее критической скорости, при наименьшей разности
рабочих давлений между конденсатором и испарителем.
2
Компрессионный холодильный аппарат 105, использующий сжижаемый газообразный хладагент и имеющий
конденсатор и испаритель, а также средства для регулирования потока хладагента из конденсатора в
испаритель, причем указанные средства 110 включают трубку с внутренним диаметром и длиной tlh, через
которую сжиженный хладагент будет проходить с турбулентным потоком со скоростью, равной или очень
близкой к критической скорости, со скоростью, требуемой системой Jid при наименьшей разности давлений
между конденсатором и испарителем.
3
Компрессионный холодильный аппарат, имеющий трубку регулирования потока, выполненный в основном так,
как описано выше (120) со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Дата: 31 октября 1933 года.
Джорн Грей, Краун Хаус, Олдвич, Лондон, W C 2, представитель заявителей.
Редхилл: Напечатано для типографии Его Величества компанией Love & Malcomson, Ltd - 1934 410,G 51
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_410685.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=410685&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB410685A
[]
410685
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 1 ноября 1933 г. № 30325/33.
Завершено: 24 мая 1934 г.
Полная спецификация или относящаяся к подогревателям питательной воды высокого давления, в частности,
для локомотивов.
Мы, компания SC Bwli ZERISCEE LOKOMOTIV UND MASCHINENFABRIIK, расположенная в Винтертуре,
Швейцария, акционерное общество, зарегистрированное в соответствии с законодательством Швейцарии,
настоящим заявляем о характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к подогревателям питательной воды высокого давления с большой
нагревательной поверхностью, в частности, к локомотивам, имеющим элементы подогрева, которые
вставлены в дымовые трубы подогревателя питательной воды низкого давления и имеют нижний коллектор
холодной воды и верхний коллектор горячей воды, причем элементы, расположенные в общей вертикальной
плоскости, объединены в две группы, которые соединены параллельно друг другу и с группами обеих
смежных вертикальных плоскостей элементов.
Предварительный подогрев питательной воды с помощью отработанного пара в последнее время стал
общепринятой практикой в конструкции котлов локомотивов, в отличие от предшествующего уровня техники,
где для этой цели обычно использовался топочный газ. Однако для локомотивов высокого давления этот
предшествующий уровень техники вновь приобрел значение, и поэтому были предложены подогреватели
питательной воды высокого давления, которые включают группы водотрубок, расположенных попеременно
продольно или поперечно. При таком расположении конструкция соответствующих опорных элементов для
подогревателя, а также обеспечение эффективных средств защиты от воды и топочных газов, проходящих
через подогреватель, представляют собой значительные трудности. Поскольку в локомотивах низкого
давления подогреватель питательной воды, нагреваемый топочным газом, часто вставлялся в дымовые
трубы котла, было предложено использовать это расположение также для локомотивов высокого давления,
имеющих закрытый контейнер, включающий испарительные или дымовые трубы соответственно, который
служит подогревателем низкого давления. Однако тепловая эффективность этой комбинации существенно
отличается от эффективности первоначальной конструкции.
Настоящее изобретение заключается в усовершенствовании предподогревателя питательной воды высокого
давления (Price 11-i), который размещается в дымовых трубах предподогревателя питательной воды низкого
давления (55) в виде комбинации, упомянутой выше.
Согласно настоящему изобретению, соединительные трубы нижних групп элементов к нижнему коллектору
холодной воды 60 и соединительные трубы верхних групп элементов к верхнему коллектору горячей воды
расположены в одной вертикальной плоскости с соответствующими группами элементов, а соединения труб
нижних групп элементов 65 с верхним коллектором горячей воды и соответствующие соединительные трубы
верхних групп элементов с нижним коллектором холодной воды расположены в плоскостях, проходящих
между плоскостями групп элементов 70.
Этот подогреватель питательной воды высокого давления состоит из элементов, каждый из которых включает
четное число, например, четыре или шесть, прямых горизонтальных трубных отрезков 75, соединенных на
концах обратными ответвлениями. Отдельные трубные отрезки соединены обратными ответвлениями таким
образом, что, учитывая направление потока жидкости через 8G, каждый последующий отрезок расположен
выше предыдущего, чтобы обеспечить соответствие образующегося пара.
Выход вверх происходит беспрепятственно. Длина элементов предварительного подогревателя
приблизительно равна длине дымовых трубок предварительного подогревателя низкого давления,
вмещающего эти элементы.
Чтобы избежать перекрытия прохождения печного газа, обратные ответвления смещены в трубах
относительно друг друга на 90 градусов.
Для получения соотношения нагрева:
Площадь поверхности подогревателя высокого давления должна быть как можно больше, а площадь
поверхности подогревателя низкого давления должна составлять не менее 95%.
допускается наличие множества отрезков труб в одной и той же дымовой трубе, а также оснащение каждой
дымовой трубы элементами. Вся система элементов подогревателя высокого давления разделена на две
сверхбольшие секции, которые входят в состав дымовых труб подогревателя питательной воды низкого
давления, через которые жидкость проходит параллельно, при этом каждая секция рассматривается как
единое целое.
Каждый раздел состоит из ряда элементов i 05 групп элементов, расположенных рядом друг с другом.
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА
Дата проведения конвенции (Германия): 5 ноября 1932 года.
Усовершенствования в элементах каждой группы, расположенных вертикально друг над другом и
соединенных последовательно относительно потока жидкости, позволяют ей проходить через него,
постепенно поднимаясь вверх, подобно выходящему вверх пару. Группы элементов, расположенные одна над
другой в двух секциях подогревателя высокого давления, соединены нижним коллектором холодной воды и
верхним коллектором горячей воды, при этом соответствующие патрубки этих коллекторов расположены
рядом. Коллекторы, в свою очередь, расположены в камере дымовых газов подогревателя высокого
давления. Каждый коллектор может быть снабжен одним или двумя входными и выходными патрубками.
Из-за круглого поперечного сечения подогревателя низкого давления, в дымовых трубах которого размещен
подогреватель питательной воды высокого давления, невозможно обеспечить все группы элементов
одинаковым количеством элементов, в результате чего две крайние группы элементов справа и слева на рис.
1 имеют аномальные размеры, что, однако, не приносит пользы.
Предусмотренное объединение элементов предварительного подогрева в группы и секции значительно
упрощает конструкцию предварительного подогрева в сочетании с двумя коллекторами. Параллельное
соединение верхней и нижней секций предварительного подогрева, не усложняющее конструкцию, позволяет
снизить скорость потока воды до такой степени, что даже при использовании поршневого насоса,
подключенного к предварительному подогревателю, предотвращается сильное перемешивание воды.
Кроме того, такой способ соединения групп элементов одновременно обеспечивает выравнивание
температуры печного газа и условий его потока через предварительный нагреватель. Отдельные элементы
предварительного нагревателя можно демонтировать и заменить по отдельности в случае значительного
повреждения простым ослаблением или затягиванием винтовых крышек. Для очистки дымовых труб и
элементов предварительного нагревателя можно использовать паровые или воздушные установки.
Поверхности, контактирующие с водой в подогревателе питательной воды высокого давления, можно легко
очистить, заполнив подогреватель подкисленной водой.
На прилагаемом чертеже схематически, лишь в качестве примера, изображена конструктивная форма
изобретения, на которой на фиг. 1 показан общий вид подогревателя питательной воды высокого давления,
на фиг. 2 показан фрагментарный боковой разрез подогревателя, а на фиг. 3 — вид спереди элемента
подогревателя в увеличенном масштабе.
Нижняя секция подогревателя питательной воды под давлением обозначается буквой А, а верхняя — буквой
В, где А обозначает коллектор холодной воды, а Б — коллектор горячей воды; С обозначает подогреватель
низкого давления, включающий дымовые трубки; и Е — элемент подогревателя питательной воды высокого
давления, состоящий из труб длиной f, g, h, i, k, 1, проходящих через дымовую трубу d. Каждый элемент
соединен с соседним элементом сверху или снизу, или с соединительной трубой 75 n или o, ведущей к
коллекторам a или b соответственно, посредством резьбовой заглушки m.
Группы элементов, относящиеся к верхнему и нижнему участкам предварительного подогрева Bl и A,
обозначаются соответственно p и q. Крайние группы боковых элементов обозначаются r.
Теперь, когда все подробно описано и...
Выяснив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты