способ охлаждения скоропортящихся грузов в теплоизолированной камере

Классы МПК:F25D3/10 с применением сжиженных газов, например жидкого воздуха 
B60P3/20 для перевозки охлажденных грузов (рефрижераторы)
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Уральский научно-производственный комплекс криогенного машиностроения
Приоритеты:
подача заявки:
1992-11-12
публикация патента:

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в транспортных рефрижераторах, использующих для охлаждения груза жидкий азот. Сущность изобретения: способ охлаждения скоропортящихся грузов в теплоизолированной камере предусматривает отбор газообразного азота из газовой подушки расходной емкости, пропускание его через два теплообменника, первый из которых размещен в камере, а второй в жидкостной части расходной емкости, и подачу его в камеру. При стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ В ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ КАМЕРЕ, предусматривающий подачу в нее газообразного азота из расходной емкости, отличающийся тем, что газообразный азот отбирают из газовой расходной емкости и перед подачей в камеру пропускают через два теплообменника, первый из которых размещен в камере, а другой в жидкостной части расходной емкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в транспортных рефрижераторах и стационарных холодильных камерах, использующих для охлаждения груза жидкий азот.

Известен способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере путем впрыскивания жидкого азота из расходной емкости непосредственно в камеру через отверстия в коллекторном трубопроводе [1]

Недостатком данного способа охлаждения является повышенный расход азота, так как количество получаемого холода определяется здесь только разностью энтальпий жидкого и газообразного азота, связанного с понижением температуры в камере, а также недостаточная и неустойчивая циркуляция газовой смеси в камере, достигаемая лишь за счет естественной конвекции и увеличения объема азота при его испарении, что приводит к неравномерному температурному полю и, следовательно, неравномерному охлаждению груза (с возможным обмерзанием).

Наиболее близким к предлагаемому способу, выбранному в качестве прототипа является способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере, включающий подачу в него газообразного азота с принудительным перемешиванием полученного путем отбора жидкого азота из расходной емкости и испарения в рекуперативном теплообменнике за счет тепла грузового помещения [2] Подача в камеру газообразного азота и его принудительное перемешивание создают более равномерную циркуляцию газовой смеси и выравнивание температурного поля, в результате чего груз охлаждается быстрее и равномернее.

Недостаток данного способа состоит в том, что сохраняется повышенный расход азота, связанный с поднятием давления в расходной емкости с целью вытеснения жидкого азота в теплообменнике и усложняется регулирование (поддержание) давления в емкости, что снижает надежность работы устройства для осуществления способа, а, следовательно, и надежность сохранности груза.

Предлагаемый способ охлаждения скоропортящихся продуктов включает подачу газообразного азота в теплоизолированную камеру, причем газообразный азот отбирают из газовой "подушки" расходной емкости при давлении самоиспарения и перед подачей в грузовой отсек пропускают через два теплообменника, один из которых (первый) размещен в грузовом помещении, другой в жидкостной фазе расходной емкости. При стабилизации температуры в камере часть газообразного азота после первого теплообменника возвращают в камеру.

Сущность изобретения заключается в следующем. Образующиеся в результате самоиспарения холодные пары из "подушки" расходной емкости направляются в теплообменник камеры, где они нагреваются за счет тепла помещения камеры, охлаждая ее. Нагретый газ поступает в змеевик расходной емкости и, охлаждаясь, нагревает жидкий азот, отчего повышается его самоиспарение, которое вновь используется на охлаждение камеры. При этом происходит саморегулирование давления в емкости и расхода газа, поступающего в теплообменник камеры. Охлажденный в змеевике газ отводится в камеру. При стабилизации температурного поля в помещении камеры часть газообразного азота направляется в камеру после первого теплообменника, снижая тем самым поступление холодных паров после змеевика. Благодаря такому способу охлаждения камеры полностью используются потенциальные возможности жидкого азота и упрощается автоматическое регулирование (поддержание давления) в расходной емкости, то есть снижается расход жидкого азота и повышается устойчивость охлаждения скоропортящихся продуктов.

Существует способ охлаждения скоропортящихся продуктов газообразным азотом с его нагревом в теплообменнике камеры и последующим охлаждением за счет расширения в детандере [2]

Однако такое независимое охлаждение усложняет устройство для осуществления способа, систему регулирования температурного режима в камере, а также эксплуатацию.

На фиг. 1 помещена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2, 3 и 4 даны расчетные зависимости изменения соответственно давления в расходной емкости, расхода азота и температуры во времени.

Устройство содержит расходную емкость 1 для жидкого азота со змеевиком 2, размещенным в жидкостной части емкости, теплоизолированную камеру 3 с теплообменником 4 и датчиком 5 температуры, трубопровод 6, соединяющий газовую подушку емкости 1 с теплообменником 4. Трубопровод 7 соединяет через вентиль 8 теплообменник 4 со змеевиком 2, который на выходной части через вентиль 9 соединен с теплообменником 10, заканчивающимся патрубком 11, размещенным в камере 3 (теплообменника 10 может и не быть). Трубопровод 7 имеет ответвление 12, направленное в камеру 3 и снабженное клапаном 13, работающим от датчика 5 температуры.

П р и м е р. Давление, расход азота, температура в камере и частота срабатывания регулирующего клапана при захолаживании и хранении скоропортящегося продукта (яблок).

Задаются следующими данными. Пусть масса жидкого азота в расходной емкости 900 кг, теплоприток к емкости 60 Вт, температура окружающей среды 40оС, масса груза 5 т, температура груза начальная 10оС, конечная 3 способ охлаждения скоропортящихся грузов в   теплоизолированной камере, патент № 2039915 1оС. Срок хранения 4 сут.

При подаче газообразного азота из "подушки" расходной емкости 1 через теплообменник 4 и змеевик 2 и далее через патрубок 11 на выход с камеру давление в расходной емкости увеличивается (фиг. 2, участок аб), соответственно увеличивается расход (фиг. 3, участок аб) и снижается температура в камере (фиг. 4, участок аб). При регистрации датчиком 5 заданной температуры 3оС (фиг. 4, точка б) открывается клапан 13, давление и расход падают (фиг. 2, точка с) и остаются при этих значениях в течение 1,5 сут. При этом температура в камере растет в пределах допуска (фиг. 4, участок бс).

Затем цикл повторяется, т.е. закрывается клапан 13, увеличивается расход газа через змеевик 2 (фиг. 3, участок де), увеличивается давление (фиг. 2, участок де) и падает температура (фиг. 4, участок сд) и т.д. Максимальное давление 0,114 МПа, максимальный расход 8,5 способ охлаждения скоропортящихся грузов в   теплоизолированной камере, патент № 2039915 10-3 кг/с, поддерживаемая температура в камере 3 способ охлаждения скоропортящихся грузов в   теплоизолированной камере, патент № 2039915 1оС, частота срабатывания клапана 3 раза. Общий расход азота за четверо суток 900 кг, тогда как по прототипу из условий использования только его теплоты испарения будет 1100 кг.

Расчет показывает, что при окружающей температуре 12оС регулирование вообще не требуется, и система охлаждения становится саморегулируемой.

Предложенный способ охлаждения скоропортящихся продуктов в теплоизолированной камере отличается экономичностью расхода криоагента, простотой управления и постоянством температурного поля, его устойчивостью.

Класс F25D3/10 с применением сжиженных газов, например жидкого воздуха 

устройство для хранения биологических материалов -  патент 2518722 (10.06.2014)
самолетный генератор ледяных кристаллов -  патент 2494607 (10.10.2013)
криостат -  патент 2491470 (27.08.2013)
низкотемпературный термостат -  патент 2482404 (20.05.2013)
устройство для транспортировки и/или хранения, содержащее изолирующий баллон с двойной стенкой -  патент 2454617 (27.06.2012)
криораспылитель -  патент 2444323 (10.03.2012)
криохирургический аппарат -  патент 2438615 (10.01.2012)
устройство для замораживания продукта -  патент 2395045 (20.07.2010)
установка криозамораживания в псевдоожиженном слое -  патент 2384279 (20.03.2010)
установка для витрификации ооцитов и эмбрионов млекопитающих -  патент 2349846 (20.03.2009)

Класс B60P3/20 для перевозки охлажденных грузов (рефрижераторы)

Наверх