Абсорбційно-дифузійний холодильний агрегат

Абсорбційно-дифузійний холодильний апарат, що містить термосифон, конденсатор, протитечійний рідинний теплообмінник типу «труба в трубі», в міжтрубному просторі якого рухається слабкий водоаміачний розчин, а у внутрішній трубі - міцний водоаміачний розчин, містить також поярусно розміщені зверху вниз секцію парогазового контура і ресивер, частково заповнений рідким водоаміачним розчином, секція парогазового контура у верхній частині містить випарник, в середній частині 3 13857 4 У відомій конструкції АДХА [1] є і обмеження сованої поверхні, а в другому - за рахунок фіксосумарного значення теплового навантаження, яке ваних розмірів прохідних перерізів парогазового підводиться, навіть при збереженні оптимальної контуру. пропорції 30-70%. Це обмеження обумовлене зроКрім цього, залишається у силі і обмеження по станням теплового навантаження на перекачуюпроцесах корозії, пов'язане з рівнем температур в чому термосифоні і, відповідно, зростанням темзоні теплопідведення термосифона (не вище ператури в зоні теплопідведення. Збільшення 180°С [4]). температури інтенсифікує процеси корозії, що В основу корисної моделі поставлене завданпризводить до блокування прохідного перерізу ня створення АДХА, широка область застосування перекачуючого термосифона і виходу АДХА із лаякого досягається шляхом організації додаткових ду. Граничним значенням температур в зоні теппаралельних потоків парогазової суміші, рідкого лопідведення сучасних АДХА, що не викликає інхолодильного агента і слабкого водоаміачного тенсивну корозію, вважають 180°С [4]. розчину. Недоліком відомого АДХА [1] є і складність Технічний результат, що досягається у корисконструкції холодильного апарата із-за наявності ній моделі, пов'язаний із зниженням гідравлічних двох елементів теплопідведення (перекачуючого опорів у зоні теплопідведення і в контурі природної термосифона і генератора пари). Наявність додатциркуляції. Це приводить до зростання кількості кових елементів обумовлює і наявність додаткових циркулюючого в системі холодильного агента і зварних швів у конструкції, а це знижує надійність водоаміачного розчину і, зрештою, до збільшення при експлуатації. холодильної потужності випарника. Відомий АДХА [5-найближчий аналог], який міПоставлене завдання вирішується за рахунок стить у собі генераторний вузол із термосифоном, того, що АДХА додатково містить у собі однакову ректифікатор, дефлегматор, конденсатор, протикількість секцій парогазового контура і термоситечійний рідинний теплообмінник типу «труба в фонів, причому абсорбери кожної секції парогазотрубі», в міжтрубному просторі якого рухається вого контура сполучені окремими магістралями слабкий водоаміачний розчин, а у внутрішній трубі слабкого розчину із спільним рідинним теплооб- міцний водо-аміачний розчин, котрий містить мінником, а магістраль рідкого аміаку додатково також поярусно розміщені зверху вниз секцію памістить розподільник рідини, сполучений окремирогазового контура і ресивер, ресивер частково ми каналами з випарником кожної секції парогазозаповнений рідким во-доаміачним розчином, секвого контура, причому термосифони встановлені ція парогазового контура у верхній частині містить паралельно і мають загальний вхід і загальний випарник, в середній частині - газовий теплообвихід. мінник, в нижній частині - абсорбер, парова пороПричинно-наслідковий зв'язок між сукупністю жнина ресивера сполучена з нижньою частиною суттєвих ознак корисної моделі, яка заявляється, і абсорбера і окремим каналом - із газовим теплоотехнічним результатом, який досягається, полягає бмінником, конденсатор сполучений з верхньою в наступному. частиною випарника за допомогою магістралі рідОзнака «АДХА додатково містить однакову кікого холодильного агента, а міжтрубна порожнина лькість секцій парогазового контура і термосифорідинного теплообмінника сполучена з верхньою нів» вказує на шлях, яким забезпечують можличастиною абсорбера за допомогою магістралі славість збільшення кількості циркулюючого робочого бкого розчину. тіла - відповідним додатковим збільшенням кількоУ конструкції найближчого аналога термосисті елементів. фон виконує дві функції - перекачуючого пристрою Ознака «абсорбери кожної секції парогазового і генератора пари. Це спрощує конструкцію АДХА, контура сполучені окремими магістралями слабкоале не дозволяє суттєво розширити діапазон знаго розчину із загальним рідинним теплообмінничень холодильної потужності випарника, тобто ком, а магістраль рідкого аміаку додатково містить розширити область застосування. розподільник рідини, сполучений окремими канаТака ситуація визначається наступними факлами з випарником кожної секції парогазового конторами. тура» вказує на умови роботи конструкції, що заяУ конструкціях АДХА управляти значенням ховляється. Для роботи додаткових елементів лодильної потужності випарника можна за рахунок повинні бути створені відповідні зв'язки в конструзміни теплового навантаження на генераторному кції, зокрема, випарників з конденсатором, а абсовузлі, зокрема на термосифоні. В той же час досрберів - з рідинним теплообмінником. Наявність лідження [6] показали, що після діапазону пропорзагального конденсатора і рідинного теплообмінційної зміни значень холодильної потужності випаника вказує на некритичність їх роботи до збільрника і теплового навантаження, що підводиться, шення кількості циркулюючого робочого тіла. мають місце такі режими роботи АДХА, в яких збіОзнака «термосифони встановлені паралельльшення теплового навантаження, що підводитьно і мають загальний вхід і загальний вихід» вкася, не приводить до зростання холодильної потузує на шлях, яким досягається: жності. а) зниження гідравлічного опору при циркуляНаявність критичних режимів роботи пов'язана ції слабкого водоаміачного розчину; з фіксованими геометричними параметрами консб) збільшення кількості генерованої пари хотрукції АДХА. Кінцеві розміри елементів обмежулодильного агента і перекачуваного слабкого воють процеси тепломасообміну при випаровуванні і доаміачного розчину. абсорбції та інтенсивність циркуляції в парогазоСуть корисної моделі ілюструється кресленвому контурі. У першому випадку - за рахунок фікням. 5 13857 6 На Фіг. показаний загальний вигляд АДХА, а слабкий розчин через рідинний теплообмінник 17 який, наприклад, має по одному додатковому елеі магістралі 18 у верхні частини абсорберів 14. У менту. ректифікаторі 6 в процесі барботування відбуваАДХА містить у собі генераторний вузол 1, зається очищення пари від частинок абсорбенту (вокритий теплоізоляційним кожухом. До складу генеди) з одночасним попереднім підігріванням міцнораторного вузла 1 входять два термосифони 2, го водоаміачного розчину перед входом у створюючі систему паралельних каналів і виконутермосифони 2. У дефлегматорі 7 відбувається ючі функції генератора пари холодильного агента і остаточне очищення пари аміаку від пари води за перекачуючого пристрою. До кожного термосифорахунок різниці нормальних температур кипіння. на приварений жаровий стакан 3, у якому розміТеплота дефлегмації відводиться у навколишнє щені нагрівальні елементи 4. Нагрівальні елеменсередовище. ти 4 сполучені з джерелом теплового У рідинному теплообміннику 17 відбувається навантаження 5. Джерелом теплового навантаохолоджування потоку слабкого водоаміачного ження 5 можуть бути електричні елементи, пальрозчину з одночасним підігріванням міцного перед никові пристрої і потоки нагрітих газів, наприклад, входом у генераторний вузол 1. Остаточне охоловихлопні гази двигунів внутрішнього згорання. До дження потоку слабкого водоаміачного розчину складу генераторного вузла 1 входить горизонтапроходить в магістралях 18 за рахунок теплорозльний затоплений ректифікатор 6 і частково десіювання в навколишнє середовище. флегматор 7. Частина дефлегматора 7, що залиУ конденсаторі 8 пара аміаку зріджується з вішилася, знаходиться в повітряному середовищі. У дведенням тепла в навколишнє середовище. Рідверхній частині АДХА розміщений повітряний конкий аміак стікає по магістралі 9 в розподільник денсатор 8, який має зовнішнє оребрення. Подача рідини 10 і далі по окремих каналах 12 поступає на рідкого холодильного агента з конденсатора 8 вхід випарників 11. На своєму шляху руху потоки здійснюється по магістралі 9 у розподільник рідини рідкого аміаку взаємодіють в тепловому відношен10. З розподільника рідини 10 холодильний агент ні з холодними потоками парогазової суміші, які подається на вхід кожного випарника 11 по окрепоступають із випарників 11 в ресивер 15, а також мих каналах 12. Канали 12 мають гідрозасуви, із випарниками 11. При такій взаємодії відбуваєтьсполучені деякими своїми ділянками з газовими ся відведення тепла від рідкого аміаку і на вхід теплообмінниками 13. Випарники 11 через газові випарників 11 він поступає в переохолодженому теплообмінники 13 сполучені із відповідними абстані. сорберами 14 і утворюють систему паралельних У випарниках 11 рідкий аміак випаровується в каналів із загальним ресивером 15. Газові теплоосередовище інертного газу - водню при низькому бмінники 13 виконані за типом «труба в трубі», парціальному тиску і, відповідно, при низькій темпричому у внутрішній трубі проходить теплий потік пературі. Випаровування відбувається в процесі інертного газу, очищений від пари холодильного гравітаційного стікання потоків рідкого аміаку у агента, а в міжтрубному просторі - холодний потік випарниках 11. Насичена парами аміаку холодна інертного газу, насичений парою холодильного парогазова суміш має більшу густину, ніж суміш, агента. що знаходиться в ресивері 15 і абсорберах 14. В Ресивер сполучений з газовими теплообміннирезультаті цього густіша суміш опускається в нижками 13 каналами 16. Нижня частина ресивера 15 ню частину абсорберів 14 і ресивер 15, а її місце у через рідинний теплообмінник типу "труба в трубі" випарнику займає ненасичена парами аміаку су17 сполучена з ректифікатором 6 по каналу міцноміш. Таким чином організовується циркуляційний го розчину. Міжтрубний простір рідинного теплооконтур між випарниками 11 і абсорберами 14. бмінника 17 сполучений магістралями слабкого Очищення парогазової суміші від парів аміаку розчину 18 з верхніми частинами відповідних абздійснюється в процесі абсорбції при гравітаційсорберів 14. ному стіканні переохолодженого слабкого водоаВипарники 11, газові теплообмінники 13, абсоміачного розчину з верхньої частини абсорберів 14 рбери 14 і ресивер 15 утворюють два парогазових в ресивер 15. Абсорбція відбувається в режимі контури. протитечійного стікання потоків слабкого розчину і Працює АДХА таким чином. парогазової суміші. Теплота абсорбції відводиться Розглянемо приклад роботи АДХА з традиційв навколишнє середовище. Внаслідок проведення ним водоаміачним розчином і воднем. процесу очищення у верхній частині абсорберів 14 При включенні джерела теплового навантатече висхідний потік очищеної від парів аміаку паження 5 на нагрівальних елементах 4 виділяється рогазової суміші, а з нижньої частини абсорберів теплота, за рахунок якої кипить міцний водоаміач14 в ресивер 15 стікає міцний водоаміачний розний розчин, що знаходиться в нижній частині терчин. мосифонів 2. Після випаровування міцний водоаЗ нижньої частини ресивера 15 міцний водоаміачний розчин втрачає аміак і стає слабким міачний розчин через рідинний теплообмінник 17 розчином. Парові пробки, що утворюються, пропоступає в ректифікатор 6 і далі на вхід термосиштовхують частинки рідкого слабкого розчину у фонів 2. Потім цикл повторюється. верхню частину термосифонів 2. У динамічній рівУ номінальному режимі роботи АДХА, при новазі по висоті термосифонів 2 встановлюється якому забезпечуються необхідні температурні падвофазний режим течії. У верхній частині термораметри холодильного зберігання в "жорстких" сифонів 2 відбувається розділення парової і рідкої умовах експлуатації (температура навколишнього частини двофазного потоку. Пара надходить через повітряного середовища 32°С) [7], значення тепректифікатор 6 і дефлегматор 7 в конденсаторі 8, лової потужності на термосифонах 2 і відповідні їм 7 13857 8 значення холодильної потужності випарників попобутових і торгових холодильників і морозилок з винні бути максимальні. вищими значеннями корисного об'єму і розширити При помірних і низьких величинах температур область застосування холодильних апаратів абсоповітря в приміщенні значення теплових навантарбційного типу. жень можна знижувати, зокрема, повністю відклюСписок використаних джерел чити один з паралельних термосифонів. У такому 1. А.с. 1728599 СССР, МКИ F25В15/00. Абсорразі будуть реалізовані енергозберігаючі режими бционно-диффузионный холодильный агрегат роботи АДХА, в яких є практично двократний за/А.С. Титлов. - №4766252/06; Заявл.08.12.89; пас поверхонь тепломасообміну. Опубл.23.04.92, Бюл. №15. Експериментальні і теоретичні дослідження 2. Чайковский В.Ф., Титлов А.С. Эксперименрежимів роботи АДХА показують, що найбільш тальные исследования холодильных труб, реалисуттєвим обмеженням значень холодильної потузующих абсорбционно-диффузионный холодильжності випарників є гідравлічні опори елементів ный цикл // Холодильная техника и технология. парогазового контура. Основна вимога до додатКиев. - 1991. - №52. - С.3-7. кових паралельних елементів - їх гідравлічна іден3. Niebergal W. Sorptoin-kalte- maschmen. тичність. Експерименти і розрахунки показують, Berlin.: Springer, 1959. що довжини і діаметри трубопроводів паралель4. Титлов А.С., Тюхай Д.С., Васылив О.Б. Поних елементів можуть залишатися без змін. У разі, иск энергосберегающих режимов работы перекаколи паралельних елементів два, то розміри рекчивающих термосифонов АДХМ //Холодильная тифікатора 6, дефлегматора 7, конденсатора 8, техника и технология. - 2000. - №67. - С.12-20. магістралі 9, ресивера 15 і рідинного теплообмін5. Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Бытовые холоника 17 можуть зберігатися незмінними. При більдильники и морозильники. (Справочник) / 3-е изд., шій кількості паралельних елементів у складі АДиспр. и доп.- Рязань, "Узоречье", 2005. - С.586ХА слід проводити відповідні теплові і гідравлічні 589. (рис. 9.136) - прототип. розрахунки і дослідним шляхом здійснювати підбір 6. Васылив О.Б., Титлов А.С. Поиск энергосоптимального значення теплового навантаження берегающих режимов работы серийных абсорбна термосифонах 2. ционных холодильных аппаратов // Холодильная Техніко-економічний ефект від використання техника и технология. - 1999. - №60. - С.28-37. пропонованої конструкції АДХА, яка пропонується, 7. ДСТУ 2295-93 (ГОСТ 16317-95 ISO 5155-83, полягає в тому, що на базі вузлів, які серійно випуISO 7371-85, ІЕС 335-2-24-84). Прилади холодильскаються на Васильківському заводі холодильників ні електричні побутові. Загальні технічні умови. (Україна, Київська область), можна виготовити Взамен ГОСТ 16317-87; Введ.20.07.95. - К: Держсновий АДХА із збільшеною холодильною потужністандарт України, 1996. - 35с. тю випарника. Це дозволить створити нові моделі Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601