Абсорбційна холодильна машина з оберненим ректифікатором

1 Абсорбційна холодильна машина, яка містить генератор з ректифікатором і дефлегматором, підключені до нього послідовно лінією холодоагента конденсатор, парорідинний теплообмінник, дросельний йентиль, випарник, абсорбер і обернений ректифікатор з охолодним змійовиком, при цьому обернений ректифікатор з'єднаний з дефлегматором лінією розчину вищої концентрації через насос розчину вищої концентрації та змійовик охолодження дефлегматора, а генератор та абсорбер з'єднані між собою лінією міцного розчину за допомогою розподільної тарілки абсорбера через насос міцного розчину та теплообмінник розчинів t дросельний вентиль, яка відрізняється тим, що машина оснащена дросельним вентилем та віддільником рідини, розташованими на лінії холодоагента після конденсатора, а також концентратором і насосом зміцненого розчину, розташованими на лінії міцного розчину після насоса міцного розчину, при цьому вхід до змійовика охолодження оберненого ректифікатора та рідинна порожнина віддільника рідини з'єднані між собою, а вихід із змійовика охолодження оберненого ректифікатора та парова порожнина віддільника рідини з'єднані з концентратором 2 Машина по п.1, яка відрізняється тим, що концентратор оснащений охолодним змійовиком. 3 Машина по п.1, яка відрізняється тим. що установка оснащена додатковим теплообмінником розчинів, сдна порожнина якого включена в лінію слабкого розчину між теплообмінником розчинів і дросельним вентилем, а друга • в лінію міцного розчину між насосом міцного розчину та концентратором Винахід відноситься до холодильної техніки, зокрема до тепловикористовувальних холодильних машин, і може бути використаний при наявності джерела тепла з відносно низьким потенціалом для використання як привідної енергії. Винахід дозволяє підвищити економічність холодильної машини за рахунок відмови від використання додаткового зовнішнього охолодного середовища зі зниженим температурним потенціалом та підвищення якості проведення процесів в термохімічному компресорі шляхом введення внутрішньої регенерації тепла. Абсорбційна машина, що розглядається, відноситься до багатопотокових систем термохімічного компресору з одним спадаючим потоком (слабкого розчину) та двома вихідними потоками (міцного та зміцненого розчинів). Ефективність роботи будь-якої абсорбційної машини характеризується значенням величини зони дегазації, тобто різниці між крайніми концентраціями розчинів холодоагенту в термохімічному компресорі (слабкого та міцного розчинів - для простого термохімічного компресора, слабкого та зміцненого - для багатопотокових систем термохімічного компресора) Розширення зони дегазації сприяє зменшенню витрат нагрівного теплоносія для обігрівання генератора та витрат зовнішнього охолодного середовища для охолодження абсор бера Розширення зони дегазації можливе за рахунок зменшення концентрації слабкого розчину, що призводить до необхідності використання нагрівного теплоносія із підвищеною температурою, що є недоцільним з точки зору його вартості Перспективний напрямок в розширенні зони дегазації - збільшення концентрації міцного (зміцненого) розчину, що неможливо без зниження температурного рівня охолодного середовища для абсорбенту. Необхідно також відмітити, що в абсорбційних холодильних машинах процес абсорбції складається із двох стадій- стадії стабілізації, коли процес абсорбції йде без виділення тепла, та власне абсорбції, яка можлива тільки при відведенні тепла абсорбції. Відома установка, яка містить генератор, ректифікатор, регенератор і дефлегматор та з'єд ДО CO 35257 наш з ними лінією холодоагенте конденсатор, дросельний вентиль, випарник та абсорбер з оберненим ректифікатором. Генератор та абсорбер з'єднані між собою лініями розчинів: слабким - теплообмінником розчинів і дросельним вентилем, міцним • насосом міцного розчину, та тим же теплообмінником розчинів. Абсорбер охолоджується зовнішнім охолодним середовищем. У відомій установці частина міцного розчину, що подається із абсорбера до генератора, відводиться до дефлегматора після додаткового насичення парами холодоагенте, які йдуть із випарника до абсорбера. Процес донасичення розчину вважався таким, що відбувається адіабатно. Автор цього винаходу Б.М.Блієр назвав процес донасичення "оберненою ректифікацією", а апарат • оберненим ректифікатором [Блиер Б.М., Вургафт A.M. Теоретические основы проектирования абсорбционных термотрансформаторов. -М.: Пищевая промышленность, 1971]. Недолік цієї установки в тому, що при адіабатному процесі оберненої ректифікації додаткове підвищення концентрації розчину обмежене і не перевищує для умов проведення абсорбції значень, які відповідають зниженню температури охолодного середовища на 1-3 градуси. Значного підвищення ефективності таке удосконалення дати не може, а враховуючи складність практичної реалізації оберненого ректифікатора, його включення до складу установки недоцільне. редовища зі зниженим температурним потенціалом для оберненого ректифікатора та заміна його внутрішніми ресурсами машини. Це досягається організацією додаткового холодильного контуру шляхом введення додаткового ступеню дроселювання холодоагенте до проміжного тиску між конденсатором та випарником, для чого після додаткового дросельного вентиля встановлений віддільник рідини, рідинна сторона якого з'єднана з входом до змійовика охолодження оберненого ректифікатора, а парова - з виходом із змійовика та входом до концентратора, розташованого разом з насосом зміцненого розчину на лінії міцного розчину після однойменного насоса. При цьому наявність концентратора є одним Із способів повернення парів холодоагенте в основний процес. Поставлена задаче вирішується тим, що в абсорбційній холодильній машині, яка містить генератор з ректифікатором і дефлегматором, підключені до нього послідовно лінією холодоагенте конденсатор, парорідинний теплообмінник, дросельний вентиль, випарник, абсорбер з оберненим ректифікатором, з'єднаним з дефлегматором лінією розчину вищої концентрації через однойменний насос та змійовик охолодження дефлегматора, при цьому генератор та абсорбер з'єднані між собою лінією міцного розчину за допомогою розподільної тарілки абсорбера через насос міцного розчину і теплообмінник розчинів, а лінією слабкого розчину через той же теплообмінник і дросельний вентиль, згідно винаходу встановлені дросельний вентиль і віддільник рідини, розташовані на лінії холодоагенте після конденсатора, а також концентратор і насос зміцненого розчину, розташовані не лінії міцного розчину, при цьому вхід до змійовика охолодження оберненого ректифікатора та рідинна порожнина віддільника рідини з'єднані між собою, а вихід із змійовика оберненого ректифікатора та парова порожнина віддільника рідини з'єднані з концентратором. Концентратор містить змійовик охолодження. Машина також оснащена додатковим теплообмінником розчинів, одна порожнина якого включена в лінію слабкого розчину між теплообмінником розчинів і дросель* ним вентилем, а друга - в лінію міцного розчину між насосом міцного розчину і конденсатором. Вказані недоліки усунені в установці, яка складається із генератора з ректифікатором і дефлегматором, які з'єднані лінією холодоагенте послідовно із конденсатором, парорідинним теплообмінником, дросельним вентилем, випарником та абсорбером з оберненим ректифікатором. Обернений ректифікатор приєднаний до охолоджувального змійовика лінією розчину вищої концентрації через однойменний насос (висхідний потік). Генератор і абсорбер з'єднані між собою лініями розчинів: слабким (спадаючий потік) через теплообмінник розчиню і дросельний вентиль та міцним (вихідний потік) через розподільну тарілку абсорбера, насос міцного розчину та теплообмінник розчинів. Обернений ректифікатор і абсорбер з'єднані в один апарат і пов'язані лініями міцного розчину, який зливається з розподільної тарілки абсорбера, та лінією холодоагенте, який не поглинутий в процесі оберненої ректифікації. На кресленні представлена схема абсорбПри цьому абсорбер охолоджувався зовнішційної холодильної машини з оберненим ректинім охолодним середовищем, а обернений ректифікатором. фікатор * зовнішнім охолодним середовищем зі Машина містить: генератор 1, ректифікатор зниженим температурним потенціалом (наприк2, дефлегматор 3, конденсатор 4, дросельні вентилад, артезіанською водою) (Минхус A.M. Абсорблі 5,8,17, віддільник рідини 6, парорідинний тел* ционная холодильная машина с обращенным реклообмінник 7, випарник 9, абсорбер 10, розподільтификатором // Холодильная техника, № 12-1991 j. ну тарілку абсорбера 11, обернений ректифікатор Ця установка прийнята за прототип. 12, змійовик охолодження оберненого ректифікатора 13, насос розчину вищої концентрації 14, зміНедоліком прототипу є те, що для Його вийовик охолодження дефлегматора 15, теплообмінкористання необхідно мати два джерела охолодник розчинів 16, насос міцного розчину 18, насос ного середовища, при цьому одне із них зі знизміцненого розчину 19, концентратор 20. У випадженим температурним потенціалом. Крім того, ку необхідності машина доповнюється додатковим температурний рівень охолодного середовища зі теплообмінником розчинів 21 та змійовиком охозниженим потенціалом є визначальним фактором лодження концентратора 22. величини концентрації зміцненого розчину, отже величини зони дегазації. Ці елементи в машині поєднані наступним чином. Генератор 1, ректифікатор 2 і дефлегматор Технічною задачею, на вирішення якої спряЗ з'єднані в одному корпусі, який лініями холодоамований передбачуваний винахід, є відмова від додаткового зовнішнього джерела охолодного се- •'» генте з'єднаний послідовно з конденсатором 4, 35297 дросельним вентилем 8, випарником 9 та об'єднаними в одному корпусі абсорбером 10 та оберненим ректифікатором 12. Абсорбер 10 і генератор 1 з'єднані між собою трьома лініями розчинів: слабкого, міцного та вищої концентрації. Лінією слабкого розчину - через теплообмінник розчинів 16, дросельний вентиль 17. Лінією розчину вищої - через обернений ректифікатор 13, насос розчину вищої концентрації 14 і змійовик охолодження дефлегматора 15. Лінією міцного розчину - через розподільну тарілку 11, насос зміцненого розчину 19, теплообмінник розчинів 16. Вхід до змійовика охолодження оберненого ректифікатора 13 з'єднаний з рідинною порожниною віддільника рідини 6, а вихід із змійовика 13 та парова порожнина віддільника рідини 6 з'єднані з концентратором 20. Крім того, машина може бути оснащена додатковим теплообмінником розчинів 21, встановленим на лінії слабкого розчину між теплообмінником розчинів 16 і дросельним вентилем 17 та на лінії міцного розчину між насосом міцного розчину 18 і концентратором 20. Машина також може бути оснащена змійовиком охолодження концентратора 22. Холодильна машина з оберненим ректифікатором працює наступним чином. В генераторі 1 кипить міцний розчин холодоагенту за рахунок обігріву теплоносія. Виділена при цьому пара холодоагента потрапляє до ректифікатора 2, де, контактуючи з розчином вищої концентрації, який збігає з дефлегматора, зміцнюється (підвищує свою концентрацію) і через дефлегматор при високому тиску (тиск конденсації) потрапляє до конденсатора 4. В конденсаторі 4 холодоагент конденсується і рідина, що утворилася, дроселюючись в дросельному вентилі 5 до проміжного тиску, прямує до віддільника рідини 6. Рідина, що відділилась у віддільнику рідини 6, поділяється на два потоки, один потік холодоагента через парорідинний теплообмінник 7 і дросельний вентиль 8 прямує до випарника, де кипить при низькому тиску (тиску кипіння), створюючи холодильний ефект для споживача; інший потік холодоагенте спрямовується до змійовика охолодження оберненого ректифікатора 12, до кипить при проміжному тиску, створюючи холодильний ефект для охолодження оберненого ректифікатора. Створений в генераторі 1 слабкий розчин холодоагента охолоджується в теплообміннику розчинів 16 (можливе подальше охолодження в додатковому теплообміннику 21), дроселюється у дросельному вентилі 17 до низького тиску і спря мовується до абсорбера 10. В абсорбері 10 слабкий розчин поглинає пару холодоагента, що поступає із випарника 9 через обернений ректифікатор 12 та підвищує свою концентрацію. Утворений міцний розчин зливається на розподільну тарілку 11. Нерегульована частина міцного розчину з розподільної тарілки 11 через насос міцного розчину 18 спрямовується до концентратора 20 (можливий додатковий підігрів міцного розчину в додатковому теплообміннику розчинів 21). В концентраторі 20 при проміжному тиску міцний розчин контактує 9 парами холодоагента проміжного тиску, які поступають із віддільника рідини 6 і змійовика охолодження оберненого ректифікатора 13, додатково підвищуючи свою концентрацію, і через насос зміцненого розчину 19, теплообмінник розчинів 16 спрямовується до генератора 1. Теплота, яка виділилася в процесі абсорбції, відводиться зовнішнім охолодним середовищем. Регульована частина міцного розчину з розподільної тарілки 11 зливається до оберненого ректифікатора 12, де контактує з парами холодоагенте із випарника 9 І підвищує свою концентрацію. Пари холодоагента, не поглинуті в оберненому ректифікаторі, надходять до абсорбера 10. Тепло, яке виділяється в процесі оберненої ректифікації, відводиться регенеративним шляхом за рахунок кипіння рідкого холодоагента в змійовику охолодження оберненого ректифікатора 13. Утворений в оберненому ректифікаторі розчин вищої концентрації через насос розчину вищої концентрації 14 надходить до змійовика охолодження дефлегматора 15, де нагрівається І прямує далі до ректифікатора 2. в тих випадках, коли адіабатна абсорбція в концентраторі 20 не в змозі поглинути усю пару, що утворилася в змійовику 13 і віддільнику рідини 6, концентратор необхідно оснастити змійовиком охолодження зовнішнім охолодним середовищем. В деяких випадках для стабільної роботи концентратора 20 міцний розчин, утворений в абсорбері 10, до надходження до концентратора 20 необхідно підігріти. З цією метою раціонально використовувати тепло слабкого розчину за допомогою додаткового теплообмінника розчинів 21. Завдяки винаходу підвищується ефективність абсорбційних холодильних машин шляхом розширення зони дегазації термохімічного компресора через включення в Його склад оберненого ректифікатора, охолоджуваного регенеративним шляхом. 35297 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул, Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03