Абсорбційний холодильник

1 Абсорбційний холодильник, що містить теплоїзольовану шафу з дверима, розділену поярусно перегородками на робочі камери, і розташовану на задній СТІНЦІ абсорбційно-дифузійну холодильну машину (АДХМ) з абсорбером і випарником, який відрізняється тим, що шафа розділена на три камери, верхню і середню (охолоджувані), які містять теплоізольовані огороджуючі конструкції (бокові стінки, двері, підлога, стеля) і тепловий зв'язок з випарником АДХМ, і нижню (неохолоджувану) з окремими дверима, при цьому абсорбер АДХМ не виходить за межі задньої стінки нижньої камери 2 Абсорбційний холодильник по п 1, який відрізняється тим, що нижня камера містить висувну ЄМНІСТЬ Винахід відноситься до холодильної техніки, зокрема, до побутових абсорбційних холодильників Відомий абсорбційний холодильник/1, с 220 222/, що містить малогабаритний теплоізольовану шафу з дверима, розділену на низькотемпературну камеру (НТК) і холодильну камеру (ХК), і розташовану на задній СТІНЦІ абсорбційно-дифузійну холодильну машину (АДХМ) Недоліком абсорбційного холодильника є низька холодильна потужність і, отже, недостатньо низькі температури в ХК і НТК Це обумовлено малим перепадом висот між абсорбером і випарником, що і визначає низьку швидкість циркуляції парогазової суміші (ПГС) у контурі природної циркуляції Наприклад, повна висота холодильної шафи холодильника "Морозко-4" складає 450мм, температура в НТК - мінус 6°С характеристиками, а саме, з підвищеними термінами зберігання харчової продукції без погіршення якості, при цьому вартість експлуатації холодильника не збільшується Технічний результат, отриманий шляхом рішення задачі винаходу - температура в НТК не вище мінус 18°С, при цьому рівень енерговитрат при роботі холодильника не збільшується Поставлена задача вирішується тим, що шафа розділена на три камери - верхню і середню (охолоджувані), які мають теплоізольовані огороджуючі конструкції (двері, бокові стінки, стелю, підлогу) і тепловий зв'язок з випарником АДХМ, и нижню (неохолоджувану) з окремими дверима, при цьому абсорбер АДХМ не виходить за межі задньої стінки нижньої камери Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак, у якості яких виступають а) шафа розділена на три камери - верхню і середню (охолоджуються), які мають теплоізольовані огороджуючі конструкції (двері, бокові стінки, стелю, підлогу) і тепловий зв'язок з випарником АДХМ, и нижню (неохолоджувану) окремими дверима, б) абсорбер АДХМ не виходить за межі задньої стінки нижньої камери, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному Перша ознака дозволяє, по перше, виключити теплопритоки з боку нижньої (неохолоджуваної) камери до ХК і до випарника АДХМ Це дозволить зосередити всю КІЛЬКІСТЬ вироблюваного штучного Відомий абсорбційний холодильник (1, с 222 224 - прототип), що містить теплоізольовану шафу з дверима, роздільну поярусно перегородками на робочі камери, і розташовану на задній СТІНЦІ АДХМ, що включає абсорбер і випарник, що має тепловий зв'язок з робочими об'ємами камер Недоліком прототипу є низькі експлуатаційні характеристики, зокрема, величина об'єму НТК 11 дм3, а ХК - 139дм /2/, при цьому температура в НТК - мінус 12°С, а в ХК - 5°С при температурі повітря в приміщенні 32°С Задачею винаходу є створення абсорбційного холодильника з підвищеними експлуатаційними со сч 49232 холоду для охолодження НТК і ХК По-друге, перша ознака дозволяє розширити функціональні можливості побутових холодильних приборів - у ньому одночасно з охолоджуваними (НТК і ХК) присутня і камера, що не охолоджується, яка може бути використана для різних господарських потреб, наприклад, для нетривалого зберігання овочів Друга ознака дозволяє збільшити перепад висот між випарником і абсорбером АДХМ на висоту нижньої (неохолоджуваної) камери Це дозволить збільшити рухомий напір у контурі природної циркуляції, збільшиться швидкість циркуляції ПГС, а разом з нею, і інтенсивність процесів тепло- і масообміну у випарнику й абсорбері, тобто без збільшення теплової потужності на генераторі АДХМ можна суттєво знизити рівень температур у НТК (за рахунок збільшення ступеня очищення ПГС в абсорбері) і збільшити величину його корисного об'єму В пристроі-прототипі відстань між виходом випарника і входом абсорбера близько 400мм при висоті шафи 1030мм Відстань між абсорбером і випарником АДХМ обмежує рівень температур у НТК і холодильну потужність випарника Збільшення теплового навантаження на генераторі (збільшення КІЛЬКОСТІ аміаку який генерується і КІЛЬКОСТІ циркулюючого водоаміачного розчину в абсорбері) не дозволяє кардинально збільшити зазначені вище характеристики Випробування, проведені на Васильківському заводі холодильників /3,4/, показали, що збільшення теплової потужності від 125Вт (номінальної) до 135Вт дозволяє знизити лише на 2 3°С температуру в ХК, тоді як температура в НТК залишається практично на попередньому рівні Аналіз результатів випробувань показує, що основним стримуючим фактором є низька швидкість циркуляції ПГС у контурі природної циркуляції, а отже, і невисока інтенсивність процесів тепломасообміну при випаровуванні й абсорбції Сутіь винаходу ілюструється кресленнями На фіг 1 зображений загальний вид (ззаду) абсорбційного холодильника, що заявляється На фіг 2 - розріз (вид збоку) Абсорбційний холодильник містить теплоізольовану шафу 1, розділену перегородкою 2 на НТК 3 і ХК 4 НТК має двері 5, а шафа 1 - двері 6 Нижня (неохолоджувана) камера 7 має окремі двері 8 і відділена від ХК 4 теплоізоляційною перегородкою 9 Теплоізольована шафа 1 і нижня камера 7 виконані в одному корпусі На задній СТІНЦІ шафи встановлена АДХМ, що містить генератор, закритий теплоізоляційним кожухом 10, дефлегматор 11, оребрений конденсатор 12, зливальну магістраль аміаку 13, низькотемпературний випарник (НТВ) 14 і високотемпературний випарник (ВТВ) 15, змієвиковий абсорбер 16, бачок абсорбера 17 і рідинний теплообмінник 18 НТВ 14 і ВТВ 15 оребрені і встановлені у верхній частині, ВІДПОВІДНО, НТК 3 і ХК 4 Бачок абсорбера 17 і верхня частина абсорбера зв'язані з газовим регенеративним теплообмінником 19, виконаним по типі "труба в трубі", ВІДПОВІДНО, опускним 20 і піднімальним 21 каналом контуру, при родної циркуляції У нижній камері 7 може бути встановлений для більш зручної експлуатації висувна шухляда, установлена на напрямних у бічних стінках Найбільша ефективність роботи АДХМ досягається, коли абсорбер 16 не виходить за межі (особливо верхній) нижньої камери 7 Абсорбційний холодильник працює наступним чином При підведенні теплового навантаження за допомогою електронагрівника до генератора утвориться водоаміачна пара, і перекачується слабкий (по аміаку) розчин на рівень входу у верхню частину абсорбера 16 Парова суміш, проходячи через дефлегматор 11, очищається від води в процесі конденсації, а флегма стікає назад у генератор Очищена пара аміаку надходить у конденсатор 12, де конденсується і по каналі 13 надходить на вхід у НТВ 14 Рідкий аміак у НТВ 14 випаровується в середовище інертного газу (водню) при низькому парціальному тиску, забезпечуючи тим самим ефект штучного охолодження на рівні мінус 22 24°С Далі аміак стікає у ВТВ 15, а слідом за ним за рахунок різниці густини надходить і ПГС Аміак продовжує випаровуватися в ПГС до повного и насичення Наприкінці випару у ВТВ 15 температура насичення, а отже, і стінки ВТВ максимальна, а аміак максимально насичує ПГС Очевидно, що при цьому ЩІЛЬНІСТЬ ПГС максимальна Таким чином, фізичні принципи, закладені в основу роботи АДХМ, дозволяють одержати максимальні температури на початку випару, а мінімальні - наприкінці Поділ шафи 1 перегородкою 2 і дверима 5 приводить до утворення НТК З, ХК 4 Холодними, насиченими парами аміаку ПГС, через газовий теплообмінник 9 по каналі 20 надходить у бачок абсорбера 17, ВІДКІЛЯ ВИТІСНЯЄ у верхню частину НТВ 14 очищений водень через абсорбер 16, канал 21 і теплообмінник 19 У теплообміннику 19 очищений водень переохолоджується за рахунок теплообміну з насиченої холодний ПГС, що виходить із ВТВ 15 Надходячи через бачок абсорбера 17 в абсорбер 16, насичена ПГС очищається в процесі абсорбції від пари аміаку і надходить на вхід ВТВ 15 через канал 21 і теплообмінник 19 Насичений аміаком водоаміачний розчин через рідинний теплообмінник 18 надходить на вхід генератора і цикл повторюється Розглянемо приклад конкретного виконання і позитивні ефекти, що досягаються при цьому Холодильна шафа абсорбційного холодильника "Кристал-404-1" має висоту Ншк=1030мм Відстань між виходом ВТВ 15 і входом у бачок абсорбера 17 складає ДН=400мм 121 У моделі, що заявляється, висота нижньої (неохолоджуваної) камери 7 складає Ннк=500мм Абсорбер 16 АДХМ не виходить за верхню межу нижньої камери 7 Сумарна висота холодильника, що заявляється, Hz=1530мм Залежність рухомого напору в контурі природної циркуляції від перепаду висот між випарником і абсорбером визначається по формулі /5/ ДР=Н ё (ргр 2 )+Кэ, де Н - відстань між випарником і абсорбером по вертикалі, 49232 g - прискорення вільного падіння, Р1, Р2 - ЩІЛЬНІСТЬ П Г С , ВІДПОВІДНО, ЩО ВИХОДИТЬ і входить у випарник АДХМ, Кэ - еквівалентний напір, створюваний конвективною дифузією (не залежить від перепаду висот) Таким чином, рухомий напір пропорційний величині перепаду висот Швидкість циркуляції ПГС у контурі природної циркуляції W = 2-ДР де Р - середня ЩІЛЬНІСТЬ ПГС У свою чергу інтенсивність масообміну при випарі (ри) і абсорбції (ра) залежить від величини W/6,7/ Відомо /8, с 321 - 330/, що КІЛЬКІСТЬ речовини яка випарувалася чи поглинулася /6/ прямо пропорційна рушійному перепаду парціальних тисків ДРно У процесі масообміну і поверхні масообміну (F), тобто G=pAPH0, При фіксованій поверхні випарника чи абсорбера і незмінній КІЛЬКОСТІ циркулюючого аміаку з ростом інтенсивності процесів масообміну (ріст р) величина рушійного перепаду пропорційно знижується У процесах випару й абсорбції величина рушійного перепаду визначається різницею парціальних тисків компонента, що дифундує, у стінки й у стелі ПГС У випарник АДХМ надходить ПГС із фіксованим парціальним тиском, тому зниження ДР Н0 , буде приводити до зниження парціального тиску аміаку в процесі фазового переходу, тобто до зниження температури процесу випару Абсорбер АДХМ залишає ПГС із концентрацією також обумовленою величиною ДР Н0 При фіксованій температурі навколишнього середовища буде незмінною температура і тиск фазової рівноваги водоаміачного розчину в абсорбері У цьому випадку зниження ДР Н0 буде збільшувати ступінь очищення ПГС в абсорбері, тобто в контурі природної циркуляції буде менше баластової пари аміаку і, ВІДПОВІДНО, нижче температура випару Таким чином, при незмінній холодопродуктивності випарника АДХМ, визначеної як Q0=Gr, де г - теплота паротворення аміаку, збільшення рушійного перепаду тисків у контурі природної циркуляції приведе до зниження рівня температур в охолоджуваних камерах Таким чином, можна зробити наступні висновки про переваги об'єкта, що заявляється По-перше, збільшення перепаду висот між випарником і абсорбером дозволяє суттєво збільшити холодопродуктивність АДХМ і знизити температуру в НТК Це означає, що забезпечується можливість збільшити корисний об'єм НТК і знизити робочий рівень температур, наприклад, до мінус 18°С при незмінній величині енергоспоживання По-друге, наявність неохолоджуваної камери в корпусі абсорбційного холодильника створює додаткові можливості для користувачів Список використаних джерел 1 Лепаев Д А Ремонт бытовых холодильников Справочник - 2-е изд , перераб и доп - М Легпромбытиздат, 1989 2 Холодильники модели "Кристалл" Руководство по эксплуатации Минобщемаш СССР, Васильковский завод холодильников, 1989 3 Экспериментальные исследования генераторов абсорбционных холодильниов типа "Кристалл" /Титлов А С , Вольневич С В , Рева Н В , Рыбников M B , Завертаный В В , Гришина Л В/, Одес технол ин-т пищ пром-сти -Одесса, 1992 26с ил -Рус -Деп в ВИНИТИ 29 06 92, - №2096В92 4 Исследование возможности использования сбросового тепла серийного абсорбционного холодильника типа АШ-150 для функционирования дополнительной нагревательной камеры /Титлов А С , Вольневич С В , Рева Н В , Рыбников М В , Завертаный В В , Гришина Л Б , Косенко Н В , Одес технол ин-т пищ пром-сти -Одесса, 1992 24с ил -Рус -Деп в ВИНИТИ 29 06 92, - №2097В92 5 Емельянов Р В , Третьяков Н П Исследования движения парогазовой смеси в АДХМ//Холодильная техника, 1974, - №10 - С 32 35 6 Дмитриев В И , Третьяков Н П Коэффициенты тепло- и массоотдачи при испарении аммиака в водоаммиачную смесь //Холодильная техника -1970 -№6 -С 32-35 7 Осипов Ю В , Третьяков Н П Массообмен при абсорбции аммиака водоаммиачным раствором //Холодильная техника - 1971 - №2 - С 40 42 8 Исаченко В П , Осипова В А , Сукомел А С Теплопередачи -Изд -2-е -М Энергия, 1969 49232 л гг г і ТГТ7 2 З Л