Морозильник

Морозильник, що містить теплоізольований корпус типу "скриня" із внутрішньою металевою камерою і холодильний агрегат, випарник якого винесений за межі корисного об'єму камери і має тепловий зв'язок з корисним об'ємом, який відрізняється тим, що як холодильний агрегат використовують дві абсорбційно-дифузійні холодильні машини (АДХМ), що встановлені на бічних стінках корпуса, а бічні стінки мають прорізи, у яких встановлені теплоізольовані блоки, виконані у вигляді короба, причому бічні стінки короба жорстко зв'язані с його дном, виконаним з високотеплопровідного металу, при цьому дно короба з одного боку має тепловий зв'язок з випарником АДХМ, а з іншого боку - з корисним об'ємом Винахід відноситься до холодильної техніки, зокрема, до побутових апаратів з абсорбційнодифузійними машинами (АДХМ) Відомий морозильник/1/, що містить теплоізольовану шафу з вертикальними дверима, розділеної перегородками з направляючими, на яких установлені короби (корзини), і холодильний агрегат компресійної дії, установлений на задній СТІНЦІ шафи, випарник холодильного агрегату має тепловий зв'язок з корисним обсягом морозильника Недоліком відомого морозильника є нераціональна конструкція шафи з погляду теплопритоків з навколишнього середовища При відкритті вертикальних дверей холодне повітря з камери легко виходить у приміщення Конструкції коробів не дозволяють принципово вирішити питання з теплопритоками, тому що при використанні короба висуваються з об'єму шафи і знаходяться в тепловій взаємодії з навколишнім середовищем тобто має місце ріст коефіцієнта робочого часу компресора і, отже, збільшуються енерговитрати Слід зазначити, що в конструкції відомого морозильника використовується компресійний холодильний агрегат, робота якого здійснюється тільки за рахунок електричної енергії (на привід компресора) Таким чином, відомий морозильник характеризується низькою ефективністю роботи, що визначається значними втратами холоду при експлуатації, а також вузькою областю застосування через неможливість використання дешевих неелектричних джерел енергії (газ, гас, пропан, бутан, бензин, вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння, енергія сонячного випромінювання і т п ) Відомий морозильник /2 - прототип/, що містить теплоізольовашш корпус типу "скриня" із внутрішньою металевою камерою І холодильний агреіаі, випарник якого винесений за межі корисного обсягу камери і маг тепловий зв'язок з корисним обсягом У конструкцм-прототипі використовується корпус типу "скриня", чим усувається низька ефективність роботи, зв'язана з повітрообміном між корисним обсягом і навколишнім середовищем При ПІДЙОМІ кришки холодне повітря, що має більшу ЩІЛЬНІСТЬ, чим повітря в приміщенні, залишається в камері У цьому випадку знижується інтенсивність утворення шею на внутрішніх стінках камери Разом з тим, у відомому морозильнику При цьому слід зазначити, що основний несприятливий вплив повітрообміну між камерою і навколишнім середовищем зв'язане не з витоками холодного повітря, а з припливом теплого вологого повітря з навколишнього середовища Волога випадає на поверхні випарника і замерзає, утворити спочатку шар шею, а потім і крижану кірку (шубу) У цьому випадку збільшується термічний опір між випарником і повітрям у камері, що приводить до збільшення часу роботи холодильного агрегату, о ю 50941 прототипі використовується холодильний агрегат компресійної дії, для роботи якого необхідні електричні джерела енергії досить високої якості Це звужує область застосування морозильникапрототипу В основу винаходу поставлена задача створення морозильника, широка область застосування якого забезпечується за рахунок використання як холодильного апарата безнасосних тепловикористовуючих холодильних машин, а за рахунок цього виключається прив'язка до джерел електричної енергії і з'являється можливість використовувати альтернативні джерела енергії Поставлена задача вирішується тим, що як холодильний апарат використовують дві абсорбційно-дифузійні холодильні машини (АДХМ), що установлені на бічних стінках корпуса, а бічні стінки мають прорізи, у яких установлені теплоізольовані блоки, виконані у виді короба, причому бічні стінки короба жорстко зв'язані з його дном, виконаним з високотеплопровідного матеріалу, при цьому дно короба з однієї сторони має тепловий зв'язок з випарником АДХМ, а з іншого боку - з корисним об'ємом Ефективність рішення поставленої задачі може зростати за рахунок того, що задня і передня стінки внутрішньої металевої камери мають додатковий тепловий зв'язок з бічними (торцевими) стінками за допомогою теплопередаючих пристроїв, причому ділянки тепловідводу цих пристроїв встановлені в зоні теплового зв'язку з випарниками АДХМ Це дозволяє забезпечувати ефективний тепловий зв'язок між задньою і передньою стінками і бічними стінками внутрішньої металевої камери при досить великій довжині перших Без теплопередаючих пристроїв стік тепла, яке надходить з навколишнього середовища через теплоізоляційний корпус, а в початковий період зберігання - і від завантажених продуктів, здійснюється за рахунок теплопровідності стінок внутрішньої металевої камери Очевидно, що для ефективного теплостоку необхідно знижувати термічний опір стінок Це можна зробити за рахунок збільшення їхньої товщини, але в цьому випадку збільшується як маса морозильника в цілому, так і його вартість При цьому слід зазначити, що і збільшення товщини стінок при передачі тепла на значні відстані (1 м і більш) не вирішує задачу ефективного геплостоку Вирішити задачу можна за рахунок установки додаткових теплопередающих пристроїв з низьким внутрішнім термічним опором При цьому можливо також і часткове зниження товщини стінок внутрішньої металевої камери, тому що теплосток буде вже здійснюватися, в основному, не в горизонтальному, а у вертикальному напрямку Ефективність поставленої задачі зросте за рахунок використання теплових труб як теплопередаючих пристроїв Теплові труби мають низький внутрішній термічний опір Передача тепла в них здійснюється за допомогою теплоти паротворення теплоносія на значні відстані /4/ при мінімальному температурному напорі Повернення рідкого теплоносія забезпечується за допомогою капілярних сил, що дозволяє використовувати теплові труби в теплопередаючих системах зі стоком тепла зверху вниз" /4/ Ефективність поставленої задачі зросте, якщо в якості теплопередаючих пристроїв використовуються термосифони, причому ділянка тепловідводу термосифонавстановлена вище ділянки теплопідводу Перевагою термосифонів є простота і висока надійність у роботі через відсутність капілярнопористих систем Теплопередача в термосифонах здійснюється в режимі природно-конвективного руху теплоносія - його "холодний" кінець (тепловідводу) повинний бути розташований вище (по вертикалі) ділянки теплопідводу - "гарячого" кінця У двофазних термосифонах передача тепла здійснюється в режимі паротворення, а повернення конденсату - самопливом У цьому випадку сполучаються дві позитивних якості теплових труб і термосифонів - високі теплопередаючі характеристики і простота, надійність і низька собівартість Однофазні термосифони практично цілком заповнюються рідким теплоносієм, що циркулює в режимі природної конвекції У порівнянні з двофазними вони більш прості у виготовленні і надійні в роботі Ефективність поставленої задачі зросте, якщо на внутрішніх поверхнях бічних стінок у зоні теплового зв'язку з випарниками АДХМ встановити вертикальні ребра Вертикальні ребра знижують термічний опір у процесі тепловіддачі від повітря, що знаходиться в корисному об'ємі камери, до стінок, зв'язаним у тепловому відношенні з випарниками АДХМ Якщо вертикальні ребра встановити на задній і передній стінках внутрішньої металевої камери, то це дозволить максимальним чином знизити термічний опір у процесі охолодження завантажених продуктів Ефективність поставленої задачі винаходу зросте, якщо елементи АДХМ, розташовані за межами корпуса, закрити кожухами, що мають у верхніх і нижніх частинах отвори для проходу повітря Це дозволяє покращити дизайн конструкції, а також підвищити ефективність роботи АДХМ Підвищення ефективності роботи АДХМ при установці кожуха пояснюється в такий спосіб При установці кожуха утворюється повітряна порожнина, усередині якої знаходяться теплорозСІЮЮЧІ елементи АДХМ - дефлегматор, абсорбер, конденсатор Теплоскидання з цих елементів здійснюється в повітряне середовище, що знаходиться в порожнині, Температура и завжди вище, ніж температура повітря за межами кожуха Розходження температур створює піднімальну (Архімедову) силу Тепле повітря виходить через верхні отвори кожуха, а через нижні отвори входить більш холодне повітря з приміщення Створюється своєрідний стовп теплого повітря, вертикальний характерний розмір якого визначає величину додаткового рушійного напору Швидкість повітря, яке обмиває теплорозсіюючі елементи, при цьому вище, ніж у випадку природноконвективного режиму охолодження У цьому випадку здійснюється додаткове переохолодження потоків робочого тіла в теплороз 50941 сіюючих елементах АДХМ У конденсаторі додаткове переохолодження рідкого аміаку знижує витрати холоду в регенеративному теплообміннику випарника Зниження рівня температур в абсорбері дозволяє здійснювати більш високе очищення парогазової суміші, що надходить на вхід випарника Це також підвищує холодильну потужність випарника без додаткових енерговитрат Ще більшим чином інтенсивність теплообміну з ЗОВНІШНІХ поверхонь теплорозсіюючих елементів АДХМ може бути підвищена, якщо в повітряній порожнині, утвореної кожухом і бічними стінками корпуса, встановити вентилятори Вентилятори створюють примусову циркуляцію повітряного середовища в каналах Швидкість повітря при цьому стає на порядок вище Найбільш ефективне використання вентиляторів (навіть при додаткових енерговитратах) при підвищених температурах повітря в приміщенні (у ЛІТНІЙ період) і в початковий момент завантаження камери "теплими" продуктами Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, у якості якого виступає відсутність прив'язки холодильного приладу до електричних джерел енергії і можливість використання альтернативних джерел енергії, полягає в наступному Використання як холодильного апарата АДХМ дозволяє здійснювати виробництво штучного холоду за рахунок як електричних, так і неелектричних джерел енергії Слід зазначити і можливість використання електричних джерел низької якості, тобто АДХМ можуть працювати як при зниженій (160В), так і при підвищеній (250В) напрузі в силовій мережі (такі стрибки напруги особливо характерні для сільської місцевості) Експлуатація компресійних моделей при таких стрибках напруги не рекомендується через високу імовірність виходу з ладу компресора При використанні як джерела енергії теплоти згоряння природного газу, гасу, бензину, вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) і т п енергетична ефективність АДХМ стає вище, ніж у компресійних моделей /3/, при цьому розширюється й область застосування холодильних приладів, наприклад, на транспортних засобах, у важкодоступних районах, на пасовищах і т п Слід зазначити і можливість використання для функціонування морозильника з АДХМ і джерел електричної енергії постійного струму, що характерно для транспортних засобів Установкою не однієї, а двох АДХМ усувається і такий недолік АДХМ, як низька холодильна потужність на температурному рівні роботи морозильних апаратів - мінус 24 мінус 18 °С Особливо варто розглянути переваги установки двох АДХМ на торцевих стінках У цьому випадку здійснюється симетричний стік тепла (за рахунок початкової температури завантажених продуктів і теплопритоків з навколишнього середовища) по внутрішній металевій камері до випарників АДХМ У результаті цього підвищується ізотермічність корисного об'єму і поліпшується якість зберігання продуктів При розташуванні АДХМ на задній СТІНЦІ, особливо при завантаженні камери, утворяться застійні зони біля передньої стінки У результаті погіршується якість зберігання завантажених продуктів Ознака "розташування випарників АДХМ в окремих теплоізольованих блоках з передньою теплосприймаючою поверхнею, виконаної з високотеплопровідного матеріалу" дозволяє а) винести випарник за межі корисного об'єму, що приводить до збільшення останнього, б) з технологічного циклу виробництва АДХМ виключити операцію оцинкування випарника, що вимагає значних природоохоронних і санітарних заходів, в) збільшити габаритні розміри випарника, тобто холодильну потужність АДХМ, г) істотно збільшити ремонтопридатність конструкції морозильника - при виході з ладу якоінебудь АДХМ вона легко знімається з бічної (торцевої) стінки Сутність пропонованого рішення ілюструється кресленнями На фіг 1 приведений загальний вид морозильника з АДХМ (вид спереду) На фіг 2 вид зверху (розріз А-А) На фіг 3 - вид збоку з відкритою кришкою (розріз Б-Б) Морозильник містить теплоізольований корпус 1 з верхньою кришкою 2 і з внутрішньою металевою камерою, а також дві АДХМ 3 з теплоізольованими блоками 4, встановленими в прорізах бічних (торцевих) стінок корпуса 1 Випарники 5 АДХМ 3 цілком розташовані в об'ємі теплоізольованого блоку 4, виконаного у виді короба , і зв'язані в тепловому відношенні з дном 6 блоку 4 На внутрішніх поверхнях камери установлені вертикальні ребра 7 (на фіг 1-3 показана установка вертикальних ребер) Теплопередаючі пристрої 8 зв'язують передню і задню стінки корпуса 1 із дном 6 блоку 4 Елементи АДХМ, розташовані за межами корпуса 1, закриті кожухами 9 Для роботи в жорстких умовах у нижній частині кожухів установлені вентилятори 10 Розглянемо роботу морозильника при використанні усіх інтенсифікуючих факторів (оребрення, тешюпередаючих пристроїв (ТПП), кожухів, вентиляторів) При включенні АДХМ починається генерація аміаку з його наступним скрапленням і подачею у випарник 5 У випарнику 5 аміак випаровується в середовище водню (інертного газу) при низькому парціальному тиску, тобто при низьких температурах і, тим самим, забезпечує виробництво штучного холоду Випарник захолоджує дно 6 блоку 4 Холодне повітря опускається в нижню частину камери, охолоджуючи при цьому об'єкти, розміщені В НІЙ На дні 6 блоку 4 закріплені конденсаційні ділянки ТПП 8, які при роботі АДХМ піддаються захолоджуванню Захолоджування викликає конденсацію пари теплоносія у випадку використання теплових труб чи двофазних термосифонів, або створюється перепад температур, що викликає рух теплоносія в однофазному термосифоні, тобто в будь-якому випадку здійснюється перекачування тепла з тепло сприймаючої зони ТПП 8, розташо ваних на задній або передній стінках Розташування ребер 7 по периметрі внутрішнього об'єму камери забезпечує рівномірність процесу захолоджування, що особливо важливо при великому завантаженні корисного об'єму, коли природна циркуляція повітря утруднена При підвищенні температури навколишнього повмря чи при завантаженні на збереження великої КІЛЬКОСТІ незаморожених продуктів здійснюється включення вентилятора 10, що забезпечує режим примусової циркуляції повітря в порожнині кожуха 9 Різке збільшення тепловіддачі від конденсатора й абсорбера АДХМ приводить до підвищення холодильної потужності випарника і зниженню рівня температур на ньому Усе це дозволяє реалізувати режим інтенсивного охолодження і заморожування Конструкція морозильника-скрині сприяє збереженню охолодженого повітря в корисному об'ємі, а в більшій мірі не дозволяє повітрю з приміщення з вологістю не менш 70-80% попадати на тепло сприймаючі панелі Це дозволяє істотно зни 50941 8 зити інтенсивність намерзання снігової шуби і, тим самим, покращити експлуатаційні характеристики морозильника Область застосування об'єкта, що заявляється - побутова холодильна техніка, при цьому основна перевага апаратів з АДХМ - можливість роботи на різних джерелах теплової енергії - дозволяє експлуатувати морозильник на транспорті й у важкодоступних районах, де немає електричної енергії Список використаних джерел 50941 ? Фіг 3. 10