Абсорбційна холодильна машина з інжектором

1. Абсорбційна холодильна машина з інжектором, що містить послідовно підключені десорбер з лініями пари холодоагенту високого тиску, слабкоконцентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, конденсатор, підключений своїм входом до лінії пари холодоагенту високого тиску, а виходом до входу парорідинного теплообмінника по лінії рідкого холодоагенту високого тиску, вихід якого по лінії рідкого холодоагенту високого тиску підключений до входу випарника, вихід якого сполучений зі входом парорідинного теплообмінника по лінії пари холодоагенту низького тиску, вихід якого по лінії пари холодоагенту низького тиску підключений до приймальної камери інжектора, дифузор якого сполучений по лінії холодоагенту проміжного тиску зі входом абсорбера, зі входом якого по лінії слабкоконцентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту сполучений вихід теплообмінника розчинів, вхід якого сполучений по лінії слабкоконцентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту з виходом десорбера, вихід з абсорбера по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту підключений до входу теплообмінника розчинів, вихід з якого сполучений по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту зі входом десорбера, яка відрізняється тим, що робоче сопло інжектора підключене 2 (19) 1 3 89561 4 соплом бустерна струминна помпа, дифузор якої сполучений із робочим соплом рециркуляційної помпи, а приймальна камера - з рідинною порож ниною відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора. Винахід відноситься абсорбційних холодильних машин, зокрема з інжектором. Відома абсорбційна холодильна машина з інжектором, що містить послідовно підключені десорбер з лініями пари холодоагенту, слабко концентрованої рідкої суміші холодоагенту та абсорбенту, концентрованої рідкої суміші холодоагенту та абсорбенту, конденсатор, підключений своїм входом до лінії пари холодоагенту, а виходом до входу випарника, вихід з якого сполучений зі входом абсорбера, до якого підключений також дифузор інжектора, теплообмінник, сполучений по лінії слабкоконцентрованої рідкої суміші холодоагенту та абсорбенту і лінії концентрованої рідкої суміші холодоагенту з абсорбером і десорбером (Бадылькес И.С., Данилов Р.Л. Абсорбционные холодильные машины. - М: Пищевая промышленность, 1966. - с. 259, рис. 137). Недоліком існуючої абсорбційної холодильної машини з інжектором є недостатньо висока енергетична ефективність через підвищені витрати тепла гріючого середовища, зумовлені низькими коефіцієнтами ежекції інжектора (коефіцієнт ежекції - відношення кількості ежектованого середовища низького тиску до кількості ежектуючого - силового середовища високого тиску), які в свою чергу обумовлені низьким тиском ежектованого середовища. Прототипом винаходу є абсорбційна холодильна машина з інжектором, що містить послідовно підключені десорбер з лініями пари холодоагенту високого тиску, слабкоконцентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, конденсатор, підключений своїм входом до лінії пари холодоагенту високого тиску, а виходом до входу парорідинного теплообмінника по лінії рідкого холодоагенту високого тиску, вихід якого по лінії рідкого холодоагенту високого тиску підключений до входу випарника, вихід якого сполучений зі входом парорідинного теплообмінника по лінії пари холодоагенту низького тиску, вихід якого по лінії пари холодоагенту низького тиску підключений до приймальної камери інжектора, дифузор якого сполучений по лінії холодоагенту проміжного тиску зі входом абсорбера, зі входом якого по лінії слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту сполучений вихід теплообмінника розчинів, вхід якого сполучений по лінії слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту з виходом десорбера, вихід з абсорбера по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту підключений до входу теплообмінника розчинів, вихід з якого сполучений по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту зі входом десорбера (Бадылькес И.С., Данилов Р.Л. Абсорбционные холоди льные машины. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - с. 131, рис. 57). Недоліком існуючої абсорбційної холодильної машини з інжектором є недостатньо висока енергетична ефективність через підвищені витрати тепла гріючого середовища, зумовлені низькими коефіцієнтами ежекції інжектора (коефіцієнт ежекції - відношення кількості ежектованої пари низького тиску до кількості рідкого холодоагенту високого тиску, тобто силового холодоагенту пари), які в свою чергу обумовлені низьким тиском ежектованої пари холодоагенту - пари низького тиску. В основу винаходу поставлено задачу підвищення енергетичної ефективності абсорбційної холодильної машини з інжектором шляхом збільшення тиску ежектованої пари холодоагенту і відповідно коефіцієнтів ежекції. Для вирішення цієї задачі в абсорбційній холодильній машині з інжектором, що містить послідовно підключені десорбер з лініями пари холодоагенту високого тиску, слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту, конденсатор, підключений своїм входом до лінії пари холодоагенту високого тиску, а виходом до входу парорідинного теплообмінника по лінії рідкого холодоагенту високого тиску, вихід якого по лінії рідкого холодоагенту високого тиску підключений до входу випарника, вихід якого сполучений зі входом парорідинного теплообмінника по лінії пари холодоагенту низького тиску, вихід якого по лінії пари холодоагенту низького тиску підключений до приймальної камери інжектора, дифузор якого сполучений по лінії холодоагенту проміжного тиску зі входом абсорбера, зі входом якого по лінії слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту сполучений вихід теплообмінника розчинів, вхід якого сполучений по лінії слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту з виходом десорбера, вихід з абсорбера по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту підключений до входу теплообмінника розчинів, вихід з якого сполучений по лінії концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту зі входом десорбера, робоче сопло інжектора підключене по лінії рідкого холодоагенту до виходу з конденсатора, а дифузор - до відокремлювача рідини на нагнітанні інжектора, парова порожнина якого сполучена зі входом абсорбера по лінії холодоагенту проміжного тиску, а рідинна порожнина - зі входом випарника. У названій абсорбційній холодильній машині з інжектором на лінії пари холодоагенту низького тиску встановлений термопресор, робоче сопло якого підключене до виходу з парорідинного теплообмінника по лінії пари холодоагенту низького 5 тиску, приймальна камера - до виходу з парорідинного теплообмінника по лінії рідкого холодоагенту, а дифузор - до приймальної камери інжектора. У названій абсорбційній холодильній машині з інжектором до приймальної камери інжектора підключена своїм виходом парова порожнина відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора, вхід якої сполучений з дифузором термопресора, а до рідинної порожнини відокремлювача рідини підключений своїм входом випарник. У названій абсорбційній холодильній машині з інжектором на лінії пари холодоагенту низького тиску встановлений паровий теплообмінник, вхід якого підключений до виходу з парорідинного теплообмінника, а вихід - до робочого сопла термопресора, вхід парового теплообмінника по лінії пари холодоагенту високого тиску сполучений з виходом десорбера, а вихід - зі входом конденсатора. У названій абсорбційній холодильній машині з інжектором до рідинної порожнини відокремлювана рідини на нагнітанні інжектора підключена своїм робочим соплом рециркуляційна струминна помпа, дифузор якої сполучений зі входом випарника, а приймальна камера - з рідинною порожниною рециркуляційного відокремлювача рідини, вхід парової порожнини якого підключений до виходу випарника, а її вихід по лінії пари холодоагенту низького тиску сполучений зі входом парорідинного теплообмінника. У названій абсорбційній холодильній машині з інжектором до рідинної порожнини відокремлювача рідини на нагнітанні інжектора підключена своїм робочим соплом бустерна струминна помпа, дифузор якої сполучений із робочим соплом рециркуляційної помпи, а приймальна камера - з рідинною порожниною відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора. Завдяки встановленню на лінії пари холодоагенту низького тиску струминних апаратів (бустерної та рециркуляційної струминних помп, термопресора), що підвищують тиск пари холодоагенту на всмоктуванні інжектора, а також парового теплообмінника та відокремлювачів рідини, які забезпечують ефективну роботу струминних апаратів, зростають коефіцієнти ежекції інжектора, а значить скорочуються витрати рідкого холодоагенту високого тиску, який подають у робоче сопло і який в свою чергу утворюється в конденсаторі з пари холодоагенту високого тиску, що надходить з десорбера, тобто зменшується кількість пари холодоагенту високого тиску, яку необхідно утворити в десорбері для виробництва однієї і тієї ж кількості холоду у випарнику. Відповідно скорочуються витрати тепла, яке необхідно підвести до генератора з зовнішнім гріючим середовищем (нагрітими газами, водяною парою або нагрітою водою) і, як наслідок, підвищується енергетична ефективність абсорбційної холодильної машини з інжектором. Абсорбційна холодильна машина з інжектором на рисунку складається з десорбера 1 та підключених до нього ліній слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту 2, концентрованого рідкого розчину холодоагенту та 89561 6 абсорбенту 3, пари холодоагенту високого тиску 4, парового теплообмінника 5, конденсатора 6, до виходу з якого по лінії рідкого холодоагенту високого тиску 7 підключений своїм входом парорідинний теплообмінник 8 з лінією пари холодоагенту низького тиску 9. Вихід із конденсатора 6 по лінії рідкого холодоагенту високого тиску 7 сполучений також із робочим соплом 10 інжектора, який містить приймальну камеру 11 та дифузор 12, сполучений зі входом відокремлювача рідини на нагнітанні інжектора, що включає також рідинну порожнину 13 та парову порожнину 14, до якої по лінії пари холодоагенту проміжного тиску 15 підключений своїм входом абсорбер 16. Приймальна камера 11 інжектора сполучена з виходом із парової порожнини 17 відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора, рідинна порожнина 18 якого підключена до приймальної камери 19 бустерної струминної помпи, робоче сопло 20 якої сполучене з рідинною порожниною 13 відокремлювача рідини на нагнітанні інжектора, а дифузор 21 - з робочим соплом 22 рециркуляційної струминної помпи, що містить також приймальну камеру 23 та дифузор 24, підключений до входу випарника 25, вихід якого сполучений із паровою порожниною 26 рециркуляційного відокремлювача рідини, рідинна порожнина 27 якого підключена до приймальної камери 23 рециркуляційної струминної помпи. Парова порожнина 26 рециркуляційного відокремлювача рідини сполучена з робочим соплом 28 термопресора, приймальна камера 29 якого підключена по лінії 7 рідкого холодоагенту високого тиску до виходу з парорідинного теплообмінника 8, а дифузор 30 - до парової порожнини 17 відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора. Вихід із десорбера 1 по лінії слабко концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту 2 сполучений зі входом теплообмінника розчинів 31, вихід якого через дросельний клапан 32 підключений до входу абсорбера 16, до виходу з якого по лінії 3 концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту підключена своїм входом помпа 33, вихід якої сполучений зі входом теплообмінника розчинів 31, до входу якого лінією 3 підключений вихід десорбера 1. Робота холодильної машини на рисунку здійснюється таким чином. У десорбері 1 за рахунок підведення тепла від зовнішнього гріючого середовища, наприклад водяної пари, нагрітих води або газів, нагрівають концентрований рідкий розчин холодоагенту та абсорбенту, що надходить до десорбера 1 лінією З, і випаровують холодоагент з нагрітого концентрованого рідкого розчину, тобто проводять десорбцію холодоагенту з концентрованого рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту. При цьому концентрація рідкого розчину холодоагенту та абсорбенту зменшується і утворюється, з одного боку, слабко концентрований рідкий розчин холодоагенту та абсорбенту, який відводиться від десорбера лінією 2, а з іншого, - пара холодоагенту високого тиску, що відводиться від десорбера 1 лінією 4. Нагріту пару холодоагенту високого тиску охолоджують у паровому теплообміннику 5, перегріваючи пару холодоагенту низького тиску, і кон 7 денсують у конденсаторі 6, відводячи тепло конденсації охолоджуючим середовищем (водою), а зконденсаний рідкий холодоагент направляють лінією рідкого холодоагенту високого тиску 7 частково - в парорідинний теплообмінник 8, де його переохолоджують, перегріваючи пару холодоагенту низького тиску, а частково - у робоче сопло 10 інжектора, де його розширюють із підвищенням швидкості, і за рахунок енергії розширення ежектують у приймальну камеру 11 інжектора пару холодоагенту низького тиску з парової порожнини 17 відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора. З дифузора 12 інжектора суміш рідкого і парового холодоагенту проміжного тиску надходить до парової порожнини 14 відокремлювачем рідини на нагнітанні інжектора, де вона розділяється на пару та рідину. З парової порожнини 14 відокремлювача рідини пару відводять до абсорбера 16 лінією пари холодоагенту проміжного тиску 15, а з рідинної порожнини 13 рідкий холодоагент подають у робоче сопло 20 бустерної струминної помпи, де його розширюють зі збільшенням швидкості, і за рахунок енергії розширення ежектують у приймальну камеру 19 бустерної струминної помпи рідкий холодоагент із рідинної порожнини 18 відокремлювача рідини на всмоктуванні інжектора. З дифузора 21 бустерної струминної помпи сумарний потік рідкого холодоагенту подають у робоче сопло 22 рециркуляційної струминної помпи, де його розширюють зі збільшенням швидкості, і за рахунок енергії розширення ежектують у приймальну камеру 23 рециркуляційної струминної помпи рідкий холодоагент із рідинної порожнини 27 рециркуляційного відокремлювана рідини. З дифузора 24 рециркуляційної струминної помпи сумарний потік рідкого холодоагенту подають у випарник 25, де здійснюють його неповне випаровування шляхом відведення теплоти від охолоджуваного холодоносія, тобто виробляючи холод. Неповне випаровування рідкого холодоагенту забезпечує високу інтенсивність теплообміну у випарнику 25, як наслідок, зменшення різниці температур між холодоносієм і киплячим холодоагентом, відповідно скорочення енергетичних втрат, обумовлених цією різницею температур, і підвищення енергетичної ефективності абсорбційної холодильної машини в цілому. Парорідинну суміш холодоагенту з випарника 25 подають у парову порожнину 26 рециркуляційного відокремлювача рідини, звідки відокремлену пару холодоагенту направляють лінією 9 пари холодоагенту низького тиску послідовно у парорідинний теплообмінник 8, де її перегрівають, переохолоджуючи рідкий холодоагент, який надходить до парорідинного теплообмінника 8 лінією 7 рідкого холодоагенту з конденсатора 6, потім у паровий теплообмінник 5, де пару додатково перегрівають, охолоджуючи пару холодоагенту високого тиску, що надходить до парового теплообмінника 5 з десорбера лінією 4. Після парового теплообмінника 5 перегріту пару холодоагенту 89561 8 низького тиску подають у робоче сопло 28 термопресора, де у процесі розширення її швидкість збільшують до швидкості, близької звуковій, і в потік прискореної перегрітої пари упорскують рідкий холодоагент, який подають у приймальну камеру 29 термопресора лінією рідкого холодоагенту 7 з парорідинного теплообмінника 8. Завдяки миттєвому скипанню рідкого холодоагенту в потоці прискореної перегрітої пари тиск пари на виході з дифузора 30 термопресора підвищується понад величину тиску перегрітої пари на вході робочого сопла 28, тобто збільшується тиск пари у відокремлювачі рідини на всмоктуванні інжектора, підключеному до дифузора 30 паровою порожниною 17, і на вході приймальної камери 11 інжектора. В результаті зростають коефіцієнти ежекції інжектора. З дифузора 12 інжектора суміш рідкого і парового у приймальну камеру 29 термопресора лінією рідкого холодоагенту 7 з парорідинного теплообмінника 8 або з конденсатора 5 (показано пунктирною лінією). Завдяки миттєвому скипанню рідкого холодоагенту в потоці прискореної перегрітої пари тиск пари на виході з дифузора 30 термопресора підвищується понад величину тиску перегрітої пари на вході робочого сопла 28, тобто збільшується тиск пари у відокремлювачі рідини на всмоктуванні інжектора, підключеному до дифузора 30 паровою порожниною 17, і на вході приймальної камери 11 інжектора. В результаті зростають коефіцієнти ежекції інжектора. З дифузора 12 інжектора суміш рідкого і парового холодоагенту проміжного тиску надходить до парової порожнини 14 відокремлювачем рідини на нагнітанні інжектора, де вона розділяється на пару та рідину. З парової порожнини 14 відокремлювача рідини пару відводять до абсорбера 16 лінією пари холодоагенту проміжного тиску 15. В абсорбері 16 пара холодоагенту абсорбується (поглинається) слабко концентрованим рідким розчином холодоагенту та абсорбенту, що надходить до абсорбера 16 лінією 2 з десорбера 1 після охолодження в теплообміннику розчинів 31 та дроселювання у дросельному клапані 32. Абсорбція проходить із виділенням тепла абсорбції, яке відводиться від абсорбера 16 охолоджуючим середовище, наприклад водою. В результаті абсорбції утворюється охолоджений концентрований рідкий розчин холодоагенту та абсорбенту, який послідовно стискають насосом 33, нагрівають у теплообміннику розчинів 31, одночасно охолоджуючи слабко концентрований рідкий розчин холодоагенту та абсорбенту, і подають лінією 3 до десорбера 1. В результаті підвищення тиску на всмоктуванні інжектора зростають коефіцієнти ежекції інжектора, відповідно скорочуються витрати тепла, яке підводять до генератора з зовнішнім гріючим середовищем (нагрітими газами, водяною парою або нагрітою водою) і, як наслідок, енергетична ефективність абсорбційної холодильної машини підвищується на 10...20%. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 89561 Підписне 10 Тираж 28 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