СОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F25B15/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к теплоиспользующим сорбционным холодильным машинам.

Известны теплоиспользующие сорбционные холодильные машины, содержащие соединенные между собой конденсатор, дефлегматор, генератор, теплообменники конденсата и слабого раствора, насос перекачки рабочего вещества, трехпоточный теплообменник и смеситель.

Недостатком этих машин является малая энергетическая эффективность.

Эти недостатки устранены в сорбционной машине, которая содержит смеситель, трехпоточный теплообменник, генератор, отделитель жидкости, дефлегматор, конденсатор, двухпоточный теплообменник генератора.

Эта машина также обладает низкой эффективностью.

Наиболее высокой эффективностью по энергетике обладает сорбционная холодильная машина, содержащая последовательно соединенные трубопроводами в контур циркуляции рабочего вещества генератор, первый и второй отделители жидкости, дефлегматор, конденсатор, ресивер, регулирующий вентиль, двухпоточный теплообменник конденсата, трехпоточный теплообменник, смеситель, трехпоточный теплообменник по второму потоку, двухпоточный теплообменник конденсата по второму потоку, двухпоточный теплообменник слабого раствора, регулирующий вентиль и генератор, трубопровод, соединяющий нижнюю часть полости первого отделителя жидкости через второй поток теплообменника слабого раствора и через третий поток трехпоточного теплообменника со смесителем, и трубопровод, соединяющий нижнюю часть полости второго отделителя жидкости с контуром циркуляции между генератором и регулирующим вентилем.

Эта машина является прототипом изобретения и показала при испытаниях наивысшую эффективность с получением холода на уровне - 30^оС в одной ступени.

Однако для обеспечения увеличения холодопроизводительности путем повышения расхода рабочего вещества установка должна обладать значительной высотой. В габаритах здания нельзя обеспечить повышенную холодопроизводительность из-за ограничений по высоте машины, определяющей расход рабочего вещества через смеситель.

Целью изобретения является повышение холодопроизводительности и компактности машины.

Указанная цель достигается тем, что машина снабжена отделителем пара, генератор размещен ниже двухпоточного теплообменника слабого раствора, отделитель пара установлен в высшей части трубопровода между регулирующим вентилем и генератором, а нижняя и верхняя части полости второго отделителя жидкости соединены трубопроводами соответственно с нижней и верхней частями полости отделителя пара.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Машина состоит из генератора 1, первого отделителя 2 жидкости и второго отделителя 3 жидкости, дефлегматора 4, конденсатора 5, ресивера 6, регулирующего вентиля 7, двухпоточного теплообменника 8 конденсатора, трехпоточного теплообменника 9, смесителя 10, двухпоточного теплообменника 12 слабого раствора, регулирующего вентиля 13 и отделителя 14 пара.

Трехпоточный теплообменник 9 и смеситель 10 помещены внутри теплоизолированной камеры 11. Генератор 1 размещен ниже уровня двухпоточного теплообменника 12 слабого раствора. Отделитель 14 пара установлен в наивысшей точке трубопровода между регулирующим вентилем 13 и генератором 1.

Внутри машины находится рабочее вещество - смесь пропана с ацетоном в соотношении 50:50 в целом по установке.

Машина работает следующим образом. При подводе теплоты в генераторе 1 при температуре на 15-30^оС выше температуры охлаждающей среды в конденсаторе 5 пропан выпаривается. В трубопроводе на выходе из генератора 1 образуется столб парожидкостной смеси, а на входе - столб рабочего раствора в жидком состоянии. За счет разности плотностей смесь пара и жидкости выдавливается в отделитель 2 жидкости, из которого горячий слабый раствор попадает в теплообменники 12, 9 и смеситель 10.

Пары пропана очищаются от ацетона в дефлегматоре 4 и попадают в конденсатор 5, затем в ресивер 6, теплообменники 8 и 9 и смеситель 10.

При смешении поглощается теплота в количестве до 40 кДж/кг образующегося раствора. Холодопроизводительность машины определяется расходом образующегося рабочего раствора. Температура смесителя 10 понижается. Он начинает охлаждать воздух в камере 11. Образовавшееся рабочее вещество проходит теплообменники 9, 8, 12 и охлаждает (ацетон) слабый раствор и (пропан) конденсат. В теплообменнике 12 рабочее вещество может начать кипеть, тогда отделитель пара направит пары в конденсатор и предотвратит срыв циркуляции рабочего вещества. При заполнении машины рабочим веществом остатки воздуха также будут отведены в конденсатор 5 через отделитель 14 пара, а затем удалены из машины.

Флегма из отделителя 3 подается в отделитель 14 пара для того, чтобы получить слабый раствор (ацетон) с наименьшим содержанием пропана (летучего компонента), так как теплота смещения получается тем больше, чем чище смешиваемые компоненты.

Холодопроизводительность за счет увеличенного расхода рабочего раствора выше по сравнению с прототипом (при размещении генератора 1 выше теплообменника 12 слабого раствора) по следующим причинам.

Активное кипение рабочего вещества главным образом происходит в пределах контура генератора. Движущая сила циркуляции определена в основном высотой корпуса генератора, она может быть повышена за счет увеличения расстояния от генератора до первого отделителя жидкости, но это повышает и общую высоту машины по прототипу.

Поэтому указанный вариант практически неприменим.

В предложенном устройстве генератор размещен в самой нижней позиции, поэтому может быть увеличено расстояние от генератора 1 до первого отделителя 2 жидкости. При этом общая высота машины уменьшается на высоту корпуса генератора. Кроме того, уменьшается общая высота столба рабочего раствора от смесителя 10 до отделителя 14 пара (в прототипе до первого отделителя жидкости), а следовательно, и требуемое расстояние от ресивера 6 до отделителя 14 пара.

Конечно, холодопроизводительность зависит и от теплообменной поверхности генератора и конденсатора и количества подводимой и отводимой теплоты, так как они позволяют создать те компоненты, которые необходимо перекачать термосифоном (генератором) для последующего разделения и смешения.

Принято, что у прототипа и предложенного устройства одинаковые площади теплообменной поверхности, поэтому расход жидкости будет пропорционален высоте столба парожидкостной смеси, находящейся в генераторе и трубопроводе после генератора до первого отделителя жидкости. В предложенном устройстве такой столб парожидкостной смеси может быть создан более высоким за счет размещения генератора в наиболее низкой позиции. Тогда холодопроизводительность предложенной машины, равная произведению расхода жидкости на холодопроизводительность 1 кг раствора (≈40 кДж/кг), будет больше при лучшей компактности. Для выпаривания большего количества вещества необходимо будет лишь увеличить плотности тепловых потоков в генераторе и конденсаторе, что предусматривается способом работы предложенной холодильной машины.

Размещение генератора в нижней позиции расширяет возможности компановки машины и привязки ее к источникам энергии (двигателям машин, конденсаторам холодильных установок и др.).

Использование: в холодильной технике. Сущность: генератор 1 размещен ниже двухпоточного теплообменника 12 и снабжен отделителем 14 пара, установленным в высшей точке трубопровода между генератором 1 и двухпоточным теплообменником 12 и соединенным двумя трубопроводами с верхним отделителем 3 жидкости. Это позволяет улучшить компактность установки и повысить холодопроизводительность. Машина предназначена для использования в сельском хозяйстве, на транспорте, в химической промышленности, торговле и быту для работы преимущественно от нетрадиционных и вторичных источников энергии. 1 ил.

СОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая последовательно соединенные трубопроводами в контур циркуляции рабочего вещества генератор, первый и второй отделители жидкости, дефлегматор, конденсатор, ресивер, регулирующий вентиль, двухпоточный теплообменник конденсата, трехпоточный теплообменник, смеситель, трехпоточный теплообменник по второму потоку, двухпоточный теплообменник конденсата по второму потоку, двухпоточный теплообменник слабого раствора, регулирующий вентиль и генератор, трубопровод, соединяющий нижнюю часть полости первого отделителя жидкости через второй поток теплообменника слабого раствора и через третий поток трехпоточного теплообменника со смесителем, и трубопровод, соединяющий нижнюю часть полости второго отделителя жидкости с контуром циркуляции между генератором и регулирующим вентилем, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности и компактности, она снабжена отделителем пара, генератор размещен ниже двухпоточного теплообменника слабого раствора, отделитель пара установлен в высшей части трубопровода между регулирующим вентилем и генератором, а нижняя и верхняя часть полости второго отделителя жидкости соединены трубопроводами соответственно с нижней и верхней частями полости отделителя пара.