СОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F25B5/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к теплоиспользующим установкам для выработки холода.

Известны теплоиспользующие холодильные установки абсорбционного типа, содержащие соединенные между собой конденсатор, дефлегматор, генератор, теплообменник крепкого и слабого растворов, насос перекачки крепкого раствора, теплообменник растворов и испаритель (авт. св. СССР N 245805, кл. F 25 B 15/02, 1967).

В указанных установках насос перекачки раствора требует значительного количества энергии из-за преодоления большой разности давлений при перекачке раствора из абсорбера в генератор. Эта разность давлений тем больше, чем ниже температура вырабатываемого холода.

Указанный недостаток устранен в известных теплоиспользующих холодильных машинах (установках), содержащих последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур конденсатор, канал трехпоточного теплообменника, смеситель, второй канал трехпоточного теплообменника, насос, канал двухпоточного теплообменника, генератор с отделением жидкости и дефлегматор, а нижняя часть полости генератора соединена трубопроводом со смесителем через второй канал двухпоточного теплообменника и третий канал трехпоточного теплообменника (авт.св. СССР 543813, кл. F 25 B 5/00, 1974).

Насос уже не преодолевает разность давлений, а его напор равен лишь перепаду давлений за счет гидравлического сопротивления трубопроводов.

Однако наличие насоса снижает надежность холодильной машины в работе.

Целью изобретения является повышение надежности холодильной машины в работе.

Для этого верхняя часть двухпоточного теплообменника размещена в пределах высоты генератора, нижняя часть полости которого соединена с вторым каналом двухпоточного теплообменника S-образным трубопроводом, верхняя часть которого соединена трубопроводом с верхней частью полости отделителя жидкости генератора, а нижняя часть выполнена в виде теплообменника, второй канал трехпоточного теплообменника соединен непосредственно с каналом двухпоточного теплообменника. Кроме того машина, снабжена ресивером, регулирующим вентилем и дополнительным двухпоточным теплообменником, установленными последовательно на трубопроводе между конденсатором и каналом трехпоточного теплообменника, а второй канал дополнительного двухпоточного теплообменника размещен на трубопроводе между каналом двухпоточного теплообменника и вторым каналом трехпоточного теплообменника.

На чертеже изображена предлагаемая холодильная машина.

Она содержит дефлегматор 1, конденсатор 2, ресивер 3, отделитель 4 жидкости, S-образный трубопровод 5, генератор 6, теплообменник 7 нижнюю часть S-образного теплообменника, теплоизолированный корпус 8 холодильника, камеру 9 холодильника, заправочный штуцер 10 с запорным вентилем, трубопровод 11, соединяющий верхнюю часть S-образного трубопровода с верхней частью полости отделителя жидкости 4, трубопровод 13, соединяющий канал двухпоточного теплообменника с паровой полостью отделителя жидкости генератора, вентиль 13 двухпоточный теплообменник 14, дополнительны двухпоточный теплообменник 15, трехпоточный теплообменник 16, смеситель 17, теплоизолированную дверь 18 холодильника.

Верхняя часть двухпоточного теплообменника 14 размещена в пределах высоты корпуса генератора 6, что позволяет снизить общую высоту холодильной машины и улучшить ее компактность.

Рабочим веществом машины является смесь таких компонентов, при смешении которых в жидком состоянии поглощается теплота (снижается температура раствора), например пропана и ацетона, в соотношении 50%/50% по массе.

Сорбционная холодильная машина представляет собой систему сообщающихся между собой теплообменников. Машина заряжается рабочим веществом вводом сначала нелетучего компонента (ацетона), а затем летучего (пропана) таким образом, чтобы они образовали раствор. Перед зарядкой компоненты очищают от неконденсирующихся газов, а полость машины вакуумируют. Компоненты вводят в таком количестве, чтобы в установившемся режиме работы уровень жидкости в генераторе 6 находился внутри труб, например напротив выходного патрубка греющей среды из генератора 6. Тогда высота столба этой жидкости (ацетона) равна расстоянию от этого патрубка до нижней части смесителя 17 (h_а), а высота столба пропана должна быть равна расстоянию от нижней части смесителя 17 до середины ресивера 3 (h_р). При этом h_a ˙ρ_ah_a ˙ρ_p, откуда находим минимальную высоту (h_р) размещения ресивера 3 (где ρ_a,ρ_p плотности ацетона и пропана соответственно).

Место соединения трубопровода 12 с паропроводом из генератора 6 в дефлегматор 1 может быть в пределах от высоты (h_а) до уровня жидкого раствора при первоначальной зарядке. Для обеспечения оптимальной циркуляции раствора и компонентов необходимо располагать место соединения трубопровода 12 с паропроводом на минимальном расстоянии над уровнем жидкости в генераторе 6. Указанное взаимное расположение генератора, трубопроводов и ресивера обеспечивает повышение надежности циркуляции, а следовательно, и работы машины.

Машина работает следующим образом.

При подводе греющей среды сначала в теплообменник 7 и затем в генератор 6 раствор кипит. Пары под действием перепада давления в генераторе и конденсаторе двигаются в конденсатор. В дефлегматоре пары очищаются от высококипящего компонента (ацетона) и чистый низкокипящий компонент (пропан) после конденсации под действием сил тяжести стекает в ресивер 3. Поток жидкого пропана может регулироваться вентилем 13. Затем поток пропана попадает в дополнительный двухпоточный теплообменник, где охлаждается идущим навстречу холодным раствором.

При кипении в генераторе 6 раствор обогащается ацетоном и плотность его возрастает. Тяжелый ацетон собирается в нижней части генератора 6 и поступает в теплообменник 7, где температура возрастает, а давление падает на высоту столба ацетона в теплообменнике 7. Это позволяет повысить чистоту ацетона. Образовавшиеся при этом пары пропана из верхней части S-образного трубопровода 5 поступают в паровую полость отделителя жидкости 4, а жидкий ацетон поступает в двухпоточный теплообменник 14 и охлаждается идущим противотоком раствором. Жидкие пропан и ацетон охлаждаются до минимальной температуры в трехпоточном теплообменнике 16, а затем смешиваются поглощением теплоты, охлаждая воздух в камере 9.

Надежность в работе сорбционной холодильной машины определяется в основном надежностью ее запуска и надежностью в работе насоса циркуляции раствора. В предлагаемой машине запуск производится не от насоса, а от выпаривания раствора в генераторе и вытеснения раствора столбами жидких компонентов под действием силы тяжести. В предлагаемой машине генератор 6 выполняет лишь функцию разделения компонентов, а функцию обеспечения циркуляции выполняет взаимное расположение и взаимосвязь элементов машины. Интенсивность циркуляции увеличивается в случае кипения раствора в двухпоточном теплообменнике 14 и прохождения парожидкостной смеси по трубопроводу 12. При запуске этот фактор не действует. Таким образом, конструктивно обеспечена движущая сила циркуляции за счет конструктивного снижения высоты столба раствора по сравнению с высотой, обеспечивающей то же давление, что и столбы чистых пропана и ацетона.

Надежность запуска сорбционной холодильной машины и надежность циркуляции рабочего вещества подтвержденый экспериментально. Как дополнительный положительный эффект следует отметить автоматическую согласованность производительности, генератора 6 и теплообменника 7 с подачей раствора в генератор.

Предлагаемая конструкция сорбционной холодильной машины повышает основное ее потребительское качество надежность в работе.

Использование: в холодильной технике, а именно в теплоиспользующих холодильных машинах. Сущность изобретения: в сорбционной холодильной машине верхняя часть двухпоточного теплообменника 14 размещена в пределах высоты генератора 6, нижняя часть полости которого соединена с вторым каналом двухпоточного теплообменника 14 S-образным трубопроводом 5, верхняя часть которого соединена трубопроводом с верхней частью полости отделителя 4 жидкости генератора 6, а нижняя часть выполнена в виде теплообменника, второй канал трехпоточного теплообменника 16 соединен непосредственно с каналом двухстороннего теплообменника 14, 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур конденсатор, канал трехпоточного теплообменника, смеситель, второй канал трехпоточного теплообменника, насос, канал двухпоточного теплообменника, генератор с отделителем жидкости и дефлегматор, а нижняя часть полости генератора соединена трубопроводом со смесителем через второй канал двухпоточного теплообменника и третий канал трехпоточного теплообменника, отличающаяся тем, что верхняя часть двухпоточного теплообменника размещена в пределах высоты генератора, нижняя часть полости которого соединена с вторым каналом двухпоточного теплообменника S-образным трубопроводом, верхняя часть которого соединена трубопроводом с верхней частью полости отделителя жидкости генератора, а нижняя часть выполнена в виде теплообменника, второй канал трехпоточного теплообменника соединен непосредственно с каналом двухпоточного теплообменника. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена ресивером, регулирующим вентилем и дополнительным двухпоточным теплообменником, установленными последовательно на трубопроводе между конденсатором и каналом трехпоточного теплообменника, а второй канал дополнительного двухпоточного теплообменника размещен на трубопроводе между каналом двухпоточного теплообменника и вторым каналом трехпоточного теплообменника.