ХОЛОДИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1999 года по МПК F25B15/04 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильным агрегатам абсорбционно-диффузионного действия, применяемым в бытовых и промышленных холодильниках.

Известны холодильные агрегаты абсорбционно-диффузионного действия, наполненные инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора коррозии (книга "Абсорбционные холодильные машины", И.С.Бадылькес, Р.П.Данилов, Москва, 1966 г. , изд. Пищевая промышленность, стр. 244, 250; Справочник "Ремонт бытовых холодильников", Д.А.Лепаев, Москва, Легпромбытиздат, 1989 г. , стр. 207-210, 213-216).

Недостатком известных холодильных агрегатов является то, что все узлы агрегатов (абсорбер, конденсатор, дефлегматор, испаритель и т. д.) изготавливаются только из стальных труб. Суть недостатка в том, что холодильные агрегаты эффективно работают лишь при хорошем теплообмене с окружающей средой, так абсорбер, конденсатор и дефлегматор работоспособны только при интенсивном охлаждении окружающим воздухом. Для этого конденсатор, а иногда абсорбер и дефлегматор со стороны воздуха оребряют. В такой же степени необходим интенсивный теплообмен испарителя с внутренним объемом холодильной камеры.

Несомненно, что для интенсивного теплообмена нужно также, чтобы и материал, из которого изготовлены узлы агрегата, обладал высокой теплопроводностью. Сталь же, как известно, тепло проводит достаточно плохо, как минимум в три раза хуже, чем, например, алюминий.

Что касается алюминия, то он в изготовлении холодильных агрегатов абсорбционного действия не применяется, поскольку химически несовместим с водоаммиачным раствором и известными и до сих пор применяемыми ингибиторами, обычно это либо двухромовокислый калий (хромпик), либо бихроматы или хроматы аммония или натрия (см. упомянутую книгу "Абсорбционные холодильные машины", стр. 283; Справочник "Ремонт бытовых холодильников", стр. 37).

Таким образом, стальные холодильные агрегаты недостаточно эффективны из-за низкой теплопроводности стали, а с алюминием несовместимы известные рабочие растворы.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение эффективности холодильного агрегата абсорбционно-диффузионного действия, наполненного инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора.

Поставленная цель достигается тем, что холодильный агрегат выполнен из алюминия, а в качестве ингибитора использован нитрат аммония, причем нитрат аммония введен в количестве 1,2 - 1,5% от массы раствора, кроме того, в раствор дополнительно введен хромат аммония в количестве 0,5 - 0,8% от массы раствора.

Экспериментально установлена химическая совместимость алюминия с водоаммиачным раствором при добавке в раствор нитрата аммония. После длительного воздействия такого раствора на алюминий его поверхность сохранялась светлой, яркой, без признаков разъедания металла отдельными пятнами или матовыми налетами. Такие же результыты получены после введения в раствор дополнительно еще и хромата аммония. Однако при этом наблюдалось образование небольшого количества неконденсирующегося газа, который на работу холодильного агрегата практически никак не влияет, поскольку в агрегате газ уже присутствует.

Принципиальная схема предложенного холодильного агрегата изображена на чертеже.

Холодильный агрегат изготовлен из алюминиевых труб, соединенных сваркой. Агрегат содержит следующие узлы: кипятильник 1, дефлегматор 2, конденсатор 3, испаритель 4, абсорбер 5. Агрегат заполнен инертным газом (водородом) и водоаммиачным раствором с добавкой нитрата аммония в количестве 1,2 - 1,5% от массы раствора. В раствор может быть дополнительно введен хромат аммония в количестве 0,5 - 0,8% от массы раствора.

Принцип работы холодильного агрегата заключается в следующем. Концентрированный раствор постоянно нагревается в кипятильнике 1 до температуры кипения каким-либо источником тепла (на схеме источник не показан). Так как температура кипения хладагента (аммиака) значительно ниже температуры кипения растворителя (воды), то в процессе выпаривания концентрированного раствора из кипятильника выходят концентрированные пары аммиака с небольшим количеством воды. На пути движения к конденсатору концентрированные пары аммиака проходят специальный теплообменный аппарат (дефлегматор 2), в котором происходит частичная конденсация концентрированных паров. Поскольку дефлегматор алюминиевый, то и процессы теплообмена в нем происходят более интенсивно, за счет чего увеличивается эффективность его работы. Образовавшийся при этом конденсат стекает в слабый раствор, выходящий из кипятильника, а более концентрированные пары аммиака поступают в конденсатор 3, где пары конденсируются. Поскольку конденсатор также алюминиевый, а конденсация происходит только за счет отдачи тепла в воздух, то эффективность работы конденсатора, опять же, увеличивается (по сравнению, скажем, с таким же, но стальным конденсатором). Из конденсатора высококонцентрированный жидкий аммиак поступает в испаритель 4, где он закипает и испаряется в среду инертного газа при отрицательной температуре, отбирая тепло из холодильной камеры. Отбор тепла при этом происходит за более короткое время и более интенсивно опять же благодаря тому, что испаритель алюминиевый. Одновременно слабый раствор из кипятильника поступает в абсорбер 5 и охлаждается окружающей средой до температуры начала абсорбции. Здесь тоже сказывается тот же высокий эффект теплообмена с окружающей средой за счет алюминиевого абсорбера. Выходящие из испарителя пары аммиака также поступают в абсорбер навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере происходит процесс поглощения (абсорбции) паров аммиака слабым раствором. При этом выделяется некоторое количество теплоты абсорбции в окружающую среду. Образовавшийся в абсорбере концентрированный раствор передается в кипятильник. Циркуляция раствора и аммиака осуществляется непрерывно, пока работает кипятильник.

Таким образом, в алюминиевом холодильном агрегате все процессы, как-то: дефлегмация, конденсация, охлаждение холодильной камеры, абсорбция проходят более интенсивно. С другой стороны, использование нитрата аммония в качестве ингибитора для водоаммиачного раствора обеспечивает совместимость раствора с алюминием, что в совокупности позволяет достигнуть новый положительный эффект - увеличение эффективности холодильного цикла абсорбционно-диффузионного агрегата.

К сказанному необходимо добавить, что алюминий, к тому же, очень технологичный материал, он легко обрабатывается механически, хорошо льется, штампуется, сваривается, легок по весу, практически не нуждается в покрытиях (например, от коррозии). Следовательно, использование алюминия для изготовления холодильных агрегатов, работающих на водоаммиачном растворе, является направлением весьма перспективным.

Среди известных авторам материалов, холодильных агрегатов абсорбционно-диффузионного действия с подобным положительным эффектом не обнаружено.

Использование: в холодильной технике, в холодильных агрегатах абсорбционно-диффузионного действия. Сущность изобретения: агрегат выполнен из алюминия, а в качестве ингибитора использован нитрат аммония. Нитрат аммония может быть введен в количестве 1,2-1,5% от массы раствора. Также в раствор может быть дополнительно введен хромат аммония в количестве 0,5-0,8% от массы раствора. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Холодильный агрегат абсорбционно-диффузионного действия, заполненный инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора коррозии, отличающийся тем, что агрегат выполнен из алюминия, а в качестве ингибитора использован нитрат аммония. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что нитрат аммония введен в количестве 1,2-1,5% от массы раствора. 3. Агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в раствор дополнительно введен хромат аммония в количестве 0,5-0,8% от массы раствора.