ХОЛОДИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2005 года по МПК F25B15/04 

Предполагаемое 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 (книги "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 как 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 недостаточно хорошо, как минимум, в три раза хуже, чем, например, алюминий.

Что касается алюминия, то он в изготовлении холодильных агрегатов абсорбционно-диффузионного действия пока что не получил широкого применения, поскольку химически не совместим с водоаммиачным раствором и с известными до сих пор применяемыми ингибиторами, обычно это либо двухромовокислый калий (хромпик), либо бихроматы или хроматы аммония или натрия (см. упомянутые книги "Абсорбционные холодильные машины", стр.283; "Ремонт бытовых холодильников", стр.37).

Таким образом, стальные холодильные агрегаты недостаточно эффективны из-за низкой теплопроводности стали, а алюминиевые пока еще не достаточно надежны с применением известных рабочих растворов.

Известен также холодильный агрегат холодильника "Кристалл-9М" (Справочник "Ремонт бытовых холодильников", Д.А.Лепаев, Москва, Легпромбытиздат, 1989 г., стр.236-240), особенность которого заключается в том, что испаритель алюминиевой низкотемпературной камеры выполнен на ее наружной поверхности с обеспечением контактной тепловой связи между ними, которая значительно уступает по эффективности, например, кондуктивной тепловой связи, что снижает коэффициент полезного действия холодильного агрегата в составе холодильника.

Известен также "Холодильный агрегат", патент Российской федерации 2126939, кл. F 25 В 15/04, приоритет от 11.01.95.

Недостаток этого агрегата заключается в том, что он не обладает достаточно высокой надежностью, как стальной агрегат. Причиной этому является то, что высокотемпературные узлы, такие как генератор, жидкостный теплообменник, работают при высоких температурах, локальные рабочие значения которых могут превышать 200°С. При длительной эксплуатации алюминий при таких температурах подвергается коррозии с последующим разрушением стенки и разгерметизацией агрегата с выходом его из строя. Это подтвердили ускоренные ресурсные испытания опытных образцов холодильных агрегатов, проведенные на предприятии, которое является патентодержателем данного решения.

Известны также холодильные агрегаты холодильников "Морозко-3М" и "Кристалл-4" (Справочник "Ремонт бытовых холодильников", Д.А.Лепаев, Москва, Легпромбытиздат, 1989 г., соответственно стр.213-21 и 222-224), каждый из которых содержит высокотемпературные узлы: генератор, жидкостный теплообменник, выполненный по схеме "трубка в трубке" (соответственно для слабого и крепкого растворов), и низкотемпературные узлы: испаритель, абсорбер, конденсатор, дефлегматор, сборник раствора. Эти агрегаты обладают недостаточно высоким коэффициентом полезного действия (КПД), на уровне 20-25%. Причиной этому является то, что они выполнены из стали, теплопроводность которой, как минимум, в три раза хуже алюминия и, как следствие этого, в них неэффективно охлаждаются окружающей средой абсорбер, конденсатор, дефлегматор, накопитель раствора, а испаритель обладает большим термическим сопротивлением в процессе отвода тепла из холодильного шкафа. В качестве прототипа выбран "Кристалл-4".

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и коэффициента полезного действия холодильного агрегата.

Технический результат достигается за счет того, что в холодильном агрегате абсорбционно-диффузионного действия, металлические элементы которого соединены сваркой и который заполнен инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора коррозии, включающем низкотемпературные узлы в виде испарителя, конденсатора, дефлегматора, абсорбера, сборника раствора и высокотемпературные узлы в виде генератора, выход которого соединен с дефлегматором, и жидкостного теплообменника, вход трубки крепкого раствора которого соединен со сборником раствора, а выход его трубки слабого раствора соединен с абсорбером, согласно изобретению сварные соединения выхода генератора с дефлегматором, вход трубки крепкого раствора со сборником раствора и выход трубки слабого раствора с абсорбером выполнены посредством вновь введенных биметаллических втулок из алюминия с одних их торцов со стороны низкотемпературных узлов и из стали с других их торцов со стороны высокотемпературных узлов, причем низкотемпературные узлы выполнены из алюминия, а высокотемпературные узлы - из стали.

Испаритель может быть выполнен в виде пластины с монолитно встроенной в ее плоскости трубопроводной магистралью.

Холодильный агрегат показан на чертежах (фиг.1 - принципиальная схема холодильного агрегата, фиг.2 - разрез биметаллической втулки, фиг.3 - испаритель). Холодильный агрегат содержит низкотемпературные узлы: испаритель 1, дефлегматор 2, конденсатор 3 абсорбер 4, сборник раствора 5 и высокотемпературные узлы: генератор 6, теплообменник 7, вход трубки крепкого раствора 8 которого соединен со сборником раствора 5, а выход его трубки слабого раствора 9 соединен с абсорбером 4, сварные соединения 10, выполненные посредством вновь введенных биметаллических втулок из алюминия 11 с одних их торцов со стороны низкотемпературных узлов и из стали 12 с других их торцов со стороны высокотемпературных узлов. Испаритель 1 выполнен в виде пластины 13 с трубопроводной магистралью 14.

Вновь введенные биметаллические втулки 10 изготавливаются заранее из биметалла, состоящего из двух слоев: алюминиевого и стального, герметично соединенных между собой диффузионной сваркой в среде нейтрального газа (исключающего окисление свариваемых поверхностей) под давлением при высокой температуре.

Холодильный агрегат работает следующим образом. Крепкий раствор аммиака постоянно нагревается в генераторе 6 до температуры кипения источником тепла. Так как температура кипения аммиака значительно ниже температуры кипения воды, то из генератора 6 выходят пары аммиака с небольшим количеством водяных паров, далее пары поступают в дефлегматор 2. Так как дефлегматор алюминиевый, то он обеспечивает интенсивное охлаждение паров окружающим воздухом, при этом водяные пары конденсируются и конденсат стекает в слабый раствор, который выталкивается из генератора 6 паровыми пузырями аммиака. Очищенные в дефлегматоре 2 пары аммиака поступают в конденсатор 3, в котором происходит их интенсивная конденсация за счет того, что он выполнен из алюминия и конденсат из него стекает в испаритель 1, в котором происходит его испарение в среду инертного газа при обеспечении отрицательной температуры с поглощением тепла из холодильной или морозильной камеры. Интенсивность поглощения тепла из холодильной или морозильной камеры обеспечивается за счет того, что испаритель 1 выполнен в виде алюминиевой пластины 13 с монолитно встроенной в нее трубопроводной магистралью 14. Одновременно слабый раствор из генератора 6 поступает в алюминиевый абсорбер 4, в котором происходит его интенсивное охлаждение окружающей средой. Выходящая из испарителя 1 парогазовая смесь аммиака и инертного газа поступает в абсорбер 4 навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере 4 происходит процесс поглощения паров аммиака слабым раствором. При этом выделяется тепло абсорбции, отводимое от абсорбера 4 в окружающий воздух. Образовавшийся в абсорбере 4 крепкий раствор аммиака самотеком поступает в генератор 6. Циркуляция раствора и аммиака осуществляется непрерывно, пока работает генератор.

Суть предложенного технического решения заключается в том, что в низкотемпературных узлах, выполненных из алюминия, все процессы - как-то: дефлегмация, конденсация, охлаждение холодильной или морозильной камеры, абсорбция проходят более интенсивно по сравнению с прототипом. При этом повышена надежность агрегата за счет того, что высокотемпературные узлы (генератор, теплообменник) выполнены стальными и не подвергаются разгерметизации при длительном воздействии на них высоких температур и рабочего раствора, что стало возможным за счет того, что соединение их с алюминиевыми узлами выполнено посредством вновь введенных биметаллических втулок 10.

Среди известных информационных материалов по холодильной тематике, среди холодильных агрегатов абсорбционно-диффузионного действия авторами не обнаружены признаки, порочащие новизну предложенного решения.

В настоящее время предложенный холодильный агрегат проходит лабораторные испытания, в том числе ускоренные ресурсные испытания с целью внедрения его в производство.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильным агрегатам абсорбционно-диффузионного действия, применяемым в бытовых и промышленных холодильниках. Холодильный агрегат абсорбционно-диффузионного действия заполнен инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора коррозии. Агрегат включает низкотемпературные узлы в виде испарителя, конденсатора, дефлегматора, абсорбера, сборника раствора и высокотемпературные узлы в виде генератора, выход которого соединен с дефлегматором, и жидкостного теплообменника, вход трубки крепкого раствора которого соединен со сборником раствора, а выход его трубки слабого раствора соединен с абсорбером. Сварные соединения выхода генератора с дефлегматором, вход трубки крепкого раствора со сборником раствора и выход трубки слабого раствора с абсорбером выполнены посредством биметаллических втулок из алюминия с одних их торцов со стороны низкотемпературных узлов и из стали с других их торцов со стороны высокотемпературных узлов. Низкотемпературные узлы выполнены из алюминия, а высокотемпературные узлы - из стали. Использование изобретения позволит повысить надежность и коэффициент полезного действия холодильного агрегата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Холодильный агрегат абсорбционно-диффузионного действия, металлические элементы которого соединены сваркой и который заполнен инертным газом и водоаммиачным раствором с добавкой ингибитора коррозии, включающий низкотемпературные узлы в виде испарителя, конденсатора, дефлегматора, абсорбера, сборника раствора и высокотемпературные узлы в виде генератора, выход которого соединен с дефлегматором, и жидкостного теплообменника, вход трубки крепкого раствора которого соединен со сборником раствора, а выход его трубки слабого раствора соединен с абсорбером, отличающийся тем, что сварные соединения выхода генератора с дефлегматором, вход трубки крепкого раствора со сборником раствора и выход трубки слабого раствора с абсорбером выполнены посредством вновь введенных биметаллических втулок из алюминия с одних их торцов со стороны низкотемпературных узлов и из стали с других их торцов со стороны высокотемпературных узлов, причем низкотемпературные узлы выполнены из алюминия, а высокотемпературные узлы - из стали.2. Холодильный агрегат по п.1, отличающийся тем, что испаритель выполнен в виде пластины с монолитно встроенной в ее плоскости трубопроводной магистралью.