Способ регулирования производительности абсорбционно-диффузионного холодильного аппарата и абсорбционно-диффузионный холодильный аппарат Советский патент 1992 года по МПК F25B15/10 

Изобретение относится к хзподильной технике, в частности к аппаратам, реализующим абсорбционно-диффузионйый холодильный цикл.

Известен способ регулирования производительности абсорбционно-диффуз ион- ного холодильного аппарата путем ступенчатого регулирования электрической мощности на генераторе в зависимости от температуры окружающей среды.

Недостатком известного способа является снижение эксплуатационных характеристик холодильного аппарата при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне.

Известен также абсорбционно-диффу- зионный холодильный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный поярусно перегородками на зону испарения, зону конденсации низко- и высококипящего компонента, зону абсорбции v, генерации и имеющий на внутренней Поверхности капиллярную структуру, состоящую из двух секций с разрывом в зоне кбнденсации низко- и высококипящего компонента, при этом паровые объемы зон испарения и абсорбции, а также зон конденсации и генерации связаны паровыми каналами, причем нижняя часть парового объема зоны испарения связана с нижней частью зоны абсорбции, а верхняя часть - соответственно с верхней.

Данный холодильный аппарат также характеризуется снижением эксплуатационных характеристик при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик.

Для этого в способе регулирования производительности абсорбционно-диффузи- онного холодильного аппарата путем ступенчатого регулирования электрической мощности на генераторе в зависимости от температуры окружающей среды, дополнительно регулируют скорость парогазовой смеси в контуре естественной циркуляции путем сбответствующего изменения величины его проходного сечения и поверхности теплообмена в абсорбере путем изменения длины спускного канала парогазового контура.

С этой же целью в абсорбционно-диф фузионном холодильном аппарате, содержащем вертикальный цилиндрической корпус, разделенный поярусно перегородками на зону испарения, зону конденсации низко- и высококипящего компонента, эо ну абсорбции и генерации и имеющий на внутренней поверхности капиллярную структуру, состоящую из двух секций с разрывом в

зоне конденсации низко-и высококипящего компонента, при этом паровые обьемы зон испарения и абсорбции, а также зон конденсации и генерации связаны паровыми каналами, причем нижняя часть парового объема

зоны испарения связана с нижней частью зоны абсорбции, а верхняя часть - соответственно с верхней, по высоте зоны генерации крепится секционный электронагреватель с постоянно работающей нижней секцией

причем на верхнем и нижнем торцах цилиндрического корпуса установлены дополнительно сильфоны, а на подъемном паровом канале в зоне испарения и опускном канале в зоне абсорбции - подвижные трубчатые

элементы, жестка связанные с днищами сильфонов.

На чертеже представлена схема абсор- бционно-диффузионного холодильного аппарата, при работе которого реализуется

предлагаемый способ.

Вертикальный герметичный корпус аппарата разделен поярусно перегородками на зону 1 испарения, зону 2 конденсации, зону 3 абсорбции и зону 4 генерации. Паровой объем зоны 4 генерации соединен каналами 5 с паровым объемом зоны 2 конденсации, а зона 3 абсорбции соединена с зоной 1 испарения коаксиально расположенными спускными и подъемными каналами 6 и 7, образующими контур естественной циркуляции парогазовой смеси между зонами испарения и абсорбции. При этом нижняя часть зоны 1 испарения связана с нижней частью зоны 3 абсорбции спускным

каналом б, а верхняя часть зоны 1 испарения -соответственно с верхней частью зоны 3 абсорбции подъемным каналом 7, На подъемном канале 7 в зоне 1 испарения установлен передвижной трубчатый эле0 мент 8, жестко связанный с днищем сильфо- на 9, расположенном на верхнем торце аппарата, а на опускном канале 6 в зоне 3

абсорбции - передвижной трубчатый элемент 10, связанный жестко с днищем силь- фона 11, расположенном на нижнем тбрце аппарата. При этом величина перемещения трубчатого элемента 8, установленного на подъемном канале 7 в зоне 1 испарения, подбирается таким образом, чтобы обеспечивалось полное закрытие выходного отверстия 12 спускного канала 6 при движении трубчатого элемента 8 вниз и полное открытие отверстия 12 при движении вверх. На внутренней поверхности корпуса аппарата расположена капиллярно-пористая структу- ра 13, имеющая разрыв-перемычку 14 в зоне 2 конденсации. Нижняя часть зоны 4 генерации частично заполнена бинарной смесью 15, состоящей из холодильного агента и абсорбента. На внешней поверхно- сти зоны 4 генерации установлен электронагреватель 16, состоящий из ряда секций 17 - 19, установленных поярусно. При этом нижняя секция 19 электронагревателя 16 - постоянно работающая.

Холодильный аппарат работает следующим образом.

Предварительно аппарат частично заполняется бинарной жидко.й смесью 15 хладагента и абсорбента и инертным неконденсирующимся газом.

При подводе тепловой мощности при помощи электронагревателя 16 к зоне 4 генерации из капиллярно-пористой структуры 13, смоченной бинарной смесью 15, генери- руется бинарная паровая смесь, состоящая из паров хладагента и абсорбента. Паровая бинарная смесь по каналам 5 поступает в зону 2 конденсации, откуда через поры капиллярно-пористой структуры 13 инертный газ вытесняется в зону 3 абсорбции и зону 1 испарения. В зоне 2 конденсации паровая бинарная смесь сжижается на капиллярно- пориЪтой структуре 13, причем в нижней части зоны 2 конденсации сжижается пре- имущественно высококипящий компонент (абсорбент), при этом перемычка 14 позво- ляет разделить потоки конденсата и жидкий абсорбент направить по капиллярно-пористой структуре 13 в зону 3 абсорбции (вниз), а жидкий хладагент - в зону 1 испарения (вверх). Поступающий по капиллярно-пористой структуре 13 в зону 1 испарения жидкий хладагент испаряется, диффундируя 6 среду инертного газа, обеспечивая эффект искусственного охлаждения. Низкое парциальное давление паров хладагента в зоне 1. испарения позволяет получить низкие температурь на ее стенке. Насыщенная парами хладагента холодная парогазовая смесь опускается в нижнюю часть зоны 1 испарения и через отверстие 12 поступает в спускной качал 6. По каналу 6 смесь направляется в нижнюю часть зоны 3 абсорбции, выталкивая находящийся там инертный газ по подъ- емному каналу 7 в верхнюю часть зоны 1 испарения,причем,двигаясь противотоком, холодная насыщенная парами хладагШта смесь охлаждает поступающий в зому 1 испарения инертный газ. Поступающий по йа- пиллярно-пористой структуре 13 из нижм&й части зоны 2 конденсации абсорбент инпей- сивно поглощает из насыщенной смеси п#- ры хладагента При поглощении и смешений выделяется теплота абсорбции, которая 6t водится в окружающую среду. Насыщенна жидкая смесь по капилля рно-пористой структуре 13 поступает дал ьше в зону 4 генерации, а очищенный инертный газ из верхней части зоны 3 абсорбции - верхнюю часть зоны 1 испарения, и цикл повторяется, В расчетном режиме, соответствующем минимальной производительности аппарата, работает только нижняя секция 19 электронагревателя 16. Трубчатый элемент 8 в зоне 1 испарения частично перекрывает отверстие 12, а трубчатый элемент 10 полностью поднят выше нижнего торца спускногчз канала 6. Изменение расчетного режима возможно в том случае, если возрастает нагрузка на зону 1 испарения или если возрастает температура окружающей среды, В обоих случаях наблюдается рост давления 6 полости аппарата, вызванный увеличение количества паров хладагента в зонах 1 и 3 испарения и абсорбции, Рост давления при-1 водит к перемещению днищ сильфонов 9 и, П. При этом перемещение вверх днища сильфона 9 приводит также к перемещению трубчатого элемента 8 вверх и большему открытию отверстия 12 опускного канала 6, а перемещение днища сильфона 11 вызывает перемещение трубчатого элемента 10 вниз и некоторое удлинение спускного канала 6. Изменение геометрических параметров парогазового контура, в частности увеличение диаметра отверстия 12 и длины спускного канала 6, приводит к снижению гидравлического сопротивления в этом контуре и увеличению движущего перепада давлений, что, в конечном счете, ведет к увеличению скорости циркуляции.

При снижении температуры окружаю- щей среды до расчетных значений давление в полости аппарата падает, днища сильфонов 9 и 11 перемещаются в сторону корпуса аппарата, длина спускного канала 6 и величина его проходного отверстия 12 вновь уменьшаются.

При возрастании или снижении тепловой нагрузки на зону 1 испарения происходит также соответствующее включение или выключение секций 17, 18 электронагревателя 16, что сопровождается изменением давления в полости аппарата и изменением длины спускного канала 6 и его проходного отверстия 12.

Формула изобретения

1.Способ регулирования производительности абсорбционно-диффузионного холодильного аппарата путем ступенчатого регулирований электрической мощности на генераторе в зависимости от температуры окружающей среды, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуаЧаци- онных характеристик, дополнительно регулируют- скорость парогазовой смеси в контуре естественной циркуляции путем соответствующего изменения величины его проходного сечения и поверхности теплооб- мена в абсорбере путем изменения длины спускного канала парогазового контура.

2.Абсорбционно-диффузионный холодильный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный

поярусно перегородками на зону испарения, зону конденсации низко- и высожокипя- щего компонента, зону абсорбции и генерацию и имеющий на внутренней поверхности капиллярную структуру, состоящую из двух секций с разрывом в зоне конденсации низко- и высококипящего компонента, при этом паровые объемы зон испарения и абсорбции, а также зон конденсации и генерации связаны паровыми каналами, причем нижняя часть парового объема зоны испарения связана с нижней частью абсорбции, а верхняя часть - соответственно с верхней, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, по высоте зоны генерации крепится секционный электронагреватель с постоянно работающей нижней секцией, причем на верхнем и нижнем торцах цилиндрического корпуса установлены дополнительно сильфоны, а на подъемном паровом канале в зоне испарения и опускном канале в зоне абсорбции - подвижные трубчатые элементы, жестко связанные с днищами сильфонов

Использование: охлаждение тепловыделяющего объекта. В абсорбционно-диффу- зионном аппарате в зависимости от температуры окружающей среды ступенчато регулируют электрическую мощность на генераторе 4 и дополнительно регулируют скорость парогазовой смеси в контуре естественной циркуляции путем соответСтвуюV Ё