Сорбционная холодильная система Советский патент 1993 года по МПК F25B15/16 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к холодильной технике,

Известны компрессорные установки холодильных систем, содержащие сорбер рабочего вещества, снабженный источником нагрева и охлаждения сорбента, причем сорбер снабжен обратным клапаном всасывания и нагнетания рабочего вещества.

Недостатками компрессорных установок сорбционного типа являются низкая надежность и конструктивная сложность, объясняющиеся необходимостью применения обратных клапанов всасывания и нагнетания рабочего вещества, содержащие подвижные и упругие элементы, ресурс которых определяет ресурс компрессорных установок.

Известны сорбционные холодильные системы замкнутого типа, содержащие сорбер с обратными клапанами всасывания и нагнетания, образующие магистрали подачи и возврата рабочего вещества, причем последняя включает обратный клапан нагнетания, промежуточный теплообменник, дроссельный охладитель и объект охлаждения в виде тепловой нагрузки, а магистраль возврата соединяет тепловую нагрузку с обратным клапаном всасывания адсорбента, причем адсорбер снабжен источниками нагрева и охлаждения рабочего вещества, а тепловая нагрузка размещена за дроссельным охладителем.

Недостатком известной сорбционной холодильной системы, кроме недостатков присущих компрессорным установкам является необходимость применения большого количества компрессоров, что обусловлено циклической подачей рабочего тела к дроссельному охладителю за счет образования перерывов в процесс всасывания, что в конечном итоге повышает конструктивную сложность и снижает надежность работы системы в целом, кроме того при постоянной подаче рабочего вещества через дроссельный охладитель возможно засорение дросселя, что усложняет конструкцию т, к. требует конструктивных мероприятий по очистке последнего.

Известна также сорбционная холодильная система содержащая сорбер рабочего вещества, теплообменник регенератор, дроссель, объект охлаждения, упомянутый генератор, второй теплообменник и второй сорбер рабочего вещества.

К недостаткам данной сорбционной холодильной системы относятся;

- сложность конструкции, обеспечивающей охлаждения объекта для охладителя, два тепловых ключа), т. е. наличие 4-х элементов для теплопередачи;

- низкая эффективность системы из-за дополнительных теплопритоков на охлади тели и тепловые ключи, расположенные в охлаждаемой зоне.

- низкая эффективность системы из-за наличия дополнительных тепловых мостов в виде тепловых ключей между охладителями и объектом охлаждения. Наличие этих тепловых ключей в данной бесклапанной систе0 ме является необходимой для ее работоспособности;

- необходимость дополнительных затрат на включение и отключение тепловых ключей.

5 Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение эксплуатационной надежности и термодинамической эффективности сорбционной холодильной системы. .

0 Указанные цели достигаются тем, что система содержит второе дросселирующее устройство и объект охлаждения расположен между первым и вторым дросселирующими устройствами. Это позволяет

5 охлаждать объект охлаждения непосредственно рабочим веществом.

Исключаются дополнительные промежуточные тепловые мосты от рабочего вещества до объекта охлаждения. Снижаются

0 теплопритоки к холодной зоне за счет снижения количества элементов, находящихся в холодной зоне.

Надежность системы повышается за счет уменьшения количества элементов си5 стемы, т. к. в предлагаемом решении система является работоспособной без двух охладителей и двух тепловых ключей, что невозможно в конструкции прототипа. Предлагаемая система не требует до0 полнительных затрат (как, например, в прототипе на включение и отключение тепловых мостов) для охлаждения объекта.

На фиг. 1, 2 изображены (химически) варианты предлагаемой системы.

5 Раббта предлагаемой сорбционной холодильной системы осуществляется следующим образом:

- при прямом цикле от источника нагрева 2 (см. фиг. 2) нагревают сорбент рабочего

0 вещества сорбента 1, Источник охлаждения 3 отключен. Источник охлаждения охлаждает сорбент рабочего вещества сорбера 9. Источник нагрева 11 отключен. Рабочее вещество выделяется из сорбера 1 охлаждает5 ся в промежуточном теплообменнике 4 до температуры окружающей среды, проходит через дополнительный теплообменник 13. попадает на дросселирующее устройство 5, дросселируется и охлаждает объект охлаждения 6. Забрав часть энергии при охлаждеНии от объекта 6 рабочее вещество поступает в дросселирующее устройство 7. дросселируется и поступает в дополнительный теплообменник 13. в котором охлаждает поток прямого тока, а затем через промежуточный теплообменник 10, попадает в сорбер 9. При обратном цикле процесс происходит аналогичным образом но при достижении рабочего вещества в обратном направлении.

От источника нагрева 11 нагревает сорбент рабочего вещества сорбера 9. Источник охлаждения 12 отключен. От источника охлаждения 3 охлаждают сорбент рабочего вфщества сорбера 1. Источник нагрева 2 отключен. Рабочее вещество выделяется из сбрбера 9, охлаждается в промежуточном теплообменнике 10, проходит через дополнительный теплообменник 13, попадает на дросселирующее устройство 7, дросселиру- ет|ся и охлаждает объект охлаждения 6. Забрав часть при охлаждении от объекта 6 рабочее вещество поступает в дросселирующее устройство 5, дросселируется и посту- па|ет в дополнительный теплообменник 13 с котором охлаждает поток поступающий на дросселирующее устройство 7 из сорбера 9, а Затем через промежуточный теплообменник 4 попадает в сорбер 1.

Причем работа сорберов 1 и 9 может быть как совместная нагрев одного сорберз и охлаждение другого сорбера одновремен- но;так и поочередное охлаждение и нагрев одного сорбера, а затем второго.

Использование системы с двумя дросселирующими устройствами позволяет охлаждать объект охлаждения непосредственно рабочим веществом без промежуточных охлаждений и тепловых ключей.

Снижаются теплопритоки к холодной зоне за счет снижения количества элементов находящихся в холодной зоне.

Повышается надежность системы за счеТ уменьшения количества ее элементов.

Кроме того вторичное дросселирование позволяет дополнительно повышать термодинамическую эффективность сис- тем ь дополнительно понизив температуру обратного потока после вторичного дроссе- лир0вания и т. о. снизить в теплообменнике 13 температуру прямого потока перед дросселированием.

Недостатком такой сорбцмонной холодильной системы является сложность конструкции в связи с наличием 2х сорберов и 2х промежуточных теплообменников и низкая 5 термодинамическая эффективность в связи с поглощением энергии из окружающей среды промежуточным теплообменником расположенным перед всасывающим сорбером.

0 С целью упрощения конструкции, повышения эксплуатационной надежности и термодинамической эффективности один из сорберов выполнен в виде аккумулирующей емкости.

5 Работа такой сорбционной холодильной системы осуществляется следующим образом; при прямом цикле от источника нагрева 2 (см. фиг. 1) нагревают сорбент рабочего вещества сорбера 1. Источник ох0 лаждения 3 отключен. Рабочее вещество выделяется из сорбера 1, охлаждается в предварительном теплообменнике 4 например до температуры окружающей среды, дросселируется в дросселе 5, охлаждая обь5 ект охлаждения 6, затем рабочее вещество дросселируется вторично на выходе из дросселя 7 с понижением температуры после ее повышения на объекте охлаждения 6 поступает в аккумулятор 8 рабочего ве0 щества.

При обратном цикле от источника охлаждения 3 охлаждают сорбент рабочего вещества сорбера 1. Источник нагрева 2 отключен. Рабочее вещество всасывается в

5 сорбер 1, вакуумируя каналы от сорбера 1 до дросселя 7 и на дросселе 7 возникает перепад давлений. Рабочее вещество поступает из аккумулятора 8 через дроссель 7, дросселируясь и охлаждая объект ох0 лаждения 6. Кроме того рабочее вещество поступает на дроссель 7 уже частично охлаж- денное на дросселе 7 при прямом цикле, затем рабочее вещество проходит через дроссель 5, теплообменник 4 и поступает на сорбер 1.

5 Такая сорбционная холодильная система позволяет упростить конструкцию и повысить надежность ее работы за счет сокращения кол-ва элементов системы, повысить термодинамическую эффективность

0 за счет снижения теплопритоков к холодной зоне и утилизации холодопроизводмтельно- сти не используемой при прямом цикле.

Формула изобретения 1. Сорбционная холодильная система, содержащая сорберы с источником нагрева и охлаждения, соединенные газовой ма- гистралью с установленными в ней промежуточными и дополнительными теплообменниками и дросселирующим устройством с объектом охлаждения, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью упрощения

конструкции, повышения эксплуатационной надежности и термодинамической эффективности, система содержит второе дросселирующее устройство и объект охлаждения установлен между первым и вторы дросселирующими устройствами.

2. Система по п. 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что один из сорберов выполнен в виде аккумулирующей емкости.

Использование: охлаждение объекта. Сущность изобретения: сорбционная холодильная система, включающая сорбер рабочего вещества 1 с источником нагрева 2 и охлаждения 3 сорбента, промежуточный теплообменник 4, дроссель 5 и объект охлаждения 6 содержит еще один дроссель 7, который соединен магистралью с аккумулятором 8 рабочего вещества. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Фиг 2