Холодильная машина Советский патент 1993 года по МПК F25B25/02 F25B27/00 F25B29/00 

00

ел

СП 4 XI

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, к парокомпрессион- ным холодильным машинам.

Цель изобретения - повышение холо- допроизводительности и снижение энергозатрат.

Сущность изобретения заключается в том, что холодильная машина снабжена аб- сорбционно-диффузионным холодильным агрегатом (АДХА), содержащим конденсатор, дефлегматор и абсорбер, расположенные поярусно сверху вниз и заключенные в цилиндрический корпус, разделенный перегородками и имеющий на внешней стороне оребрение, а на внутренней - две секции капиллярной структуры с разрывом между конденсатором и дефлегматором, и испаритель, имеющий на внешней поверхности изоляцию, а на внутренней - капиллярную структуру, общую с капиллярной структурой конденсатора, и связанную с абсорбером каналами, проходящими внутри корпуса через конденсатор и дефлегматор, который соединен с нижней частью абсорбера термосифоном, размещенным снаружи корпуса, при этом испаритель имеет тепловой контакт с трубопроводом на участке между дросселем, а наружная поверхность термосифона находится в тепловом контакте с теплообменником-конденсатором, причем входной участок последнего прикреплен к нижней части термосифона.

Отличительным признаком заявляемой холодильной машины является установка на трубопроводе, соединяющим регенеративный теплообменник и дроссель, испаритель дополнительного АДХА, термосифон которого имеет тепловой контакт с теплообменником-конденсатором основной холодильной машины.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Холодильная машина содержит компрессор 1, теплообменник-конденсатор 2, регенеративный теплообменник 3., дроссель 4 и теплообменник-испаритель 5.

Дополнительный АДХА имеет цилиндрический вертикальный корпус, разделенный перегородками 6 и 7 на зону испарения 8, зону конденсации низко- и высококипящего компонентов 9 и 10, зону абсорбции 11. Нижняя часть зоны абсорбции частично заполнена жидкой бинарной смесью хладагента и абсорбента 12 и связана с зоной конденсации высококипящего компонента (зоной дефлегмации) 10 термосифоном 13, имеющим тепловую связь с теплообменником-конденсатором 2, при этом, входной (наиболее горячий) участок конденсатора закреплен на нижнем колене термосифона

13. Внутренняя поверхность корпуса АДХА покрыта капиллярной структурой, разделенной перегородками 14 на верхнюю 15 и нижнюю 16 секции. Паровые объемы испарителя 8 и абсорбера 11 связаны между собой опускным 17 и подъемным 18 каналами парогазового контура. При этом для обеспечения циркуляции парогазовой смеси нижняя часть испарителя 8 связана с нижней

0 частью абсорбера 11, а верхняя часть испарителя 8с верхней частью абсорбера 11. Внешняя поверхность испарителя АДХА покрыта тепловой изоляцией 19. Участок трубопровода 20, имеющий тепловой контакт

5 со стенкой испарителя 8 АДХА, находится под слоем тепловой изоляции 20. На внешней поверхности зон теплорассеивания АДХА установлено оребрение 21.

АДХА заправлен бинарной жидкой

0 смесью хладагента и абсорбента и инертным выравнивающим газом.

Устройство работает следующим обра- . зом.

При включении компрессора 1 пар хла5 дагента откачивается из испарителя 5 с про- изводством искусственного холода, сжимается и подается в конденсатор 2. В конденсаторе 2 пар сжижается с отводом теплоты парообразования и поступает в ре0 генеративный теплообменник 3. В регенеративном теплообменнике 3 конденсат хладагента переохлаждается парами, поступающими из испарителя 5 и направляется к дросселю 4, где дросселируется,и поступает

5 в испаритель 5. Поступающий в конденсатор 2 пар хладагента обладает некоторой величиной перегрева (относительно состояния насыщения. Перегрев на начальном участке конденсатора снимается за счет

0 теплоотвода к стенке термосифона 13. Теплота парообразования хладагента также передается к стенке термосифона. Подводимая теплота вызывает парообразование во внутренней полости термосифона

5 бинарной жидкой смеси хладагента и абсорбента. Так как термосифон 13 представляет собой трубку с внутренним диаметром 2-4 мм, то образующиеся пузырьки пара проталкивают в верхнюю часть термосифона

0 (подъемное колено) порции жидкости. В режиме динамического равновесия в подъемном колене наблюдается течение двухфазного парожидкостного потока. Попадая в зону дефлегмации Ю паражйдко5 стный поток разделяется на пар, состоящий преимущественно из низкокипящего компонента (хладагента) и обедненную по хладагенту бинарную смесь. Бинарная смесь по нижней секции капиллярной структуры 16 стекает в зону абсорбции 11, охлаждаясь

при этом за счет теплопередачи с окружающей средой. Пар хладагента в дефлегматоре 10 очищается от паров абсорбента в процессе конденсации последних на капиллярной структуре 16. Флегма абсорбента охлажда- ется на стенках дефлегматора и также стекает по капиллярной структуре 16 в зону абсорбции 11. Разделение паровой смеси в дефлегматоре 10 осуществляется за счет разности нормальных температур кипения хладагента и абсорбента. Например, для во- доаммиачной смеси эта разность составляет 134°С (вода 100°С, аммиак (-34)°С). Очищенный пар хладагента поступает в зо- Ну конденсации 9, где сжижается с отводом теплоты парообразования в окружающую среду на верхней секции капиллярной структуры 16. При помощи сил поврехност- ного натяжения жидкий хладагент транс- портируется в зону испарения 8, где испаряясь в среду инертного газа, производит эффект искусственного охлаждения. Насыщенная парами хладагента холодная парогазовая смесь по каналу 17 поступает в нижнюю часть зоны абсорбции. Обедненная по хладагенту и охлажденная бинарная смесь в абсорбере 11 интенсивно поглощает пары хладагента из парогазовой смеси. Очищенная парогазовая смесь по каналу 18 поступает в испаритель 8 и цикл повторяется. В процессе .абсорбции участвует и бинарная смесь 12, заполняющая нижнюю часть абсорбера 11. Искусственный холод, производимый в зоне испарения 8 АДХА на температурном уровне ниже окружающей среды, идет на переохлаждение жидкого хладагента в трубопроводе 20, тем самым увеличивая холодопроизводительность .и снижая энергозатраты.

На конкретном примере рассмотрим технические преимущества заявляемого способа и устройства.

Рассмотрим холодильную машину, работающую на фреоне-12. В состав холодильной машины входит компактная АДХА, позволяющая снижать температуру в зоне 50

испарения относительно окружающей среды нэ 15-20рС(3).

Параметры ПХМ в характерных точках цикла приведены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что при использовании АДХА удельная холодопроизводительность испарителя холодильной машины возрастает на 17,4%. При неизменных режимах работы компрессора возрастает и КПД (тепловой коэффициент) холодильной машины, т.е. снижаются энергозатраты.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Холодильная машина, включающая в себя циркуляционный контур хладагента с соединенными трубопроводами компрессором, теплообменником-конденсатором, регенеративным теплообменником, дросселем и теплообменником-испарителем, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопро- изводительности и уменьшения энергозатрат, снабжена абсорбционно-диффузионным холодильным агрегатом, содержащим конденсатор, дефлегматор и абсорбер, расположенные поярусно сверху вниз и заключенные в цилиндрический корпус, разделенный перегородками и имеющий на внешней стороне оребрение, а на внутренней - две секции капиллярной структуры с разрывом между конденсатором и дефлегматором, и испаритель, имеющий на внешней поверхности изоляцию, а на внутренней - капиллярную структуру, общую с капиллярной структурой конденсатора, и связанный с абсорбером каналами, проходящими внутри корпуса через конденсатор и дефлегматор, который соединен с нижней частью абсорбера термосифоном, размещенным снаружи корпуса, при этом испаритель имеет тепловой контакт с трубопроводом на участке между дросселем и регенеративным теплообменником, а наружная поверхность термосифона находится в тепловом контакте с теплообменником-конденсатором, причем входной участок последнего прикреплен к нижней части термосифона.

Продолжение таблицы

Использование: холодильная техника. Сущность изобретения: холодильная машина с компрессором (1), теплообменником-конденсатором (2) регенеративным теплообменником (3), дросселем (4) и теплообменником-испарителем (5) снабжена абсорбционно-диффузионным агрегатом с конденсатором (9), дефлегматором

Параметры

Холодильная машина

Температура переохлаждения жидкого хладагента перед дросселированием.°С Температура нагнетания,°С Энтальпия в конце кипения, кДж / кг Энтальпия перед дросселированием, кДж / кг Удельная холодопроизво- дительность испарителя, кДж / кг

Холодильная

машина с дополнительным АДХА

10 85

545

410

135