способ получения холода в абсорбционно-диффузионном холодильном агрегате

Формула изобретения

1. Способ получения холода в абсорбционно-диффузионном холодильном агрегате путем подачи в генератор крепкого раствора посредством парлифтного насоса, работающего при помощи пара хладагента из генератора, на уровень, который выше уровня слива слабого раствора в абсорбер, отличающийся тем, что в генераторе обеспечивают кипение крепкого раствора в зазоре между внутренним и средним цилиндрами в результате отвода тепла от нагревателя через зазор между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, заполненным частично выпаренным раствором, полученным при кипении крепкого раствора, в процессе которого происходит выплескивание кипящего раствора из зазора между внутренним и средним цилиндрами, после чего частично выпаренный раствор через зазор между средним и внешним цилиндрами направляют в зазор между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, где происходит окончательное довыпаривание раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор через сливную трубку, расположенную в зазоре между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, верхний конец которой расположен не выше уровня крепкого раствора в генераторе и не ниже жарового стакана, направляют в полость теплообменника и выводят из генератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бытовой холодильной технике и может найти широкое применение в бытовых холодильниках, оснащенных абсорбционно-диффузионными холодильными агрегатами (АДХА).

Известен способ, по которому работает АДХА (Патент РФ №2038548, МПК: 6 F25В 15/10, 1995 г.), содержащий цилиндрический корпус кипятильника со штуцером вывода паров хладагента, цилиндрический кожух теплообменника со штуцером вывода слабого раствора, абсорбер, три цилиндра, образующие между собой и корпусом кольцевые зазоры, электронагреватель.

Недостатком известного способа является его низкая экономичность.

Известен способ-прототип, по которому работает АДХА (Патент РФ №2207473, МПК: 7 F25В 15/10, 2003 г.), содержащий корпус кипятильника со штуцером вывода паров хладагента, кожух теплообменника со штуцером вывода слабого раствора, абсорбер и три цилиндра, образующие между собой и корпусом кольцевые зазоры, причем внутренний цилиндр выполнен с заглушенным нижним торцом, герметично соединен с корпусом, и в нем размещен электронагреватель, при этом верхний и нижний торцы внешнего цилиндра герметично соединены соответственно с внутренним и средним цилиндрами, а открытый верхний торец среднего цилиндра расположен с зазором относительно закрытого торца внешнего цилиндра, кроме того, в среднем цилиндре расположен паропровод, верхний конец которого выведен в паровую полость зазора между средним и внешним цилиндрами, а нижний подсоединен с образованием гидрозатвора к подъемной трубе парлифтного насоса. При этом кожух теплообменника установлен на корпусе с образованием зазора, и его верхний и нижний торцы герметично соединены с корпусом, а жидкостные полости зазоров между средним и внешним цилиндрами, а также между корпусом и кожухом теплообменника соединены трубопроводом. Кроме того, верхний конец подъемной трубы парлифтного насоса выведен в паровую полость корпуса, а нижний подключен с образованием гидрозатвора к емкости абсорбера, при этом верхняя часть зазора между корпусом и кожухом теплообменника связана посредством штуцера вывода слабого раствора с абсорбером.

Известный способ работы АДХА состоит в том, что в результате отвода тепла от электронагревателя крепкий раствор в зазоре между средним и внутренним цилиндрами кипит, что приводит к выходу парожидкостной смеси из кольцевого зазора в паровую полость внешнего цилиндра. При этом происходит ее разделение на пары хладагента и слабый раствор. Слабый раствор в виде пленки стекает по нагретым среднему и внешнему цилиндрам, в процессе чего происходит его довыпаривание. Из зазора между средним и внешним цилиндрами слабый раствор через трубопровод попадает в зазор между корпусом и кожухом теплообменника, откуда посредством штуцера вывода слабого раствора выводится в абсорбер.

За счет избыточного давления пар хладагента отжимает крепкий раствор в паропроводе и поступает в подъемную трубу парлифтного насоса. При этом образуется двухфазная смесь, которая по подъемной трубе подается в паровую полость корпуса.

После выхода крепкого раствора из подъемной трубы парлифтного насоса он стекает по нагретому внутреннему цилиндру в зазор между внешним цилиндром и корпусом. При движении крепкого раствора в зазоре между внешним цилиндром и корпусом происходит его предварительный нагрев за счет температурного потенциала слабого раствора в трехпоточном теплообменнике, образованном средним и внешним цилиндрами, трубопроводом, корпусом и кожухом теплообменника. Далее крепкий раствор по зазору между средним цилиндром и паропроводом поступает в зазор между средним и внутренним цилиндрами для выпаривания.

Крепкий раствор из емкости через гидрозатвор подводится в нижнюю часть подъемной трубы парлифтного насоса, который работает при помощи паров хладагента, и далее подается в верхнюю часть полости корпуса.

Недостатком известного способа работы АДХА является высокое энергопотребление при производстве холода из-за недостаточного использования температурного потенциала слабого раствора для предварительного нагрева крепкого раствора.

Задача изобретения состоит в уменьшении суточного энергопотребления АДХА за счет эффективного использования тепла слабого раствора для предварительного нагрева крепкого раствора перед его выпариванием.

Поставленная задача решается благодаря наличию следующей совокупности существенных признаков.

Способ получения холода в абсорбционно-диффузионном холодильном агрегате осуществляется путем подачи в генератор крепкого раствора посредством парлифтного насоса, работающего при помощи пара хладагента из генератора, на уровень, который выше уровня слива слабого раствора в абсорбер. При этом в генераторе обеспечивают кипение крепкого раствора в зазоре между внутренним и средним цилиндрами в результате отвода тепла от нагревателя через зазор между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, заполненным частично выпаренным раствором, полученным при кипении крепкого раствора, в процессе которого происходит выплескивание кипящего раствора из зазора между внутренним и средним цилиндрами, после чего частично выпаренный раствор через зазор между средним и внешним цилиндрами направляют в зазор между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, где происходит окончательное довыпаривание раствора. Полученный в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор через сливную трубку, расположенную в зазоре между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, верхний конец которой расположен не выше уровня крепкого раствора в генераторе и не ниже жарового стакана, направляют в полость теплообменника и выводят из генератора.

Представленный схематический чертеж холодильного агрегата позволяет описать особенности заявляемого способа получения холода в АДХА.

Агрегат содержит генератор 1, паровая полость которого посредством паропровода 2 с образованием гидрозатвора соединена с подъемной трубой парлифтного насоса 3, работающего от пара хладагента из генератора 1 и подающего крепкий раствор из ресивера 4 через гидрозатвор на уровне в паровую полость кольцевого зазора между корпусом 5 генератора 1 и внешним цилиндром 6 на уровень кипящего крепкого раствора который выше уровня подачи слабого раствора в абсорбер 7. Внутри корпуса 5 генератора установлены с зазором средний цилиндр 8, внутренний цилиндр 9 и жаровый стакан 10, в котором размещен нагреватель 11.

Верхний и нижний торцы внешнего цилиндра 6 герметично соединены с жаровым стаканом 10 и нижним торцом среднего цилиндра 8 соответственно. Открытый верхний торец внутреннего цилиндра 9 расположен выше открытого верхнего торца среднего цилиндра 8, расположенного ниже входа подъемной трубы парлифтного насоса 3 в паровую полость зазора между корпусом 5 и внешним цилиндром 6, которая через патрубок 12 соединена с конденсатором (не показан) АДХА, но не ниже жарового стакана.

Верхний и нижний торцы корпуса 5 генератора соединены герметично с внешним цилиндром 6 и нижним торцом внутреннего цилиндра 9 соответственно. Герметично соединенные нижние торцы внешнего цилиндра 6 и среднего цилиндра 8, а также нижние торцы корпуса 5 и внутреннего цилиндра 9 расположены между собой с образованием зазора для перетекания крепкого раствора из зазора между корпусом 5 генератора и внешним цилиндром 6 в зазор между средним цилиндром 8 и внутренним цилиндром 9.

В нижней части генератора 1 установлено днище 13, герметично соединенное с нижним торцом корпуса 5 генератора и с зазором относительно нижнего торца внутреннего цилиндра 9, что обеспечивает попадание слабого раствора из жидкостной полости зазора между внешним цилиндром 6 и средним цилиндром 8 в полость внутреннего цилиндра 9 через соединительную трубку 14. Кроме того, на днище 13 герметично закреплена сливная трубка 15, размещенная в полости внутреннего цилиндра 9 и в зазоре между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, верхний конец которой расположен не выше уровня крепкого раствора в паровой полости генератора 1 (на уровне ).

На корпусе 5 генератора с образованием зазора герметично закреплен кожух 16 теплообменника 17, установленный с зазором относительно днища 13.

Верхняя часть теплообменника 17 соединена с абсорбером 7 посредством трубопровода 18.

Для уменьшения теплопотерь генератор 1 закрыт теплоизоляцией (не показана).

Работа АДХА осуществляется следующим образом.

Внутренняя полость АДХА вакуумируется и заполняется водоаммиачным раствором и водородом согласно известным параметрам и пропорциям.

В результате отвода тепла от нагревателя 11 через зазор между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, заполненный слабым раствором, крепкий раствор в зазоре между внутренним цилиндром 9 и средним цилиндром 8 кипит. В процессе кипения происходит выплескивание кипящего раствора в зазор между средним цилиндром 8 и внешним цилиндром 6, по которому частично выпаренный раствор через соединительную трубку 14 по закону сообщающихся сосудов попадает в полость внутреннего цилиндра 9 и далее в зазор между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, где происходит его окончательное довыпаривание. Получившийся в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор через сливную трубку 15 попадает в теплообменник 17 и далее подается в абсорбер 7 через трубопровод 18.

За счет получившегося в результате кипения крепкого раствора избыточного давления пар хладагента через паропровод отжимает крепкий раствор в гидрозатворе (уровень ) и поступает в подъемную трубу парлифтного насоса 3. При этом образуется двухфазная смесь, которая по подъемной трубе подается в паровую полость зазора между корпусом 5 генератора и внешним цилиндром 6, где происходит разделение крепкого раствора и паров хладагента, которые через патрубок 12 поступают в конденсатор АДХА, где сжижаются. Жидкий хладагент далее стекает в испаритель АДХА (не показан), в котором кипит при низком давлении, производя холодильный эффект. Образовавшаяся холодная парогазовая смесь (ПГС) по трубе 19 через ресивер 4 поступает в абсорбер 7.

Поданный в абсорбер 7 из верхней части теплообменника 17 слабый раствор при стекании поглощает пары аммиака из ПГС, а практически чистый водород поступает в испаритель АДХА. Получившийся в результате абсорбции крепкий раствор накапливается в ресивере 4 и посредством парлифтного насоса 3 подается в зазор между корпусом 5 генератора и внешним цилиндром 6, по которому поступает в зазор между внутренним цилиндром 9 и средним цилиндром 8. После этого рабочий цикл АДХА повторяется.

Таким образом, сущность заявленного способа получения холода в АДХА состоит в подаче в генератор 1 крепкого раствора посредством парлифтного насоса 3, работающего при помощи пара хладагента из генератора 1, на уровень который выше уровня слива слабого раствора в абсорбер 7. При этом в генераторе 1 обеспечивается кипение крепкого раствора в зазоре между внутренним цилиндром 9 и средним цилиндром 8 в результате отвода тепла от нагревателя 11 через зазор между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, заполненным частично выпаренным раствором, полученным при кипении крепкого раствора, в процессе которого происходит выплескивание кипящего раствора из зазора между внутренним цилиндром 9 и средним цилиндром 8. После этого частично выпаренный раствор через зазор между средним цилиндром 8 и внешним цилиндром 6 направляют в зазор между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, где происходит окончательное довыпаривание раствора.

Полученный в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор через сливную трубку 15, расположенную в зазоре между жаровым стаканом 10 и внутренним цилиндром 9, верхний конец которой расположен не выше уровня крепкого раствора генератора 1 и не ниже жарового стакана 10, направляют в полость теплообменника 17 и выводят из генератора 1.

Таким образом, предлагаемый способ получения холода в АДХА позволяет организовать такой рабочий цикл агрегата, при котором в генераторе происходит глубокая рекуперация тепла между циркулирующими растворами и обеспечивается эффективное использование тепла слабого раствора для предварительного нагрева крепкого раствора перед его выпариванием, и тем самым уменьшить энергозатраты при производстве холода.

Экономическая целесообразность реализации на практике заявляемого способа получения холода в АДХА состоит в уменьшении суточного энергопотребления бытовых холодильников за счет эффективной утилизации тепла.