СОРБЦИОННАЯ ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА

Сорбционные теплоиспользующие холодильные машины (СХМ) применяются в холодильной технике для получения искусственного холода за счет использования интегральной теплоты смешения двух составляющих ее хладагента: пропан-бутановой смеси в качестве легкокипящей жидкости (ЛКЖ) и ацетона в качестве тяжелокипящей жидкости (ТКЖ) при питании машины от внешних низкопотенциальных источников энергии (например, от солнечных энергетических установок).
После смешения образовавшаяся смесь (хладагент) поступает в генератор паров ЛКЖ (генератор), где за счет нагрева подводимым к машине низкопотенциальным теплоносителем (например, от солнечных установок) переходит в состояние парожидкостной массы, которая поступает в отделитель жидкости, откуда отделившаяся ТКЖ опускается в смеситель, а освободившиеся пары ЛКЖ поднимаются в конденсатор паров ЛКЖ, где охлаждаясь подводимой водой, конденсируются и конденсат ЛКЖ стекает в смеситель, где смешиваясь с ТКЖ, образует холод за счет эффекта интегральной теплоты смешения специально подобранных указанных компонентов. Процесс смешивания и разделения компонентов хладагента идет непрерывно в результате циркуляции за счет газлифта, гравитации и термосифонного эффекта, возникающего под действием подводимого тепла.
СХМ позволяет снизить затраты на выработку холода и обеспечить требования по экологической безопасности, т.к. не содержит фреонов и работает без выбросов в атмосферу, вибраций и шума.
Известны СХМ, работающие на принципе использования интегральной теплоты смешения ЛКЖ и ТКЖ (см., например, Патент на полезную модель РФ №62690).
Данная конструкция содержит:
1. Хладагент, состоящий из ЛКЖ и ТКЖ;
2. Смеситель ЛКЖ и ТКЖ - генератор холода (смеситель) в виде трубы;
3. Генератор паров ЛКЖ (генератор);
4. Конденсатор паров ЛКЖ (конденсатор);
5. Разделительную колонку;
6. Трубопроводы.
Таким образом, приведенная конструкция совпадает с заявляемой моделью по основному признаку, и потому принимается за прототип.
СХМ должна обеспечить следующий технический результат:
максимально использовать подводимое тепло и охлаждающую воду при и минимальной стоимости машины.
Получению от прототипа в достаточной мере требуемого технического результата препятствуют следующие обстоятельства:
- в прототипе в качестве генератора и конденсатора используются готовые дорогостоящие пластинчатые теплообменники (см., например. Патент РФ №33808), характеристики которых соответствуют параметрам подводимого теплоносителя не полностью, а только в пределах их выпускаемых типоразмеров и не могут, поэтому обеспечить оптимальное сочетание параметров машины с параметрами подводимого теплоносителя:
- часть вырабатываемого машиной полезного холода расходуется на предварительное охлаждение хладагентов;
- поступающая охлаждающая вода используется частично, лишь для конденсации паров ЛКЖ;
- ЛКЖ, конденсируясь капельным методом, поступает в смеситель не равномерно, что вызывает пульсации и сбои работы машины;
- парожидкостная масса в разделительной колонке не успевает полностью разделиться на ТКЖ и пары ЛКЖ, что снижает эффективность машины.
Заявляемая модель обеспечивает получение требуемого технического результата, т.е. максимальное использование подводимого тепла и охлаждающей воды при высокой надежности и минимальной стоимости машины; сущность заявляемой модели определяется следующей совокупностью признаков:
- между колонкой и смесителем и между генератором и смесителем установлены радиаторы, которые позволяют использовать поступающую в машину воду на охлаждение ЛКЖ и ТКЖ без отъема вырабатываемого машиной полезного холода;
- генератор, конденсатор и оба радиатора представляют собой С-образную, оребренную поперечными пластинами медную трубу, имеющую на концах соединительные штуцера. Все трубы установлены горизонтально, лежат вертикальной плоскости и,
- заключены в открытие сверху кожуха, имеющие штуцера, для подвода и отвода горячей води к трубе генератора и холодной воды к остальным трубам;
- концы труб через стенки кожухов выведены наружу при этом: верхний вывод трубы генератора соединен со входом смеси колонки, нижний в вывод трубы генератора соединен с выходом смесителя, верхний вывод трубы радиатора генератора соединен с выходом ТКЖ колонки, нижний вывод трубы радиатора генератора соединен со входом смесителя, верхний вывод трубы конденсатора соединен с выходам паров ЛКЖ колонки, нижний вывод трубы конденсатора соединен с верхним выводом радиатора конденсатора, нижний вывод трубы радиатора конденсатора соединен со входом в смеситель;
- в трубопровод между конденсатором и радиатором встроен ресивер, а
- во внутренней полости колонки на ее стенках установлены горизонтальные, частично перекрывающие друг друга перегородки.
При этом площадь теплоприемных пластин и диаметр С-образных труб оптимизированы по параметрам питающего машину низкопотенциального теплоносителя.
Технический результат заявляемой модели направлен на повышение экономичности сорбционных холодильных машин и выражается в снижении стоимости произведенного ими холода за счет:
- повышения КПД машины в результате оптимизации площадей теплоприемных пластин и диаметров С-образных труб по параметрам подводимого к машине теплоносителя,
- исключения непроизводительного (паразитного) использования выработанного машиной холода на предварительное охлаждение в теплообменниках хладагента и его компонентов путем замены холода подводимой к машине водой, а также исключения из состава машины дорогостоящих пластинчатых теплообменников.
- сглаживания пульсаций и исключения сбоев работы за счет установки ресивера между конденсатором и смесителем и более полного разделения ТКЖ и паров ЛКЖ путем установки во внутренней полости колонки горизонтальных, частично перекрывающих друг друга перегородок.
Проведенные испытания и исследования машин с указанными существенными признаками показали, что они надежно обеспечивают получение требуемого технического результата
На чертеже, иллюстрирующем описание полезной модели изображены: смеситель 1, где за счет эффекта интегральной теплоты смешения компонентов осуществляется выработка холода. Смесь из смесителя по трубопроводу 18 поступает в С-образную трубу 7 генератора 2, где через пластины 8 нагревается внешним низкопотенциальным теплоносителем, подводимым в кожух 9 через входной штуцер 10 и отводимым через
штуцер 11. Нагреваясь, смесь переходит в состояние парожидкостной массы, которая в результате газлифта и термосифонного эффекта по трубопроводу 17 поступает в разделительную колонку 4, где горизонтальные пластины 13 способствуют разделению массы на ТКЖ и пары ЛКЖ. ТКЖ через трубопровод 16 поступает в радиатор генератора 5, где охлаждается поступающей в кожух водой и через трубопровод 19 возвращается в смеситель. Пары ЛКЖ, поднимаясь, поступают в конденсатор 3, где охлаждаются поступающей в кожух водой, конденсируются в ЛКЖ, которая поступает в ресивер 12, сглаживающий пульсации в системе машины. Из ресивера по трубопроводу 14 ЛКЖ поступает в радиатор конденсатора 6, где охлаждается поступающей в кожух водой и через трубопровод 15 возвращается в смеситель.
Реализация заявляемой модели осуществляется обычными методами изготовления водонагревательной аппаратуры