СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА В АБСОРБЦИОННО-ДИФФУЗИОННОМ ХОЛОДИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ
METHOD OF OBTAINING COLD IN ABSORPTIVE-DIFFUSION COOLING UNIT

Изобретение относится к бытовой холодильной технике и может найти применение в бытовых холодильниках, оснащенных абсорбционно-диффузионными холодильными агрегатами (АДХА).
Известен способ, по которому работает АДХА (патент РФ №2207473, МПК F25B 15/10), 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.
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.
Недостатком способа является высокое энергопотребление агрегата при производстве холода из-за недостаточного использования температурного потенциала слабого раствора для предварительного нагрева крепкого раствора.
В качестве прототипа выбран способ получения холода в АДХА (патент РФ №2304263, МПК F25B 15/10) 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.
Недостатком известного способа является высокое энергопотребление агрегата при производстве холода из-за необходимости установки сливной трубки в зазоре между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, что увеличивает полость кипения слабого раствора и соответственно увеличивается время выхода АДХА на стационарный режим работы при условии периодического включения-выключения агрегата, т.е. не будет минимизировано суточное энергопотребление АДХА при прочих равных условиях (мощности нагревателя, параметров заправки АДХА рабочим телом, идентичности конструкций других основных узлов агрегата - абсорбера, испарителя и конденсатора).
Задача изобретения состоит в уменьшении суточного энергопотребления АДХА путем минимизации времени выхода агрегата на стационарный режим работы вследствие уменьшения ширины зазоров с растворами в процессе теплообмена.
Поставленная задача достигается благодаря наличию следующей совокупности существенных признаков.
Способ получения холода в абсорбционно-диффузионном холодильном агрегате осуществляется путем подачи крепкого раствора в генератор посредством парлифтного насоса, работающего при помощи пара хладагента из генератора. 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. В процессе кипения крепкого раствора происходит выплескивание частично выпаренного раствора, который направляют в зазор между средним и промежуточным цилиндрами и далее в зазор между жаровым стаканом и внутренним цилиндром, из которого в процессе кипения происходит выплескивание слабого раствора в охлаждаемый канал теплообменника, включенный в линию слабого раствора между полостью кипения частично выпаренного раствора и штуцером вывода слабого раствора из генератора в абсорбер. Процесс окончательного довыпаривания частично выпаренного раствора в зазоре между жаровым стаканом и внутренним цилиндром производят при уровне раствора выше уровня крепкого раствора в генераторе и не ниже жарового стакана.
На чертеже изображен холодильный агрегат, позволяющий реализовать заявляемый способ получения холода в АДХА.
АДХА 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 в паровую полость кольцевого зазора между корпусом 5 генератора 1 и внешним цилиндром 6 на уровень кипящего крепкого раствора ∇а, который выше уровня ∇б подачи слабого раствора в абсорбер 7. Внутри корпуса 5 генератора установлены с зазором промежуточный цилиндр 8, средний цилиндр 9, внутренний цилиндр 10 и жаровый стакан 11, в котором размещен нагреватель 12.
Верхний и нижний торцы внешнего цилиндра 6 герметично соединены с жаровым стаканом 11 и нижним торцом промежуточного цилиндра 8 соответственно. Открытый верхний торец внутреннего цилиндра 10 расположен выше открытого верхнего торца среднего цилиндра 9, расположенного ниже входа подъемной трубы парлифтного насоса 3 в паровую полость зазора между корпусом 5 и внешним цилиндром 6, которая через дефлегматор 13 соединена с конденсатором (на чертеже не показан) АДХА, но не ниже жарового стакана 11.
Верхний торец корпуса 5 генератора соединен герметично с внешним цилиндром 6, а его нижний торец герметично закрыт донышком 14, расположенным с зазором между днищем 15 кожуха 16 теплообменника и герметичным нижним торцом внутреннего цилиндра 10.
Наличие зазора между герметичным нижним торцом внутреннего цилиндра 10 и донышком 14 корпуса 5 генератора обеспечивает попадание крепкого раствора из зазора между корпусом 5 генератора и внешним цилиндром 6 в зазор между средним 9 и внутренним 10 цилиндрами. Зазор между донышком 14 корпуса 5 генератора и днищем 15 теплообменника обеспечивает попадание слабого раствора из зазора между внешним 6 и промежуточным 8 цилиндрами в зазор между кожухом 16 теплообменника и корпусом 5 генератора через соединительную трубку 17. Верхний торец кожуха 16 теплообменника герметично соединен с корпусом 5 генератора и в его верхней части установлен штуцер 18 вывода слабого раствора из генератора 1 в абсорбер 7 на уровне ∇б, который ниже уровня ∇а крепкого раствора в генераторе 1.
Открытый верхний торец промежуточного цилиндра 8 расположен между уровнем ∇г открытого верхнего торца внутреннего цилиндра 10 и уровнем ∇a открытого верхнего торца среднего цилиндра 9, а его нижний торец герметично соединен с нижним торцом внутреннего цилиндра 10.
Зазор между средним 9 и промежуточным 8 цилиндрами соединен с нижней частью внутреннего цилиндра 10 патрубком 19.
Испаритель АДХА (на чертеже не показан) связан с паровой полостью ресивера 4 посредством трубы 20 холодной парогазовой смеси (ПГС).
Верхний торец внутреннего цилиндра 10 выполнен с развальцованным буртиком 21, который обеспечивает стекание слабого раствора после выплескивания из зазора между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10 в зазор между промежуточным 8 и внешним 6 цилиндрами. Верхний торец промежуточного цилиндра 8 выполнен с завальцованным буртиком 22, край которого расположен с зазором между развальцованным буртиком 21, внутренним цилиндром 10 и открытым верхним торцом среднего цилиндра 9, что обеспечивает попадание после выплескивания частично выпаренного раствора из зазора между средним 9 и внутренним 10 цилиндрами только в зазор между средним 9 и промежуточным 8 цилиндрами.
Для уменьшения теплопотерь генератор 1 закрыт теплоизоляцией (на чертеже 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 12 через зазор между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10, заполненный слабым раствором, крепкий раствор в зазоре между внутренним цилиндром 10 и средним цилиндром 9 кипит. В процессе кипения происходит выплескивание кипящего раствора в зазор между средним цилиндром 9 и промежуточным цилиндром 8, по которому частично выпаренный раствор через патрубок 19 по закону сообщающихся сосудов попадает в полость внутреннего цилиндра 10 и далее в зазор между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10, где происходит его окончательное довыпаривание. Получившийся в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор при кипении выплескивается и по развальцованному с уклоном буртику 21 стекает в зазор между промежуточным 8 и внешним 6 цилиндрами, потом через соединительную трубку 17 поступает в зазор между корпусом 5 и кожухом 16 теплообменника и далее через штуцер 18 попадает в абсорбер 7.
За счет получившегося в результате кипения крепкого раствора избыточного давления пар хладагента через паропровод 2 отжимает крепкий раствор в гидрозатворе (уровень ∇в) 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 дефлегматор 13 поступают в конденсатор АДХА, где сжижаются. Жидкий хладагент далее стекает в испаритель АДХА (на чертеже не показан), в котором кипит при низком давлении, производя холодильный эффект. Образовавшаяся холодная парогазовая смесь по трубе 20 через ресивер 4 поступает в абсорбер 7.
Поданный по штуцеру 18 в абсорбер 7 из верхней части теплообменника 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 10 и средним цилиндром 9, где кипит. В процессе кипения частично выпаренный раствор выплескивается в зазор между средним 9 и промежуточным 8 цилиндрами и далее по патрубку 19 и внутреннему цилиндру 10 поступает для окончательного довыпаривания в зазор между внутренним цилиндром 10 и жаровым стаканом 11. 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 уроверь ∇а, который выше уровня ∇б слива слабого раствора в абсорбер 7. При этом в генераторе 1 обеспечивается кипение крепкого раствора в зазоре между внутренним цилиндром 10 и средним цилиндром 9 в результате отвода тепла от нагревателя 12 через зазор между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10, заполненным частично выпаренным раствором, полученным при кипении крепкого раствора, в процессе которого происходит выплескивание кипящего раствора из зазора между внутренним цилиндром 10 и средним цилиндром 9. После этого частично выпаренный раствор через зазор между средним цилиндром 9 и промежуточным цилиндром 8 направляют в зазор между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10, где происходит окончательное довыпаривание раствора.
Полученный в процессе окончательного довыпаривания слабый раствор направляют в охлаждаемый канал теплообменника (в зазор между промежуточным 8 и внешним 6 цилиндрами), который включен в линию слабого раствора между полостью кипения частично выпаренного раствора (зазор между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10) и штуцером 18 вывода слабого раствора из генератора 1 в абсорбер 7. При этом процесс окончательного довыпаривания частично выпаренного раствора в зазоре между жаровым стаканом 11 и внутренним цилиндром 10 производят при уровне раствора выше уровня ∇а крепкого раствора в генераторе 1 и не ниже жарового стакана 11.
Таким образом, предлагаемый способ получения холода в АДХА позволяет уменьшить суточное энергопотребление путем минимизации времени выхода агрегата на стационарный режим работы вследствие появившейся возможности использовать в конструкции АДХА зазоры минимальной ширины, заполненные растворами, которые участвуют в процессе теплообмена. Кроме того, упрощается технология изготовления АДХА.
Экономическая целесообразность реализации на практике заявляемого способа получения холода в АДХА состоит в уменьшении суточного энергопотребления бытовых холодильников за счет повышения эффективности работы холодильного агрегата.