АБСОРБЦИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА СО ВСТРОЕННОЙ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ
ABSORPTION REFRIGERATOR WITH BUILT-IN HEAT PUMP PLANT

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к абсорбционным холодильным машинам.
Известна установка комбинированного производства электроэнергии, теплоты и холода (авт. свид. СССР №706549), в которой генератор абсорбционной машины обогревается высокотемпературным газом и продуктами сгорания газовой турбины.
Недостатком известной установки является необходимость ее обеспечения топливным устройством сжигания и соответствующими коммуникациями, а также зависимость абсорбционной машины от непрерывного потока высокотемпературного газа и невозможность исполнения системы холодоснабжения вдали от источника обогрева генератора, вследствие чего нарушается надежность и сужаются рамки для использования выработанного холода.
Известна также установка, в которой теплофикационная вода используется для получения холода (авт. свид. СССР №187278).
Недостатком известной установки является невозможность создания системы холодоснабжения вдали от источника обогрева генератора, а также сезонное отключение теплофикационных нагрузок, именно в летние дни, когда многократно возрастает потребность в кондиционировании, вследствие чего нарушается экономичность и сужаются рамки для использования выработанного холода.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является конструкция абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины, представленная в изобретении по авт. свид. СССР №823777, содержащая блок генератора с конденсатором и блок абсорбера с испарителем, при этом конденсатор первого блока соединен жидкостным трубопроводом с испарителем второго блока, а генератор связан с абсорбером линиями крепкого и слабого растворов, проходящими соответственно через охлаждающую и греющую полости теплообменника-регенератора, на линиях крепкого и слабого растворов между теплообменником-регенератором и абсорбером установлены два фланцевых соединения со съемными заглушками и обводными вентилями, жидкие полости генератора и конденсатора соединены дополнительным жидкостным трубопроводом и на обоих жидкостных трубопроводах установлены запорные вентили.
Недостатком известной установки является зависимость в дополнительном источнике теплоты для подогрева воды, идущей на генератор, а также очень низкий КПД.
Техническая задача настоящего изобретения - повышение экономичности, мобильности и надежности абсорбционной холодильной машины.
Технический эффект, возникающий при решении поставленной задачи, состоит в использовании возобновляемого источника энергии и достигается тем, что известная абсорбционная холодильная машина, содержащая блок генератора с первым конденсатором и блок абсорбера с первым испарителем, при этом первый конденсатор первого блока соединен жидкостным трубопроводом с первым испарителем второго блока, а генератор связан с абсорбером линиями крепкого и слабого растворов, проходящими соответственно через охлаждающую и греющую полости первого регенеративного теплообменника, согласно изобретению дополнительно снабжена теплонасосной установкой, солнечным нагревателем и градирней, в свою очередь, теплонасосная установка включает в себя второй конденсатор, компрессор, второй испаритель и второй регенеративный теплообменник, при этом генератор соединен линией горячей воды с входом второго конденсатора по воде, выход которого соединен с входом солнечного нагревателя, а выход его подключен к входу генератора, по охлаждающей воде выход первого конденсатора подключен к входу второго испарителя, выход которого подключен к входу в градирню, выход которой подсоединен к входу первого конденсатора с помощью насоса охлаждающей воды.
На рисунке схематично представлена абсорбционная холодильная машина со встроенной теплонасосной установкой.
Абсорбционная холодильная машина со встроенной теплонасосной установкой содержит блок генератора 1 с первым конденсатором 2, блок абсорбера 3 с первым испарителем 4, первый регенеративный теплообменник 5, насос хладагента 6, насос для слабого раствора 7, теплонасосную установку 8, солнечный нагреватель 9, градирню 10 и насос охлаждающей воды 11. Теплонасосная установка 8 включает в себя второй конденсатор 12, компрессор 13, второй регенеративный теплообменник 14 и второй испаритель 15.
На чертеже показаны затворы 16, а также регулирующие клапана 17.
Абсорбционная холодильная машина со встроенной теплонасосной установкой работает следующим образом. Устройство работает в условиях вакуума; хладагент (вода) кипит при низкой температуре, отводя теплоту от охлаждаемой воды, циркулирующей в трубах первого испарителя 4. Насос хладагента 6 используется для подачи хладагента (воды) в первый испаритель и дальнейшего разбрызгивания хладагента (воды) на его трубы для улучшения теплообмена.
Для поддержания низкого давления в первом испарителе и обеспечения непрерывности процесса охлаждения, пары хладагента должны абсорбироваться (поглощаться) в абсорбере 3. Для абсорбирования водяных паров используется крепкий раствор (например, LiBr), имеющий высокую поглощающую способность и поступающий из генератора в абсорбер 3. В процессе абсорбции водяных паров раствор разбавляется, что снижает его поглощающую способность; раствор становится слабым. Затем насос слабого раствора 7 перекачивает слабый раствор в генератор 1, где происходит одностадийное концентрирование раствора за счет испарения ранее абсорбированной воды. Слабый раствор (низкой концентрации) сначала подается в генератор 1, где он нагревается и превращается в крепкий раствор высокой концентрации за счет выпаривания из него водяного пара при подводе теплоты от горячей воды (источник тепловой энергии). Водяной пар из генератора поступает в первый конденсатор 2 для охлаждения и конденсации.
Затем хладагент возвращается в первый испаритель для возобновления рабочего цикла. Для отвода теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров хладагента в первом конденсаторе 2, используется охлаждающая вода от градирни 10, которая сначала направляется в абсорбер 3 для поглощения теплоты абсорбции, далее из абсорбера подается в первый конденсатор 2, затем проходит через второй испаритель 15, где, в свою очередь, охлаждает рабочее вещество теплонасосной установки 8 и возвращается на градирню 10.
Горячий теплоноситель низкого температурного потенциала из генератора 1 направляется во второй конденсатор 12, где подогревается за счет теплообмена с горячим рабочим телом теплонасосной установки 8, проходит солнечный нагреватель 9, который периодически включается для дополнительного подогрева теплоносителя в пики нагрузок и возвращается в генератор 1 в качестве теплоносителя высокого температурного потенциала.
Теплонасосная установка 8 работает для переноса тепловой энергии от охлаждающей воды (с низкой температурой) к горячей воде, использующейся в генераторе абсорбционной холодильной машины, с более высокой температурой. При этом снижается на 20-40% нагрузка на градирню, повышается коэффициент преобразования абсорбционной холодильной машины, исключается необходимость в нагревательном устройстве генератора, что увеличивает экономичность установки, а также увеличивается КПД установки.
Расчетные параметры для абсорбционной холодильной машины (АХМ) - 150 кВт:
Холодопроизводительность - 150 кВт;
Коэффициент преобразования АХМ без модернизации - 0.83;
Коэффициент преобразования теплонасосной установки (ТНУ) - 5.5;
Холодопроизводительность градирни АХМ без модернизации - 350 кВт;
Холодопроизводительность градирни АХМ со встроенным ТНУ и солнечным нагревателем - 210 кВт.