Абсорбционный холодильник

 

Использование: в холодильной технике, в частности, в бытовых абсорбционных холодильниках. Сущность изобретения: испаритель полностью расположен в теплоизолированном блоке, а его нечетные прямоугольные участки начиная с первого (начального) имеют тепловую связь с полезным объемом и связаны между собой магистралями, причем выходы предыдущих нечетных прямолинейных участков соединены со входами последующих нечетных прямолинейных участков. 3 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, к бытовым абсорбционным холодильникам.

Известен абсорбционный холодильник (см. например, Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд. перераб, и доп. -М. Легпромбытиздат. С.236-240), содержащий теплоизолированный шкаф с полезным объемом и абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат (ВДХА), испаритель которого связан в тепловом отношении с полезным объемом и расположен в объеме изоляции шкафа. Недостатком холодильника является неразъемность конструкции шкафа и АДХА. При выходе АДХА из строя холодильник ремонту практически не подлежит.

Известен абсорбционный холодильник (см. например, Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. М. Легпромбытиздат. С. 222-224. прототип), содержащий теплоизолированный шкаф с полезным объемом и проемом в задней стенке, АДХА с теплоизолированным блоком, закрывающим проем, и змеевиковым трубчатым испарителем. Недостатками устройства-прототипа являются низкие эксплуатационные характеристики, а именно, недостаточно низкий уровень температур в низкотемпературном отделении (НТО), а также относительно малый объем НТО. Так, полезный объем НТО-прототипа ("Кристалл-4") составляет 15 дм³ уровень температур в НТО порядка -12^oC ("две звездочки").

Цель изобретения повышение эксплуатационных характеристик.

Цель достигается тем, что испаритель АДХА полностью расположен в теплоизолированном блоке, а его нечетные прямолинейные участки начиная с первого (начального) имеют тепловую связь с полезным объемом холодильника и связаны между собой магистралями, причем выходы предыдущих нечетных прямолинейных участков испарителя соединены со входами последующих нечетных прямолинейных участков, при этом на выходных участках испарителя магистрали устанавливаются в нижней части трубы испарителя.

Это позволяет повысить полезный объем НТО и одновременно снизить уровень температур в НТО (до -18^oC "три звездочки").

Неочевидность предложенного технического решения заключается в следующем.

1. Испаритель АДХА полностью расположен в теплоизолированном блоке, а его нечетные прямолинейные участки начиная с первого (начального) имеют тепловую связь с полезным охлаждаемым объемом холодильника. Указанный признак позволяет рационально разместить теплообменные поверхности испарителя и обеспечить их связь с полезным объемом холодильника. При этом в том же самом серийном шкафу холодильника типа "Кристалл" удается разместить испаритель длиной, в 1,5 раза превышающий серийную конструкцию. Это предоставляет возможность увеличить холодильную мощность испарителя АДХА и тем самым снизить уровень температур и повысить полезный объем НТО.

2. Нечетные прямолинейные участки (испарителя) начиная с первого (начального). связаны между собой магистралями, причем выходы предыдущих нечетных прямолинейных участков испарителя соединены со входами последующих нечетных прямолинейных участков, при этом на выходных участках испарителя магистрали устанавливаются в нижней части трубы испарителя. Указанный признак позволяет значительно повысить полезный объем НТО (до 40 дм³) и при этом достичь уровня рабочих температур класса "три звездочки" (-18^oC). Соединительная магистраль между нечетными прямолинейными витками испарителя служит для перераспределения жидкого аммиака по зонам испарителя, связанным в тепловом отношении с полезным охлаждаемым объемом холодильника. Это позволяет использовать полностью низкотемпературный потенциал жидкого аммиака для охлаждения полезного объема НТО. Тогда как четные прямолинейные участки выступают только в качестве регенеративных теплообменников, где осуществляется теплообмен между очищенной парогазовой смесью (ПГС), поступающей из абсорбера, и насыщенный холодной ПГС, поступающей с начального участка испарителя.

На фиг.1 приведена схема однокамерного абсорбционного холодильника (вид сбоку); на фиг. 2 общий вид испарителя АДХА (четырехвиткового); на фиг.3 - разрез четырехвиткового испарителя.

Абсорбционный холодильник содержит теплоизолированный шкаф 1 с дверью 2 и с проемом в задней стенке. В проеме установлен теплоизолированный блок 3. На задней стенке шкафа 1 закреплен АДХА, содержащий генератор, покрытый теплоизолированным кожухом 4, абсорбер 5, бачок абсорбера 6, жидкостной теплообменник 7, конденсатор 8, магистраль жидкого аммиака 9, ректификатор (не показан) и змеевиковый испаритель, имеющий четыре прямолинейных участка 10, 11, 12 и 13. Верхняя часть абсорбера 5 связана каналом очищенной ПГС 14 с нижним прямолинейным участком испарителя 13, который в свою очередь связан каналом насыщенной ПГС 15 с верхней частью бачка абсорбера 6. Канал жидкого аммиака 9 закреплен на прямолинейных участках испарителя (13, 12, 11, 10) и связан с первым витком испарителя 10 (его начальной частью). Первый (начальный) участок испарителя своей конечной частью связан магистралью 16 с начальным участком третьего прямолинейного участка испарителя 12. Нечетные прямолинейные участки испарителя 10 и 12 связаны с оребренной пластиной 17, расположенной в полезном объеме теплоизолированного шкафа 1.

Канал очищенной ПГС 14 установлен аксиально в трубе испарителя и проходит по всей его длине до начала первого прямолинейного участка 10.

Рассмотрим работу абсорбционного холодильника на примере конкретной конструкции. Все элементы АДХА, исключая испаритель, выполняются на основе серийного АДХА типа АШ-150, выпускаемого Васильковским заводом холодильников.

Испаритель выполнен двухтрубным, диаметр внешней трубы 24х1,5 мм, внутренней 14 (аксиальной) 12х1 мм. Длина испарителя 1,8 м. Диаметр канала жидкого аммиака 9 и магистрали 16-8х1,5 мм. Испаритель полностью расположен в блоке 3, залитым теплоизоляцией пенополиуретаном. Параметры оребренной панели 17: высота ребра 50 мм, длина 240 мм, толщина 1,2 мм, шаг ребра - 10 мм, материал алюминий.

Работа абсорбционного холодильника осуществляется следующим образом. При подаче тепловой мощности на генератор АДХА осуществляется выпаривание паров аммиака с одновременной подачей слабого водоаммиачного раствора через теплообменник 7 в верхнюю часть абсорбера 5. Пары аммиака сжижаются в конденсаторе 8 и по каналу 9 конденсат самотеком поступает на начальный участок первого участка испарителя 10. При транспорте жидкий аммиак переохлаждается в процессе теплообменника с прямолинейными участками испарителя 10-13. Это позволяет снизить уровень температур испарителя.

Аммиак испаряется в ПГС, поступающую по каналу 14, а также на начальный участок испарителя при низком парциальном давлении (1,2.1,3 бар), что обеспечивает уровень температур на стенке испарителя -28^oC-27^oC. При стекании жидкого аммиака происходит дальнейшее испарение, однако уровень температур испарения (насыщения) повышается. На конце первого участка испарителя 10 температура -24^oC-23^oC. Это связано с насыщением ПГС парами аммиака, и, следовательно, ростом парциального давления паров аммиака в ПГС. На конце первого участка 10 аммиак стекает по магистрали 16 на начальный участок (вход) третьего участка 12 испарителя, а охлажденная и частично насыщенная парами аммиака ПГС проходит по межтрубному пространству на второй участок испарителя 11, где охлаждает очищенную ПГС, поступающего на вход первого участка испарителя 10 по каналу 14. На входе третьего участка 12 жидкий аммиак и насыщенная ПГС вновь вступают во взаимодействие, и процесс испарения возобновляется.

А так как насыщенная ПГС не изменила свой парциальный состав и лишь незначительно подогрелась в процессе регенеративного теплообмена с очищенной ПГС, то уровень температур испарения жидкого аммиака на входе третьего участка 12 практически соответствует уровню температур на выходе первого витка и составляет -22^oC-21^oC. На конце третьего участка испарителя температура -14^oC-12^oC. На четвертом участке испарителя 13 весь оставшийся жидкий аммиак используется для охлаждения очищенной ПГС, движущейся по каналу 14, и жидкого аммиака в канале 9. На выходе четвертого участка испарителя 13 насыщенная ПГС по каналу 15 поступает в бачок абсорбера 6 и далее движется противопотоком слабому раствору в абсорбере 5. Слабый раствор насыщается аммиаком и через бачок абсорбера 6 и теплообменник 7 поступает в генератор АДХА, а очищенная от паров аммиака ПГС по каналу 14 возвращается в испаритель. Далее цикл повторяется.

Проведенные исследования показали возможность обеспечения уровня температур -18^oC-19^oC (при температуре окружающего воздуха 32^oC в объеме 40 дм³ (НТО). При этом обеспечивалось и охлаждение холодильной камеры (не выше 5^oC объемом 60 дм³. Тепловая связь между НТО и холодильной камерой обеспечивалась при помощи тепловых труб (не показаны).

Для однокамерного холодильника с полезным объемом 120 дм³ (рассмотренный вариант четырехвиткового испарителя) уровень температур не превышал -6^oC, т. е. холодильник реализовал режим "звездочка".

Для сравнения были проведены испытания абсорбционного холодильника АШ-120 с серийным АДХА (полезный объем также составлял 120 дм³), выполненным по схеме прототипа. Уровень температур в испытаниях составил 3.4^oC (средняя по объему).

Таким образом, можно сделать вывод, что заявленная конструкция позволяет улучшить эксплуатационные характеристики холодильника, а именно, при постепенном объеме снизить уровень температур охлаждения либо при неизменном уровне температур повысить полезный охлаждаемый объем.

Необходимо отметить, что количество витков испарителя может быть и увеличено до шести, восьми. Это требуется для холодильников с полезным объемом 180.220 дм³.

Для шестивиткового испарителя необходимо дополнительно связать магистралью выход третьего участка с началом пятого, для восьмивиткового - пятый с седьмым.

Кроме того, следует обратить внимание на то, что отбор жидкого аммиака с концевых нечетных прямолинейных участков испарителя осуществляется из нижней части трубы, т.е. самотеком на вход следующего нечетного участка. При этом особых требований по расположению конечного участка магистрали 16 на начальном участке испарителя нет.

Формула изобретения

Абсорбционный холодильник, содержащий теплоизолированный корпус с полезным объемом и отверстием в задней стенке, закрытым теплоизоляционным блоком, и абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат со змеевиковым испарителем, отличающийся тем, что змеевиковый испаритель полностью размещен в теплоизоляционном блоке и выполнен с прямолинейными участками, причем нечетные прямолинейные участки, начиная с первого начального, имеют тепловую связь с полезным объемом и сообщены между собой магистралями, соединяющими нижнюю часть выходной зоны каждого предыдущего прямолинейного участка с входной зоной каждого последующего участка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3