Содержание

Абсорбционный холодильник

Холодильник — это вид бытовой техники, который в современном мире присутствует в каждом доме без исключения. Существует несколько типов холодильников, которые отличаются друг от друга по принципу действия холодильных машин. Одним из таких видов устройств является абсорбционный холодильник, который имеет свои плюсы и минусы в сравнении, к примеру, с компрессионным, более привычным нам холодильным агрегатом. Давайте более подробно остановимся на функциональных характеристика абсорбционного холодильника, а также на принципе его работы.

Как работает абсорбционный холодильник?

Исходя из названия становится понятно, что работа холодильников абсорбционного типа основана на физико-химическом процессе абсорбции. Таким образом, за счет растворения в жидкости, обычно в воде, хладагента, в качестве которого как правило выступает аммиак, происходит его циркуляция. Насыщенный водный раствор аммиака из абсорбера сначала поступает в генератор, а затем в дефлегматор, где происходить частичная конденсация концентрированных паров, в результате которой аммиак отделяется от воды. Далее наиболее концентрированные пары аммиака поступают в конденсатор, где сжимаются и снова поступают в испаритель, а вода, очищенная от аммиака, поступает абсорбер. Под действием постоянного источника питания циркуляция раствора и аммиака происходит непрерывно.

В зависимости от источника питания абсорбционные холодильники подразделяются на газовые, электрические и комбинированные.

Плюсы и минусы абсорбционных холодильников

Главной особенностью данных холодильников является то, что отсутствие движущихся механических элементов делает работу устройства абсолютно бесшумной и достаточно долговечной, к тому же, как правило, они имеют небольшие размеры. Однако абсорбционные холодильники имеют и ряд недостатков. В результате того, что нагреватель постоянно или циклично подключен к источнику питания, эксплуатация холодильников абсорбционного вида обходится значительно дороже, нежели компрессорных, которые включаются в сеть периодично. Кроме того, в таких холодильниках процесс охлаждения и достижения низкой температуры протекает медленнее, а как следствие - плохие удельные показатели хладопроизводительности.

Как правило, абсорбционные холодильники практически не используют для дома, однако они достигли большой популярности у любителей автомобильных путешествий, а также в офисах и гостиницах.

 

womanadvice.ru

Абсорбционный холодильник - гарантия надежного комфорта вашего отдыха

Если вы собрались в далекое путешествие на своем автомобиле и по дороге не собираетесь заезжать в придорожные кафе, чтобы перекусить, то вам, несомненно, нужно иметь при себе устройство, которое будет поддерживать ваши продукты в свежем виде. Бытовой абсорбционный холодильник предназначен как раз для такого случая, а именно - для непродолжительного хранения быстро портящейся пищевой провизии. Ну а встроенная функция возможности получения пищевого льда обеспечит вам холодные напитки в жаркую погоду. Во время движения автомобиля агрегат работает от бортовой сети вашего транспортного средства. На какой-либо стоянке нагреватель можно подключить к сети 220 Вт.

Положительные стороны

Наше промышленное производство выпускает абсорбционный холодильник с объемом от 30 до 200 дм3 (л) и с используемой мощностью от 75 до 200 Вт. Важной особенностью такого холодильного агрегата является абсолютная бесшумность работы, отсутствие каких-либо запорных вентилей и двигающихся частей, что в разы увеличивает срок его службы. Но если сравнить его с компрессионным холодильным оборудованием, то можно найти ряд недостатков.

В чем недостатки абсорбционного холодильника

Чтобы работал абсорбционный холодильник, мы должны циклично включать нагреватель в сеть, а это обходится гораздо дороже по сравнению с компрессионным агрегатом, который включается в сеть периодически. Предел минусовой температуры в таких холодильных установках гораздо меньше, а значит, процесс заморозки будет не такой эффективный, причем даже эта температура по времени достигается дольше. Но сегодня выпускаются новые устройства, позволяющие поддерживать гораздо более низкие температуры. Например, "Кристалл-9", его температура доходит до -18 ºС.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Свое название абсорбционный холодильник получил от происходящего в нем физико-химического процесса абсорбции, а именно всасывания газообразной смеси поглотителем паров хладагента, образующихся непосредственно в испарителе.

В таком агрегате в качестве хладагента применяют аммиак, а абсорбентом, т. е. поглотителем, служит аммиачный раствор. Также в систему добавляют: хромат натрия для предотвращения коррозии на поверхностях трубок  (внешних и внутренних) и водород, который необходим для уравновешивания давления в самой системе.

Принцип работы этого холодильного агрегата состоит в циркуляции и испарении хладагента. Аммиачный раствор через трубки из абсорбера попадает в генератор, из которого уже насыщенным раствором поступает в дефлегматор, и там распадается на воду и аммиак. В конденсаторе нашатырный спирт разжижается и вновь попадает в испаритель, а чистая вода опять поступает в аппарат для поглощения газов.

Газовые холодильники абсорбционные

Если вы на несколько дней уезжаете отдыхать на природу, то вам просто необходимо заранее запастись таким мини-агрегатом. Газовые холодильники абсорбционные предназначены именно для того, чтобы вашу поездку сделать незабываемой: подключи холодильный аппарат к газовому баллону - и отдыхай спокойно.

Где купить

Абсорбционный холодильник купить можно в любом магазине бытовой техники. Сегодня на полках стоит огромное количество современных холодильных автоагрегатов. Стильные дизайны, экологически чистый материал, бесшумная работа и безупречность хранения продуктов помогут вам отдохнуть на пикнике, даче, в дороге или у себя в офисе – с полным комфортом.

fb.ru

Абсорбционный холодильник Википедия

Абсорбционная холодильная машина на 14МВт

Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Абсорбционные холодильные машины выпускаются известными производителями климатического оборудования: ShuangLiang Eco Energy (крупнейший производитель), Carrier, Trane, Thermax, York, Century, Broad.

К абсорбционным холодильным машинам также относятся аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия.

История создания АБХМ[ | ]

  • Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом[1]
  • Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
  • В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
  • В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
  • Французским учёным Фердинандом Карре (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
  • В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире.
  • В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
  • В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
  • В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
  • В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
  • Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
  • В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
  • В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором[3].

Типы абсорбционных охладителей[

ru-wiki.ru

Абсорбционный холодильник Википедия

Абсорбционная холодильная машина на 14МВт

Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Абсорбционные холодильные машины выпускаются известными производителями климатического оборудования: ShuangLiang Eco Energy (крупнейший производитель), Carrier, Trane, Thermax, York, Century, Broad.

К абсорбционным холодильным машинам также относятся аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия.

История создания АБХМ

  • Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом[1]
  • Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
  • В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
  • В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
  • Французским учёным Фердинандом Карре (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
  • В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире.
  • В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
  • В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
  • В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
  • В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
  • Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
  • В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
  • В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором[3].

Типы абсорбционных охладителей

Тип АБХМ
Источник теплаМощность
Охладители прямого нагрева (Direct-fired Chiller/heaters)Природный газ, дизельное топливо, отходящие дымовые газы.По холоду от 17 кВт до 12 МВт, по теплу — от 17 кВт до 8 МВт.
Охладители парового нагрева (Steam-fired chillers)Пар с температурой 75-200°СПо холоду от 200 кВт до 15 МВт.
Охладители нагрева горячей водой (Hot water-fired chillers)Горячая вода с температурой 75-95°С на входе/до 65°С на выходе)По холоду от 105 кВт до 12 МВт.
Охладители нагрева выхлопными газами (Exhaust-fired chillers/heaters)Выхлопные газы с температурой 250—600°С на входе/до 150°С на выходеПо холоду от 200 кВт до 12 МВт.

Принцип действия

На представленной схеме Бромид-Литиевой абсорбционной холодильной машины охладитель состоит из двух камер.

  • Верхняя — генератор (AT). Это горячая камера с относительно высоким давлением.
  • Нижняя — испаритель (VD) и абсорбер (AB). Это холодная камера с очень низким давлением (2мБар).

Под действием тепла (HM) в генераторе из раствора бромида лития выделяются пары воды (хладагента), которые переносятся в конденсатор. Водяной пар конденсируется, отдавая тепло воде охлаждающего контура KüW. Охлажденная вода по линии 5 поступает в испаритель, где при низком давлении закипает при температуре +6 °C и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойл (KW). Насос VD прокачивает воду на форсунки, что способствует более интенсивному теплообмену. В других типах АБХМ охлаждаемый контур не обрызгивается, а погружается в ванну хладагента.

Оставшийся концентрированный раствор бромида лития по линии 1-2 через растворный теплообменник/гидравлический затвор WT1 переходит в абсорбер. Для улучшения абсорбции раствор разбрызгивается форсунками и поглощает водяной пар из испарителя. Процесс абсорбции связан с выделением теплоты, которая отводится охлаждающим контуром KüW в абсорбере АВ. Полученный раствор воды и бромида лития перекачивается по линии 3-4 в генератор через регулятор/теплообменник WT1, и цикл повторяется снова.

Преимущества

По сравнению с компрессионными холодильниками, АБХМ обладают следующими преимуществами:

  • Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.
  • Минимальный уровень шума.
  • Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода.
  • Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.
  • Длительный срок службы (не менее 20 лет).
  • Полная автоматизация.
  • Пожаро- и взрывобезопасность.
  • Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Недостатки

Абсорбционные охладители, по сравнению с компрессионными охладителями отличает:

  • Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше (на мощности ниже 500 кВт) чем цена обычного охладителя. При больших мощностях (2 МВт и выше) стоимость АБХМ приближается к стоимости ПКХМ.
  • Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.
  • Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,52 — для двухступенчатых машин.
  • Существенно больший вес, чем у обычного охладителя.
  • Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.

См. также

Примечания

Литература

  1. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур»/А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский: Под общ. ред. Л. С. Тимофеевского.- СПб.: Политехника, 1997 г.- 992с.

Ссылки

wikiredia.ru

Абсорбционный холодильник

Абсорбция — процесс поглощения газа с помощью жидкого поглотителя – абсорбента. Принцип действия первых абсорбционных холодильников был основан на поглощении водой паров аммиака, в результате чего, вырабатывается искусственный холод. В настоящее время производители таких холодильников, вместо традиционных воды и аммиака используют и другие вещества, например, бромистый литий, ацетилен и прочее.

В конструкции холодильников данного типа нет движущихся механических частей. Благодаря этому абсорбционные холодильники работают абсолютно бесшумно. Еще одним преимуществом является более высокая долговечность работы, по сравнению с обычными компрессионными холодильниками. Недостатками данного типа холодильников является высокое энергопотребление и низкая холодопроизводительность. Многие специалисты считают такие бытовые холодильники вымирающим видом техники. Однако, современные холодильники абсорбционного типа способны работать от электричества и от газа, поэтому применяются тогда, когда требуется краткосрочное сохранение продуктов питания. К примеру, в автомобильных путешествиях. 

Также в автомобилях используются и термоэлектрические холодильники. Принцип их действия заключается в возникновении разницы температур при прохождении электрического тока через пластины, выполненных из различных материалов. При включении тока одна пластина нагревается, а другая в этот же момент охлаждается. Термоэлектрические бытовые холодильники изобретены давно, они имеют постоянный спрос и своих покупателей во все времена, так как работают как для охлаждения, так и для подогрева продуктов. Для автомобилистов, путешествующих с маленькими детьми, такие свойства термоэлектрических холодильников имеют решающее значение.

Как и привычные нам компрессионные, так и абсорбционные, и термоэлектрические бытовые холодильники требуют периодического обслуживания. Современные сервисные центры обеспечат ремонт любой сложности с использованием оригинальных запчастей.



obzorok.ru

Абсорбционный холодильник Вики

Абсорбционная холодильная машина на 14МВт

Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Абсорбционные холодильные машины выпускаются известными производителями климатического оборудования: ShuangLiang Eco Energy (крупнейший производитель), Carrier, Trane, Thermax, York, Century, Broad.

К абсорбционным холодильным машинам также относятся аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия.

История создания АБХМ[ | код]

  • Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом[1]
  • Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
  • В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
  • В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
  • Французским учёным Фердинандом Карре (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
  • В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире.
  • В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
  • В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
  • В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
  • В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
  • Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
  • В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
  • В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором[3].

Типы абсорбционных охладителей[ | код]

Тип АБХМИсточник теплаМощность
Охладители прямого нагрева (Direct-fired Chiller/heaters)Природный газ, дизельное топливо, отходящие дымовые газы.По холоду от 17 кВт до 12 МВт, по теплу — от 17 кВт до 8 МВт.
Охладители парового нагрева (Steam-fired chillers)Пар с температурой 75-200°СПо холоду от 200 кВт до 15 МВт.
Охладители нагрева горячей водой (Hot water-fired chillers)Горячая вода с температурой 75-95°С на входе/до 65°С на выходе)По холоду от 105 кВт до 12 МВт.
Охладители нагрева выхлопными газами (Exhaust-fired chillers/heaters)Выхлопные газы с температурой 250—600°С на входе/до 150°С на выходеПо холоду от 200 кВт до 12 МВт.

Принцип действия[ | код]

На представленной схеме Бромид-Литиевой абсорбционной холодильной машины охладитель состоит из двух камер.

  • Верхняя — генератор (AT). Это горячая камера с относительно высоким давлением.
  • Нижняя — испаритель (VD) и абсорбер (AB). Это холодная камера с очень низким давлением (2мБар).

Под действием тепла (HM) в генераторе из раствора бромида лития выделяются пары воды (хладагента), которые переносятся в конденсатор. Водяной пар конденсируется, отдавая тепло воде охлаждающего контура KüW. Охлажденная вода по линии 5 поступает в испаритель, где при низком давлении закипает при температуре +6 °C и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойл (KW). Насос VD прокачивает воду на форсунки, что способствует более интенсивному теплообмену. В других типах АБХМ охлаждаемый контур не обрызгивается, а погружается в ванну хладагента.

Оставшийся концентрированный раствор бромида лития по линии 1-2 через растворный теплообменник/гидравлический затвор WT1 переходит в абсорбер. Для улучшения абсорбции раствор разбрызгивается форсунками и поглощает водяной пар из испарителя. Процесс абсорбции связан с выделением теплоты, которая отводится охлаждающим контуром KüW в абсорбере АВ. Полученный раствор воды и бромида лития перекачивается по линии 3-4 в генератор через регулятор/теплообменник WT1, и цикл повторяется снова.

Преимущества[ | код]

По сравнению с компрессионными холодильниками, АБХМ обладают следующими преимуществами:

  • Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.
  • Минимальный уровень шума.
  • Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода.
  • Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.
  • Длительный срок службы (не менее 20 лет).
  • Полная автоматизация.
  • Пожаро- и взрывобезопасность.
  • Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Недостатки[ | код]

Абсорбционные охладители, по сравнению с компрессионными охладителями отличает:

  • Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше (на мощности ниже 500 кВт) чем цена обычного охладителя. При больших мощностях (2 МВт и выше) стоимость АБХМ приближается к стоимости ПКХМ.
  • Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.
  • Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,52 — для двухступенчатых машин.
  • Существенно больший вес, чем у обычного охладителя.
  • Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

Литература[ | код]

  1. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур»/А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский: Под общ. ред. Л. С. Тимофеевского.- СПб.: Политехника, 1997 г.- 992с.

Ссылки[ | код]

ru.wikibedia.ru

абсорбционный холодильник - патент РФ 2443948

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильникам абсорбционного типа, и может быть использовано для охлаждения помещений и регулировки их температурного режима в солнечных жарких регионах. Автономный абсорбционный холодильник без движущихся узлов с жидким абсорбентом включает генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, абсорбер, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара, термосифон с источником нагрева, последовательно соединенные замкнутым трубопроводом. Генератор снабжен дополнительными источниками нагрева, одним из которых является солнечное излучение. Абсорбер сопряжен с испарителем посредством ряда, распределенных по площади абсорбера и испарителя теплоизолированных трубок, через которые газообразный хладагент поступает из испарителя в абсорбер. Техническим результатом предложенного технического решения являются повышение эффективности и уменьшение габаритов холодильника, работающего с использованием солнечной энергии. Кроме основного результата предложенное техническое решение позволяет повысить надежность холодильника при временном отключении питания и работать длительное время без электрического питания в солнечных, жарких регионах, даже когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильникам абсорбционного типа, и может быть использовано для охлаждения помещении и регулировки их температурного режима в солнечных жарких регионах, а также найти применение в других областях техники.

Ввиду отсутствия компрессоров, обеспечивающих принудительную и быструю циркуляцию хладагента по рабочему контуру, как это сделано в холодильниках компрессионного типа, эффективность абсорбционного холодильника невысока. Поэтому абсорбционные холодильники большой производительности являются громоздкими, что ограничивает область их применения.

Известен абсорбционный холодильник, в котором для повышения производительности, увеличивают число контуров: вводят несколько генераторов, конденсаторов, испарителей и т.д. /RU 2044966 С1/.

Недостатками этого холодильника являются громоздкость конструкции, растущая пропорционально числу контуров, и невысокая эффективность, так как она не зависит от числа контуров.

Известен абсорбционный холодильник для солнечных регионов, в котором электрическую энергию, необходимую для нагрева раствора хладагента в генераторе, получают от солнечных панелей /http://pics.livejournal.com/priroda su/pic/0016dpgg, 2009/.

Недостатками этого холодильника являются невысокая эффективность вследствие низкого кпд преобразования солнечной энергии в электрическую: 20% (косвенное использование солнечной энергии) и громоздкость из-за большой площади солнечных панелей.

Известна идея холодильника, непосредственно использующего солнечную энергию, в котором резервуар генератора с нагреваемом раствором хладагента расположен в фокусе параболического зеркала, обеспечивающего концентрацию солнечных лучей на резервуаре /там же/.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность его работы при прерывистом солнечном нагреве (облачность) вследствие быстрого охлаждения резервуара окружающим воздухом в отсутствие прямого солнечного нагрева и громоздкость устройства из-за больших размеров параболического зеркала.

Ближайшим техническим решением является абсорбционный холодильник без движущихся узлов с жидким абсорбентом, включающий генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара с патрубком для ввода жидкого хладагента, абсорбер, термосифон с источником нагрева и часть замкнутого трубопровода, соединяющего последовательно термосифон, генератор, конденсатор, патрубок для ввода жидкого хладагента (http://vivovoco.rsl.ru/vv/PAPERS/BIO/EINSTEIN.001/CHAPTER_6.HTM. 2009). Выходной патрубок испарителя использован для вывода газообразного хладагента, а оставшаяся часть замкнутого трубопровода соединяет последовательно этот патрубок, абсорбер и термосифон. Генератор снабжен одним источником нагрева раствора хладагента, функцию которого выполняет сетевой источник электроэнергии.

Недостатками этого устройства являются невысокая эффективность, громоздкость конструкции при его больших мощностях.

Технической задачей предложенного технического решения является создание автономного абсорбционного холодильника без движущихся узлов, способного работать в жарких странах с высокой производительностью.

Техническим результатом предложенного технического решения являются повышение эффективности и уменьшение габаритов холодильника, работающего с использованием солнечной энергии.

Кроме основного результата, предложенное техническое решение позволяет повысить надежность холодильника при временном отключении питания и работать длительное время без электрического питания в солнечных жарких регионах, даже когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта.

Технический результат достигается тем, что в известном абсорбционном холодильнике без движущихся узлов с жидким абсорбентом, включающем генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, абсорбер, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара, термосифон с источником нагрева, последовательно соединенные замкнутым трубопроводом, генератор снабжен дополнительными источниками нагрева, при этом, по крайней мере, одним из них является солнечное излучение, абсорбер сопряжен с испарителем посредством ряда распределенных по площади абсорбера и испарителя теплоизолированных трубок, через которые газообразный хладагент поступает из испарителя в абсорбер.

Кроме того, в генераторе и/или испарителе расположен, по крайней мере, один замкнутый резервуар с веществом, поглощающим тепло.

Кроме того, в холодильник введен, по крайней мере, один термический модуль Пельтье (ТМП) и, по крайней мере, один из источников нагрева хладагента в генераторе выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод. При этом холодный вывод, по крайней мере, одного из ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.

Кроме того, по крайней мере, один из источников нагрева термосифона выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом его холодный вывод производит дополнительный холод. При этом, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.

Кроме того, температура плавления вещества в замкнутом резервуаре в испарителе ниже температуры охлаждаемого объекта, но выше рабочей температуры испарителя.

Кроме того, температура плавления вещества в замкнутом резервуаре генератора находится в диапазоне рабочих температур генератора.

Кроме того, конденсатор и отрезок трубопровода, соединяющего генератор с конденсатором, защищены от солнечных лучей экраном, а конденсатор имеет радиатор охлаждения.

Кроме того, в одном из частных случаев генератор выполнен в виде резервуара, сформированного внутренней и внешней оболочками, при этом верхние части обеих оболочек формируют замкнутую вакуумную полость, а остальное пространство между оболочками заполнено теплоизолирующим материалом, при этом внутренняя оболочка образует емкость для раствора хладагента, при этом внешняя сторона верхней части внутренней оболочки имеет высокую степень черноты в видимом и инфракрасном частях спектра и низкую - в дальней инфракрасной части спектра, на внутренней стороне верхней части внутренней оболочки установлен радиатор, снабженный массивным телом, размещенным у дна внутренней оболочки; в генераторе расположен, по крайней мере, один замкнутый резервуар с веществом, эффективно поглощающим тепло, и ультразвуковой источник.

Кроме того, по крайней мере, один из источников нагрева генератора, выполненного в виде вышеуказанной конструкции, и/или термосифона выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод; при этом, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП приведен в тепловой контакт с испарителем.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная блок-схема абсорбционного холодильника целиком и отдельно на фиг.2 - конструкция генератора, а на фиг.3 - конструкция испарителя с абсорбером. На фиг.4 показана блок-схема варианта холодильника, в котором нагревателем генератора является горячий вывод ТМП. На фиг.5 - вариант конструкции холодильника для охлаждения помещений.

Пример реализации устройства в первом предпочтительном частном случае выглядит следующим образом (фиг.1).

Генератор 1 выполнен в виде резервуара для нагрева раствора хладагента и имеет источник нагрева, использующий солнечное излучение 2. Конденсатор 3 выполнен в виде резервуара для конденсации газообразного хладагента, поступающего из генератора 1. Испаритель 4 выполнен в виде замкнутого резервуара большой площади поверхности с патрубком для ввода жидкого хладагента 5 из конденсатора и ряда распределенных по площади испарителя теплоизолированных трубок для вывода газообразного хладагента 6. Абсорбер 7 выполнен в виде замкнутого резервуара большой площади, связанный с испарителем трубками 6. Термосифон 8 с источником нагрева 9 выполнен в виде вертикально расположенной колонны. Трубопровод 10, предназначенный для непрерывной циркуляции хладагента, соединяет последовательно генератор 1, конденсатор 3, входной патрубок 5 испарителя 4, абсорбер 7, термосифон 8 и генератор 1 в замкнутый контур. Дополнительный трубопровод 11 соединяет генератор 1 с абсорбером 7.

Устройство работает следующим образом.

При работе источника нагрева 2 выделяемое им тепло нагревает в генераторе 1 раствор хладагента, например, водоаммиачный раствор. Выделяемый при нагреве из раствора газообразный хладагент (аммиак) по трубопроводу 10 поступает в конденсатор 3, где конденсируется. Из конденсатора 3 жидкий хладагент по трубопроводу 10 поступает через вводной патрубок 5 в испаритель 4, где испаряется, выделяя холод (поглощая тепло), и понижает температуру испарителя. Пары хладагента по трубкам 6 поступают в абсорбер 7, где поглощаются слабым раствором хладагента, делая его насыщенным. Насыщенный раствор хладагента из абсорбера 7 по трубопроводу 10 с помощью термосифона 8 подается в генератор 1. Для сохранения баланса объема раствора в генераторе и ванне слабый раствор хладагента из генератора 1 по трубопроводу 11 возвращается в абсорбер 7. Кроме источника нагрева, использующего солнечное излучение, может быть использован любой известный источник энергии.

Генератор 1 с источником нагрева 2, непосредственно использующий солнечное излучение фиг.2, выполнен в виде резервуара 12, сформированного внутренней оболочкой 13, выполненной из теплопроводящего материала, например металла, алюминия. Внешняя оболочка состоит из двух частей: прозрачной для солнечных лучей части 14, например стекла, и формоустойчивой части 15, например, из металла. Оболочка 14 вместе с ближайшей частью внутренней оболочкой формируют сплошную вакуумную полость 16. Остальной пространство 17 между внешней и внутренней оболочкой заполнено теплоизолирующим материалом, например пробковой крошкой. Резервуар 12 имеет патрубок 18 для ввода концентрированного раствора хладагента и патрубки 19 и 20 для вывода газообразного хладагента и слабо концентрированного раствора соответственно.

Генератор работает следующим образом.

Его заполняют раствором хладагента и устанавливают так, чтобы полость 16 была ориентирована на Солнце. Солнечные лучи свободно проходят сквозь вакуумную полость 16 и хорошо поглощаются принадлежащей ей внутренней частью оболочки, которая передает тепло раствору хладагента. Конструкция позволяет минимизировать потери тепла и сохраняет температуру, поскольку процесс остывания сильно замедлен. Во-первых, сквозь теплоизолирующий материал тепло плохо передается от жидкости к внешней оболочке. Во-вторых, отвод тепла сквозь вакуумную полость 16 происходит излучением, а вследствие низкой температуры раствора хладагента, не более 200°С, и малой степени черноты 0.01 внешней стороны внутренней оболочки, принадлежащей полости, минимален.

Испаритель 4 с абсорбером 7 показаны на фиг.3.

Испаритель работает следующим образом. Поступающий из конденсатора через вводной патрубок 5 в испаритель жидкий хладагент испаряется, поглощая тепло. По теплоизолированным трубкам 6 газообразный хладагент поступает из испарителя 4 в абсорбер 7. Слабо концентрированный раствор хладагента поступает из генератора 1 в абсорбер 7, где поглощает газообразный хладагент, пришедший из испарителя 4. Использование ряда трубок 6 не накладывает ограничений на пространственное расположение испарителя и абсорбера относительно друг друга, например, абсорбер может быть расположен выше испарителя, что невозможно в прототипе и известных схемах абсорбционных холодильников. Кроме того, испаритель и абсорбер могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга, использование большого количества трубок 6 сохраняет высокую скорость прокачки газообразного хладагента из испарителя в абсорбер.

Эффективность устройства повышается, так как уменьшается расход электроэнергии вследствие непосредственного использования солнечного излучения и уменьшения тепловых потерь.

Габариты устройства по сравнению с прототипом уменьшаются вследствие больших возможностей пространственного взаиморасположения абсорбера и испарителя относительно друг друга.

Для уменьшения тепловых потерь в генераторе за счет излучения нагреваемого тела часть внутренней оболочки, принадлежащая полости 15, покрыта материалом с высокой степенью черноты в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра и низкой в диапазоне больших длин волн, например, выше 5 мкм.

Для более эффективного нагрева жидкости в резервуаре часть внутренней оболочки, принадлежащей полости 16 и обращенной внутрь резервуара, выполнена в виде радиатора 21, при этом для более эффективного нагрева жидкости радиатор 21 снабжен массивным телом 22, располагающимся у дна резервуара, что формирует в ней конвекционные потоки.

В качестве дополнительного источника нагрева 2 генератора 1 для повышения эффективности устройства при недостаточном солнечном излучении используют горячий вывод 23 термического модуля Пельтье (ТМП) 24, например Frost-73, при этом его холодный вывод 25 вырабатывает дополнительный холод, который можно непосредственно использовать для дополнительного охлаждения объекта 26, разместив этот вывод внутри него, или для охлаждения испарителя 4, приведя с ним в тепловой контакт вывод 25, фиг.4.

Повышение эффективности устройства можно обосновать следующим образом.

Эффективность охлаждения определяется через холодильный коэффициент r, равный отношению вырабатываемого «холода» q(Вт) к затрачиваемой электрической мощности w(Вт), r=q/w /http://www.kryotherm.ru 09.07.2009/.

Рассчитаем холодильный коэффициент предложенного устройства и сравним его с холодильным коэффициентом прототипа.

Пусть ТМП 24 потребляет электрическую мощность w1 и вырабатывает холод q1. Тогда горячий вывод 23 ТМП выделяет тепло мощностью q1+w 1, которое идет на нагрев генератора 1, заменяя электрическую мощность его собственного нагревателя 2, если бы был таковой. Получив это тепло, генератор 1, конденсатор 3, испаритель 4, работая в режиме абсорбционного холодильника, вырабатывают холод q2. Холодильный коэффициент предложенного устройства равен

ry=(q1+q2 )/w1.

Холодильный коэффициент абсорбционного холодильника с тем же произведенным холодом q2 был бы равен

rA=q2/(w1 +q1).

Сравнение холодильных коэффициентов показывает, что он всегда больше у предложенного устройства r y.

Кроме того, при той же потребляемой электрической мощности w1 вырабатываемый в устройстве холод возрастает до q1+q2. Следовательно, производительность устройства увеличивается.

Для повышения эффективности устройства в качестве источника нагрева 9 термосифона 8 используют горячий вывод ТМП, а его холодный вывод вырабатывает дополнительный холод, который можно непосредственно использовать для дополнительного охлаждения объекта 26 или для охлаждения испарителя 4.

Схема включения ТМП и доказательство эффективности его использования аналогично приведенному выше доказательству использования ТМП применительно к генератору.

Для повышения надежности устройства при временном отключении питания и для его работы длительное время без электрического питания в солнечных, жарких регионах, когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта, в испаритель введен замкнутый резервуар 27 с веществом, эффективно поглощающим тепло (фиг.3). Например, вещество с большой энергией плавления и температурой плавления ниже температуры охлаждаемого объекта, но выше рабочей температуры испарителя.

В обычном режиме работы холодильника вещество, затвердевая, будет выделять тепло, которое компенсируется работой холодильника. При временном отключении питания холодильника процесс пойдет в обратном направлении: затвердевшее вещество начнет плавиться, эффективно поглощая тепло и поддерживая температуру постоянной. Время работы холодильника в таком режиме определяется массой вещества и, если она достаточна, то это позволит поддерживать низкую температуру объекта длительное время.

Для повышения надежности устройства при временном отключении питания и для его работы длительное время без электрического питания в солнечных жарких регионах, когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта, в генератор введен замкнутый резервуар 28 с веществом, эффективно поглощающим тепло (фиг.2). Например, вещество с большой энергией плавления и температурой плавления приблизительно равной рабочей температуре генератора.

В обычном режиме работы холодильника вещество, плавясь, будет аккумулировать тепло, которое компенсируется работой нагревателя генератора. При временном отключении питания холодильника процесс пойдет в обратном направлении: расплавленное вещество начнет затвердевать, эффективно выделяя тепло и поддерживая температуру постоянной. Время работы холодильника в таком режиме определяется массой вещества и, если она достаточна, то это позволит поддерживать низкую температуру объекта длительное время.

Повышение надежности устройства при отключении источника питания происходит вследствие поглощения/выделения тепла веществом в резервуаре ванны/генератора, т.е. холодильник и в этом режиме сохраняет свои функции.

Такой холодильник особенно эффективен при работе в пустынях, когда источником нагрева генератора является солнечные лучи. В ночное время, если температура окружающей среды выше рабочей температуры объекта, то запасенный в веществе холод позволит охлаждать объект.

Вариант конструкции устройства для охлаждения помещений в солнечных пустынных регионах показан на фиг.5.

Генератор 1, использующий солнечное излучение в качестве источника нагрева 2, вместе с конденсатором 3 с радиатором охлаждения 29, абсорбером 7 и частью термосифона 8 расположены вне помещения, например на его крыше. Для повышения эффективности работы устройства конденсатор 3 с радиатором охлаждения 29 и подходящий к нему от генератора 1 трубопровод 10 и абсорбер 7 защищены от прямых солнечных лучей специальным отражающим экраном 30. Для повышения эффективности устройства термосифон 8 и часть трубопровода 10, соединяющая его с генератором 1, приведены в тепловой контакт с трубопроводом 11, по которому слабый, но горячий раствор хладагента возвращается в абсорбер 7. В испарителе 4 размещены резервуары 27 с веществом, эффективно поглощающим тепло. Аналогичные резервуары 28 с веществом, эффективно поглощающим тепло, размещены в генераторе 1. Для формирования конвективных потоков в помещении 26 испаритель 4 выполнен с отверстиями 32, что позволяет снимать тепло с его верхней и нижней стороны, и расположен внутри помещения, у его потолка. В предложенном устройстве холод непосредственно передается от стенок испарителя в окружающее его пространство - к охлаждаемому объекту, поэтому устройство может эффективно охлаждать помещения.

Для интенсификации выделения газообразного хладагента из его раствора в генератор введен ультразвуковой источник 31 (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

Днем, используя солнечное излучение, устройство функционирует как абсорбционный холодильник, работа которого целиком и его узлов описана выше, фиг.1-3. Кроме охлаждения помещения 26 холодильник днем накапливает холод/тепло, аккумулируя их в резервуарах 27/28. Ночью они заставляют работать холодильник по схемам, описанным выше.

Таким образом, предлагаемая конструкция холодильника обеспечивает достижение заявленного технического результата во всех вариантах исполнения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Автономный абсорбционный холодильник без движущихся узлов с жидким абсорбентом, включающий генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, абсорбер, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара, термосифон с источником нагрева, последовательно соединенные замкнутым трубопроводом, отличающийся тем, что генератор снабжен дополнительными источниками нагрева, при этом, по крайней мере, одним из них является солнечное излучение, абсорбер сопряжен с испарителем посредством ряда распределенных по площади абсорбера и испарителя теплоизолированных трубок, через которые газообразный хладагент поступает из испарителя в абсорбер.

2. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что в генераторе и/или испарителе расположен, по крайней мере, один замкнутый резервуар с веществом, поглощающим тепло.

3. Холодильник по п.2, отличающийся тем, что температура плавления вещества в испарителе ниже температуры охлаждаемого объекта, но выше рабочей температуры испарителя.

4. Холодильник по п.2, отличающийся тем, что температура плавления вещества в генераторе находится в диапазоне его рабочих температур.

5. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что конденсатор и отрезок трубопровода, соединяющий генератор с конденсатором, защищены от солнечных лучей солнцезащитным экраном, при этом конденсатор имеет радиатор охлаждения.

6. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что в него введен, по крайней мере, один термический модуль Пельтье (ТМП) и, по крайней мере, один из источников нагрева хладагента в генераторе выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод.

7. Холодильник по п.6, отличающийся тем, что холодный вывод, по крайней мере, одного из ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.

8. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, один из источников нагрева термосифона выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом его холодный вывод производит дополнительный холод.

9. Холодильник по п.8, отличающийся тем, что, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.

10. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что в него введен, по крайней мере, один из ТМП и, по крайней мере, один из источников нагрева хладагента в генераторе и один из источников нагрева термосифона выполнены в виде горячих выводов ТМП, при этом холодные выводы ТМП производят дополнительный холод.

11. Холодильник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что генератор выполнен в виде резервуара, сформированного внутренней и внешней оболочками, при этом верхние части обеих оболочек формируют замкнутую вакуумную полость, а остальное пространство между оболочками заполнено теплоизолирующим веществом, при этом внутренняя оболочка образует полость для раствора хладагента.

12. Холодильник по п.11, отличающийся тем, что верхняя часть внешней стороны внутренней оболочки имеет высокую степень черноты в видимой и инфракрасной частях спектра и низкую - в дальней инфракрасной части.

13. Холодильник по п.11, отличающийся тем, что на внутренней стороне верхней части внутренней оболочки установлен радиатор.

14. Холодильник по п.13, отличающийся тем, что радиатор снабжен массивным телом, размещенным у дна внутренней оболочки.

15. Холодильник п.11, отличающийся тем, что в него введен, по крайней мере, один ТМП и, по крайней мере, один из источников нагрева генератора и один из источников нагрева термосифона выполнены в виде горячих выводов ТМП, при этом холодные выводы ТМП производят дополнительный холод.

16. Холодильник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в него введен, по крайней мере, один ТМП и, по крайней мере, один из источников нагрева генератора выполнен в виде горячего вывода указанного ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод.

17. Холодильник по п.16, отличающийся тем, что горячий вывод, по крайней мере, одного из ТМП служит источником нагрева термосифона, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод.

18. Холодильник по п.17, отличающийся тем, что, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.

19. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что в генератор введен ультразвуковой источник.

www.freepatent.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о