Патент на изобретение №2350857

(54) СПОСОБ РАБОТЫ АБСОРБЦИОННОГО ХОЛОДИЛЬНОГО АППАРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к холодильной технике. Способ работы абсорбционного холодильного аппарата осуществляется путем включения и отключения постоянной по величине тепловой нагрузки на генераторном узле абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ) в зависимости от температуры. Включения и отключения тепловой нагрузки осуществляют в зависимости от температуры в точке подъемного участка дефлегматора АДХМ. Отключения осуществляют при температуре, превышающей температуру насыщения аммиака. Включения осуществляют при температуре, равной или меньшей, чем температура насыщения аммиака. Техническим результатом является снижение энергопотребления. 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам работы бытовых холодильных аппаратов с абсорбционно-диффузионными холодильными машинами (АДХМ).

Известен способ работы абсорбционного холодильного аппарата (АХА) (Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Легпромбытиздат, 1989, с.237), включающий попеременную подачу номинальной и минимальной тепловой нагрузки на генераторный узел АДХМ, причем включение либо отключение номинальной тепловой нагрузки проводят в зависимости от температуры в холодильной камере, а в нерабочий период осуществляют подачу минимальной тепловой нагрузки.

Интенсивность режима запуска обеспечивается работой генераторного узла на минимальной нагрузке в период отключения номинальной нагрузки (при температуре в холодильной камере меньше заданной). Минимальная нагрузка не предназначена для производства холода, а поддерживает АДХМ в состоянии готовности.

Выход на рабочий режим АДХМ связан с вытеснением инертного газа из дефлегматора и конденсатора потоком пара аммиака при движении в зону испарения. Величина динамического напора потока зависит от количества пара, а количество пара, в свою очередь, – от величины подводимой тепловой нагрузки и условий транспортировки из зоны генерации. Чем выше величина тепловой нагрузки, тем больше генерируется пара. С другой стороны, чем ниже температура транспортных магистралей, тем больше пара будет конденсироваться. При фиксированной величине подводимой тепловой нагрузки время выхода на рабочий режим будет определяться температурой окружающей среды (воздуха в помещении). При этом имеет место парадоксальная ситуация – при низкой температуре воздуха в помещении, когда теплопритоки в холодильную камеру минимальны, а условия работы теплорассеивающих элементов АДХМ оптимальны, время выхода на режим АХА, а следовательно, количество подведенного тепла будет больше, чем при высокой температуре.

Конкуренцию аналогу по величине энергозатрат способ работы в позиционном режиме составляет только в случае, когда время нерабочего периода составляет 30…45 минут и более. Такая ситуация имеет место при эксплуатации холодильного аппарата в условиях пониженных (плюс 10…15°С) температур воздуха в помещении, особенно в случае низкотемпературной (морозильной) камеры с «суперизоляцией» ограждающих конструкций (100 мм пенополиуретан) (Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Бытовые холодильники и морозильники. / 2-е изд., испр. и доп. – М.: Колос, 2000, – 656 с.).

Известен способ работы АХА (Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Легпромбытиздат, 1989, – с.223) – прототип, путем включения либо отключения постоянной по величине тепловой нагрузки на генераторном узле АДХМ в зависимости от температуры в холодильной камере (позиционное регулирование).

К достоинствам известного способа-прототипа относят простоту конструкций, обеспечивающих его реализацию, и надежность.

Как было отмечено выше, способ-прототип эффективен в части энергосбережения в низкотемпературных камерах.

Недостатком известного способа-прототипа является повышенное энергопотребление при эксплуатации АХА в широком диапазоне температур воздуха в помещении.

Задача изобретения – снижение энергопотребления при эксплуатации холодильного аппарата в широком диапазоне температур воздуха в помещении за счет контроля температур в зоне транспорта потока пара аммиака в рабочий период.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе работы абсорбционного холодильного аппарата путем включения и отключения постоянной по величине тепловой нагрузки на генераторном узле АДХМ в зависимости от температуры согласно изобретению включения и отключения тепловой нагрузки осуществляют в зависимости от температуры в характерной точке подъемного участка дефлегматора АДХМ, при этом отключения проводят при температуре, превышающей температуру насыщения аммиака, а включения – при температуре, равной или меньшей, чем температура насыщения аммиака.

Дополнительные включения и отключения тепловой нагрузки на генераторном узле в рабочий период в зависимости от величины температуры в характерной точке подъемного участка дефлегматора АДХМ позволяют экономить энергию при эксплуатации АХА в условиях повышенных температур воздуха в помещении.

Такая величина легко фиксируется при помощи достаточно простого измерительного оборудования и используется для формирования управляющего воздействия – для отключения или включения тепловой нагрузки на генераторном узле АДХМ.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом.

АХА содержит АДХМ, включающую термосифон 1, источник тепловой нагрузки 2, опускной и подъемный участки дефлегматора, соответственно 3 и 4, горизонтальный ректификатор 5, теплообменник 6 крепкого и слабого растворов. Зона теплоподвода закрыта теплоизоляционным кожухом 7. АДХМ содержит также конденсатор 8, испаритель 9, абсорбер 10, ресивер 11 жидкого раствора.

Характерная точка Д на дефлегматоре расположена на его подъемном участке 4 в верхней части теплоизоляционного кожуха 7.

Согласно этим результатам температурный скачок в характерной точке Д говорит о предельных режимах работы испарителя АДХМ. Предельные режимы работы испарителя 9 фиксируются по неизменности или практической неизменности его температуры при значительном (до 40%) увеличении подводимой тепловой нагрузки.

В таких режимах аммиак не успевает испаряться и в жидком виде стекает в ресивер 11. Таким образом, в критических режимах рост подводимой тепловой нагрузки не приводит к адекватному увеличению холодопроизводительности, что и снижает энергетическую эффективность абсорбционного холодильного аппарата.

Работа абсорбционного холодильного аппарата по заявляемому способу осуществляется следующим образом.

При подводе тепловой нагрузки к термосифону 1 происходит выпаривание аммиака и частично паров воды (абсорбента), которые поступают в опускной участок 3 дефлегматора, ректификатор 5 и подъемный участок 4 дефлегматора. На этом пути происходит механическая (за счет разности нормальных температур кипения) очистка пара аммиака, который сжижается в конденсаторе и стекает в испаритель 9. В испарителе жидкий аммиак испаряется в среду инертного газа при низком парциальном давлении. Насыщенная аммиаком парогазовая смесь за счет более высокой плотности опускается в ресивер 11 и нижнюю часть абсорбера 10. Навстречу ей с верхней части абсорбера стекает слабый водоаммиачный раствор, который интенсивно поглощает пар аммиака. Насыщенный (крепкий) водоаммиачный раствор поступает обратно через теплообменник 6 в ректификатор 5 и далее на вход термосифона 1, а очищенный инертный газ возвращается в испаритель 9.

Производство искусственного холода осуществляется в испарителе 9 при температурах минус (30…20)°С.

При продолжительном теплоподводе на термосифоне 1 будет расти количество выпаренной воды, которая в паровой фазе не используется для реализации холодильного цикла АДХМ.

Наличие потока с высоким содержанием паров воды определяется по температуре в характерной точке подъемного участка дефлегматора – в верхней части теплоизоляционного кожуха 7.

При фиксации температурного скачка в этой точке на 50…55°С вырабатывается управляющий сигнал и система управления отключает источник тепловой нагрузки 2.

За счет тепловой инерционности элементов генераторного узла отключение тепловой нагрузки не вызывает мгновенного оттеснения фронта парового потока с высоким содержанием воды. Через некоторый период времени, длительность которого определяется интенсивностью взаимодействия элементов генераторного узла с наружным воздухом, паровой фронт опустится и температура в характерной точке приблизится к температуре насыщения аммиака при данном рабочем давлении. В этом случае система управления вновь включает тепловую нагрузку на генераторном узле АДХМ. Управление теплоподводом по температуре в характерной точке дефлегматора будет происходить только в периоды, когда имеется необходимость производить искусственный холод в холодильной камере. Определение потребности в искусственном холоде диагностируется по датчику температуры (на чертеже не показан) в холодильной камере. При отсутствии такой потребности, т.е. когда температура в холодильной камере ниже заданной, теплоподвод к термосифону полностью прекращается.

Формула изобретения

Способ работы абсорбционного холодильного аппарата путем включения и отключения постоянной по величине тепловой нагрузки на генераторном узле абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ) в зависимости от температуры, отличающийся тем, что включения и отключения тепловой нагрузки осуществляют в зависимости от температуры в точке подъемного участка дефлегматора АДХМ, при этом отключения осуществляют при температуре, превышающей температуру насыщения аммиака, а включения – при температуре, равной или меньшей, чем температура насыщения аммиака.

РИСУНКИ