Абсорбционные холодильные машины

Если температура уличного воздуха будет выше, чем температура трубки слабого раствора 1 и абсорбера 2, например, плюс 50оС, то в этом случае весь теплоноситель ТТ (или ДТ) перейдет в газообразное состояние, и испарительно-конденсационный цикл будет прерван. Нагревом трубки слабого раствора 1 и абсорбера 2 теплом атмосферного воздуха вне помещения можно пренебречь, поскольку теплоприток через пар теплоносителя и стенки ТТ (или ДТ) не окажет столь существенного влияния на характер протекания тепло- и массообменных процессов в АДХА.

Предлагаемый далее к рассмотрению экспертизы способ работы холодильника связан с описанным выше устройством единым изобретательским замыслом и по сути обеспечивает получение одного и того же технического результата охлаждение элементов конструкции холодильника принципиально одним и тем же путем, а именно отводом тепла от элементов конструкции на теплорассеивающую поверхность, которая охлаждается воздухом атмосферы вне помещения. Кроме того, предлагаемые устройство и способ объединяет то, что их техническое воплощение может быть реализовано с применением одной общей теплорассеивающей поверхности и выполнением одного проема в стене здания для расположения в нем однотипных теплопередающих устройств.

В порядке пояснения заявляемого способа работы холодильника можно сказать следующее.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть применено в конструкциях стационарных (встроенных) холодильников.

Известен способ охлаждения воздуха хранилища, при котором воздух охлаждается при прохождении в вентиляционных каналах, в которые помещены испарительные участки тепловых труб, конденсаторные участки которых обтекаются воздухом атмосферы вне хранилища.

Недостатком известного способа является невозможность его применения в бытовой холодильной технике.

Известен способ работы встроенного холодильника, по которому захолаживание воздуха камеры холодильника происходит в результате его теплообмена с холодным атмосферным воздухом вне помещения через выполненную из металла с хорошей теплопроводностью заднюю стенку холодильника, которая при строительстве устанавливается заподлицо с наружной поверхностью стены дома.

Недостатком известного способа-прототипа является его малая эффективность с точки зрения сложности конструкции холодильника и процесса его монтажа. Кроме того, установка изделия сразу при возведении стен значительно усложнит дальнейшую технологию строительства здания и сделает проблематичным сохранение внешнего вида холодильника к началу его эксплуатации.

Целью изобретения является повышение эффективности работы холодильника путем передачи холода атмосферного воздуха в охлаждаемую камеру устройством с минимальным внутренним термическим сопротивлением, которое, будучи встроенным в стену здания при строительстве, может быть подключено к холодильнику после завершения стройки.

Поставленная цель достигается тем, что обеспечивают теплообмен между тепловоспринимающей поверхностью, связанной в тепловом отношении с воздухом охлаждаемой камеры, и теплорассеивающей поверхностью, которая воспринимает холод атмосферного воздуха вне помещения.

Достижение поставленной цели позволит повысить эффективность способа работы холодильника в части значительного снижения энергозатрат на производство искусственного холода, поскольку источником холода выступает окружающая среда.

Конкретизация достижения поставленной цели осуществляется тем, что тепловоспринимающую поверхность, связанную в тепловом отношении с испарителем холодильного агрегата и служащую для захолаживания воздуха полезного объема, дополнительно охлаждают холодом окружающей среды посредством теплорассеивающей поверхности, воспринимающей холод атмосферного воздуха вне помещения, и при помощи теплопередающего устройства, реализующего испарительно-конденсационный цикл, дополнительное охлаждение осуществляют при помощи тепловой трубы, дополнительное охлаждение осуществляют при помощи двухфазного термосифона.

Сравнение заявляемого способа с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому способу соответствие критерию "существенные отличия".

Заявляемый способ реализован в холодильнике, схематические чертежи которого представлены на фиг.1-3.

Способ работы холодильника осуществляют путем теплообмена между воздухом НТО 10 и тепловоспринимающей поверхности 13, связанной в тепловом отношении с испарителем 12, причем обеспечивают теплообмен между тепловоспринимающей поверхностью 13 и теплорассеивающей поверхностью 3, которая воспринимает холод атмосферного воздуха вне помещения. При этом теплообмен осуществляют при помощи теплопередающего устройства, реализующего испарительно-конденсационный цикл, например ТТ (или ДТ), и которое содержит зону испарения 22, транспортную зону 23 и зону конденсации 24. Зона испарения 22 связана в тепловом отношении с тепловоспринимающей поверхностью 13, например, при помощи болтов. Транспортная зона 23 ТТ (или ДТ) укрыта теплоизоляцией 25, чтобы снизить воздействие воздуха в помещении на теплообмен между поверхностями 13 и 3. Зона конденсации 24 ТТ (или ДТ) связана в тепловом отношении с поверхностью 3, например, при помощи болтов. Поверхность 3 выполнена из теплопроводного материала и закреплена на внешней стороне стены 9 здания.

Рассмотрим работу холодильника по заявляемому способу.

Допустим, что температура воздуха атмосферы вне помещения ниже температуры тепловоспринимающей поверхности 13 в НТО 10, например, минус 30оС. При этом будет осуществляться генерация паров теплоносителя (например, аммиака), частично заполняющего зону испарения 22 ТТ (или ДТ). Пары теплоносителя через транспортную зону 23 попадают в зону конденсации 24, где сжижаются с отводом теплоты фазового перехода на теплорассеивающую поверхность 3. Конденсат стекает через транспортную зону 23 в испарительную зону 22, и цикл повторяется.

Таким образом, для захолаживания полезного объема подключается дополнительный низкотемпературный источник холод окружающей среды вне помещения.

Следует отметить, что регулирование температуры воздуха в ВТО 11 осуществляется при помощи заслонки 26.

В летнее время года во избежание теплового моста между НТО 10 и теплым воздухом атмосферы возможно применение нескольких вариантов:

а) испарительная зона 22 ТТ ( или ДТ) отсоединяется от тепловоспринимающей поверхности 13 и закрывается теплоизоляцией;

б) закрывается теплоизоляцией теплорассеивающая поверхность 3;

в) испарительная зона 22 ТТ (или ДТ) вообще выводится из НТО 10 через специальное окно в задней стенке шкафа холодильника, которое при смонтированном холодильнике закрыто теплоизоляцией 25 транспортной зоны 23.

После вывода испарительной зоны 22 ТТ (или ДТ) данное окно герметизируется специальной теплоизолирующей вставкой.

Поскольку в летнее время года испарительно-конденсационный цикл ТТ (или ДТ) будет прерван (учитывая малую теплопроводность за счет малой площади сечения стенок ТТ или ДТ), то вполне возможно, что даже наличие смонтированной ТТ (или ДТ) не окажет существенного влияния на температурный режим НТО.

Экономическая целесообразность заявляемого способа заключается в уменьшении энергозатрат при работе холодильника. Наиболее существенно эффективность способа скажется при эксплуатации холодильника в районах с умеренным и холодным климатом.

В указанных климатических районах абсорбционный холодильник, работающий по предлагаемому способу, будет в среднем за год потреблять меньше электроэнергии, чем компрессионный аналогичного объема.

Формула изобретения:

1. Абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат, содержащий теплорассеивающие элементы - трубку слабого раствора и абсорбер, отличающийся тем, что теплорассеивающие элементы агрегата имеют тепловую связь с дополнительно установленной теплорассеивающей поверхностью.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что тепловая связь осуществлена при помощи тепловой трубы.

3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что тепловая связь осуществлена при помощи двухфазного термосифона.

4. Способ работы абсорбционно-диффузионного холодильного агрегата путем теплообмена между воздухом охлаждаемой камеры и тепловоспринимающей поверхностью, связанной в тепловом отношении с испарителем холодильного агрегата, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, обеспечивают теплообмен между тепловоспринимающей и дополнительной теплорассеивающей поверхностями.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что теплообмен осуществляют при помощи тепловой трубы.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что теплообмен осуществляют при помощи двухфазного термосифона.

Заключение

Абсорбционные холодильные машины имеют ряд преимуществ по сравнению с компрессионными холодильниками. Одно из основных преимуществ машин данного типа работающих на природном газе - низкие эксплуатационные расходы за счет сокращения потребления электрической энергии и выравнивание пиковых нагрузок на систему электроснабжения. Газовые системы охлаждения позволяют повысить надежность систем климатизации, поскольку в этом случае работоспособность системы холодоснабжения меньше зависит от надежности одного-единственного источника электроснабжения, особенно в случае использования гибридных систем.

Так же достоинствами АБХМ можно считать - минимальное потребление электроэнергии, лектроэнергия 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), полную автоматизацию, пожаро- и взрывобезопасность, абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Однако есть и свои недостатки - более высокая цена оборудования, примерно в 1,5 раза выше чем цена обычного охладителя, 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--1,42 -- для двухступенчатых машин, существенно больший вес, чем у обычного охладителя, необходимость использовать открытые охладители -- градирни, что увеличивает водопотребление системы.

Список литературы

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.- 992 с.

2. Лебедев П.Д., Щукин А.А. "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий", "Энергия",1970 г.

3. Лебедев П.Д. "Теплообменные сушильные и холодильные установки", "Энергия", 1972 г.

4. Романков П.Г. и др. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов. СПб.: Химия, 1993

5. Н. В. Шилкин, доцент МАрхИ Абсорбционные холодильные машины // Журнал "АВОК" за №1'2008

6. Патентный поиск в РФ. Новые патенты, заявки на патент, библиотека патентов на изобретение. - URL: http://www.freepatent.ru/ (дата обращения: 31.05.14)

7. Поиск патентов и изобретений, зарегистрированных в РФ и СССР/ ©FindPatent.RU 2012-2014. - URL: http://www.findpatent.ru/ (дата обращения: 31.05.14)

Размещено на Allbest.ru