Пз. 5.

Абсорбционные и термоэлектрические бытовые холодильники

1. Принцип работы абсорбционного холодильного аппарата

Абсорбционные холодильники, оснащенные так называемы­ми абсорбционно-диффузионными агрегатами, впервые появи­лись в Швеции в 1920-х гг.

В отличие от компрессионных машин холодильный цикл в си­стеме абсорбционного аппарата осуществляется не одним рабо­чим веществом, а рабочей смесью веществ [холодильный агент — аммиак и поглотитель (абсорбент) — вода]. Кроме того, в контуре присутствует инертный по отношению к аммиаку газ — водород. Важной особенностью абсорбционного аппарата является отсут­ствие в нем движущихся частей, что способствует его высокой эксплуатационной надежности. Помимо этого в качестве преиму­ществ холодильников абсорбционного типа можно отметить: бес­шумность работы и возможность использования других источни­ков тепловой энергии; высокую работоспособность в условиях повышенной температуры окружающей среды; отсутствие в холо­дильниках разнородных и дорогих материалов и, следовательно, более низкую стоимость.

Холодильный аппарат абсорбционно-диффузионного действия представляет собой герметичную конструкцию из стальных труб, заполненную хладагентом — водоаммиачным раствором и водо­родом при давлении 1,5...2 МПа. Принцип работы аппарата (рис. 1) заключается в следующем. При подводе теплоты к генерато­ру крепкий водоаммиачный раствор нагревается и его пары по­ступают в ректификатор. Охлаждаясь окружающим воздухом, пары воды конденсируются раньше, чем пары аммиака. Капли воды (флегма) стекают в рубашку генератора и поступают в абсорбер.

Рис. 1. Принципиальная схема абсорбционного холодильного аппарата: 1 - нагреватель; 2 - генератор; 3 - рубашка водяного конденсатора; 4 – трубка конденсатора (ректификатор); 5 - конденсатор; 6 - наклонная трубка; 7 - сифонная капиллярная трубка; 8 - испаритель; 9 – абсорбер.

Пары аммиака попадают в конденсатор, конденсируются при высоком давлении и стекают по наклонной трубке в сифонную капиллярную трубку. После дросселирования жидкий аммиак по­ступает в испаритель с пониженной температурой. Вследствие раз­ницы температур наружного воздуха в камере и в испарителе жид­кий аммиак отбирает необходимое для испарения тепло от возду­ха, охлаждая камеру. Из испарителя пары аммиака направляются в абсорбер, где поглощаются водой, поступившей из рубашки генератора. Насыщенный раствор аммиака из абсорбера идет в генератор, и процесс повторяется.

Схема работы абсорбционно-диффузионного бытового холодильника приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема работы абсорбционно-диффузионного холодильника: 1 - водородный бачок; 2 - ректификатор; 3,19 - уравнительные трубки; 4 - трубка жидкого аммиака; 5 - испаритель; 6 - внутренняя трубка газового теплообменника; 7 - наружная трубка газового теплообменника; 8 - водородная трубка; 9 - бачок абсорбера; 10 - внутренняя трубка жидкостного теплообменника; 11 - наружная трубка жидкостного теплообменника; 12 - электронагреватель; 13 - термосифон; 14 - генератор; 15 - трубка слабого водоаммиачного раствора; 16 - паровая труба; 17 - змеевик абсорбера; 18- конденсатор; 20 - пароотводящая трубка; 21 – ректификатор.

Цикл охлаждения в холодильном аппарате происходит только при постоянном подогреве генератора. Циркуляция раствора меж­ду генератором и абсорбером, а также между конденсатором и испарителем осуществляется вследствие разности уровней, а цир­куляция водорода и его смеси между испарителем и абсорбером — в результате разности удельных весов.

В жидкостном теплообменнике крепкий водоаммиачный раствор подогревается за счет тепла слабого водоаммиачного раствора, подогретого в генераторе и поступающего по наружной трубке теплообменника в змеевик абсорбера. В газовом теплообменнике аммиак переохлаждается перед дросселированием и одновремен­но богатая (насыщенная) парогазовая смесь, выходящая из ис­парителя по наружной трубке теплообменника, охлаждает бедную аммиачно-водородную смесь, поступающую в испаритель.

Для обеспечения нормальной работы при повышенной темпе­ратуре окружающего воздуха в аппарате имеется водородный ба­чок. Пары аммиака перемещаются из конденсатора в водородный бачок и вытесняют водород, повышая общее давление в холо­дильном аппарате до величины, соответствующей температуре конденсации паров аммиака.