Способ и устройство для абсорбционного охлаждения

Смесь холодильный агент-поглотитель нагревают в кипятильнике до испарения холодильного агента. Пары холодильного агента конденсируют в конденсаторе с образованием жидкости. Расширяют холодильный агент под давлением в испарителе. Поглощают расширившийся холодильный агент поглотителем в абсорбере. Холодильный агент в жидкой форме хранят в растворе, расположенном между конденсатором и испарителем. Клапан, расположенный за ресивером по направлению потока жидкости, открывают, когда требуется получение холода, и подают жидкость под давлением из ресивера в испаритель для производства холода. Клапан, расположенный перед ресивером по направлению потока жидкости, открывают только тогда, когда давление на выходе конденсатора превышает давление в ресивере. Клапан, расположенный за ресивером, закрывают, когда кипятильник не производит паров, или незадолго до прекращения производства паров кипятильником. Использование изобретения позволит обеспечить производство холода с момента включения машины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для производства холода и, более конкретно, к способу и устройству для ускоренного запуска процесса охлаждения.

Уровень техники

Абсорбционная холодильная машина (установка) содержит, в схематичном изложении, кипятильник (генератор), испаритель и конденсатор. Для функционирования машины кипятильник заполняют смесью, по меньшей мере, двух смешиваемых веществ (холодильного агента и поглотителя), которая далее будет называться бинарной смесью. Данная смесь формируется в абсорбере, в котором имеет место поглощение холодильного агента поглотителем. Холодильный агент и поглотитель должны иметь существенно различное давление испарения для того, чтобы в процессе нагрева кипятильника более летучее вещество смеси (а именно холодильный агент) испарялось и затем превращалось конденсатором в жидкость.

Абсорбционная холодильная машина обычно имеет в своем составе насос для того, чтобы обеспечить возврат бинарной смеси от абсорбера к кипятильнику. Пары проходят через конденсатор, который превращает их в жидкость, подаваемую к расширительному клапану испарителя для получения желательного эффекта охлаждения.

Поскольку описанный принцип действия основан на нагреве бинарной смеси, запуск процесса охлаждения происходит довольно медленно. Действительно, температура бинарной смеси должна быть повышена на несколько десятков градусов до того, как смесь превратится в пар. Пока не начнется парообразование, охлаждения не происходит.

Машина описанного типа, соответствующая ограничительной части п.1 формулы изобретения, описана в документе DE 2856767 А.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы обеспечить производство холода подобной холодильной машиной с момента ее включения.

Данная задача решена введением устройства для хранения холодильного агента под давлением в ресивере, предусмотренном для этой цели, и обеспечением управления доступом к указанном ресиверу посредством двух клапанов.

В соответствии с изобретением смесь под давлением аккумулируют в ресивере во время нормального функционирования холодильной машины. Когда машина остановлена, холодильный агент под давлением запасают в ресивере, закрывая для этого клапаны, установленные перед и за ресивером по направлению движения потока жидкости. После этого ресивер отключается от контура охлаждения и в результате в нем под давлением хранится холодильный агент.

Это давление затем используется сразу же после включения холодильной машины для подачи жидкого холодильного агента под давлением в контур охлаждения и, следовательно, для немедленного производства холода. С этой целью открывают клапан, расположенный за ресивером, со стороны испарителя, оставляя закрытым клапан, расположенный перед ресивером, со стороны конденсатора. Последний клапан остается закрытым все то время, пока давление на выходе конденсатора будет ниже, чем в ресивере.

Как только начнется процесс парообразования, клапан, расположенный перед ресивером, начнет пропускать холодильный агент под давлением, и этот агент частично будет поступать в испаритель, а частично будет заполнять ресивер для его последующего использования.

Таким образом, в первом аспекте изобретение относится к абсорбционной холодильной машине, содержащей кипятильник, конденсатор, испаритель, расширительный клапан и абсорбер, а также устройство для хранения холодильного агента под давлением, включающее в себя, по меньшей мере, один ресивер, клапан, расположенный перед указанным ресивером по направлению потока жидкости, и клапан, расположенный за указанным ресивером по направлению потока жидкости. Отличительными особенностями холодильной машины является то, что клапан, расположенный перед ресивером, находится в открытом состоянии, когда давление на его входе выше или равно давлению на его выходе, а клапан, расположенный за ресивером, закрывается при прекращении производства паров кипятильником.

В предпочтительном варианте ресивер снабжен предохранительным клапаном. Ресивер и клапаны, расположенные перед и за ресивером, могут быть также выполнены в виде единого узла без возможности отделения любого из трех указанных элементов от остальных элементов. Клапан, расположенный перед ресивером, предпочтительно представляет собой электрокпапан.

Во втором аспекте изобретение относится к способу абсорбционного охлаждения, предусматривающему следующие операции: нагрев в кипятильнике смеси холодильный агент - поглотитель до испарения холодильного агента; конденсацию паров холодильного агента в конденсаторе с образованием жидкости; расширение холодильного агента под давлением в испарителе; поглощение расширившегося холодильного агента поглотителем в абсорбере; хранение холодильного агента в жидкой форме в ресивере, расположенном между конденсатором и испарителем. Отличительными особенностями способа является то, что он дополнительно включает следующие операции: открытие клапана, расположенного за ресивером по направлению потока жидкости, когда требуется получение холода, с подачей жидкости под давлением из ресивера в испаритель для производства холода; открытие клапана, расположенного перед ресивером по направлению потока жидкости, только тогда, когда давление на выходе конденсатора превышает давление в ресивере; закрытие клапана, расположенного за ресивером, когда кипятильник не производит паров, или незадолго до прекращения производства паров кипятильником.

Перечень фигур чертежей

Изобретение станет более понятным из последующего подробного описания, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи, на которых приведен неограничивающий пример осуществления изобретения.

На фиг.1 представлена холодильная машина с устройством для хранения холодильного агента под давлением.

Фиг.2 изображает моноблочный вариант выполнения устройства.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Как показано на фиг.1, кипятильник 1 использует резистор в качестве источника энергии. Смесь холодильный агент - поглотитель нагревается, и более летучий из двух компонентов, а именно холодильный агент, превращается в пар. Образующиеся пары конденсируют в конденсаторе 2. Затем жидкость под давлением поступает к клапану 3, расположенному, по направлению потока жидкости, перед ресивером 4, т.е. контролирующему доступ к ресиверу 4. Управление этим клапаном 3 может осуществляться электрически, посредством устройства, измеряющего дифференциальное давление. Альтернативно, он может представлять собой дифференциальный клапан, который открывается, когда давление на его входе становится выше или равно давлению на его выходе. После этого он функционирует как обратный клапан.

Ниже ресивера 4 по направлению потока установлен второй клапан 5, который является необходимым компонентом холодильной машины по изобретению. Управление этим клапаном осуществляется, по существу, характером функционирования машины. Когда холодильная машина прекращает работу, данный клапан немедленно закрывается для того, чтобы сохранить давление в ресивере 4. Аналогичным образом, когда машина включается, он открывается для того, чтобы холодильный агент под давлением мог поступать в испаритель 7 через расширительный клапан 6.

После этого холодильный агент подают к абсорберу 8, который производит его смешивание с поглотителем для последующей повторной подачи в кипятильник 1.

Тепло, генерируемое в кипятильнике 1, может иметь различные источники. Согласно варианту по фиг.1 оно может производиться электрически или может поступать от других источников тепла, например от выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения предусматривается также использование вспомогательного клапана, управляющего доступом к ресиверу, для того, чтобы не замедлять процесс запуска машины в случае, когда ресивер 4 пуст. Этот клапан открывают только тогда, когда холодильная машина производит достаточно жидкости под давлением для того, чтобы часть ее можно было запасать в указанном ресивере.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения при остановке машины имеется возможность закрыть клапан 5, расположенный за ресивером, до того, как будет прекращено парообразование. Тем самым в конденсаторе 2 будет создано повышенное давление, которое будет сохранено в ресивере 4. При достижении желаемого давления кипятильник 1 выключают. Сохранение повышенного давления в ресивере 4 позволит производить холод в течение более длительного времени до следующего запуска машины.

Для того чтобы соблюсти условия безопасности, предложен также моноблочный вариант устройства, представленный на фиг.2. В данном варианте применен ресивер 4, выполненный не со сваренными стенками, а в виде единой детали из материала, стойкого по отношению к аммиаку. При этом параметры ресивера выбраны такими, чтобы он выдерживал давление до 4,9 МПа.

Аналогично предыдущему варианту, данный вариант выполнения устройства на базе ресивера содержит обратный клапан 3, расположенный перед ресивером 4, электроклапан 5, расположенный за ресивером, а также предохранительный клапан 9, откалиброванный на давление около 4 МПа. Три названных компонента: обратный клапан, электроклапан и предохранительный клапан являются частями одного устройства и не могут заменяться по отдельности.

Благодаря такой конструкции замена узла ресивера является безопасной, даже если в нем остается аммиак, находящийся под давлением. Индивидуальная замена возможна только в отношении управляющей катушки 5а клапана 5.

Оба конца трубки 10 присоединены либо сваркой, либо посредством двух конических соединителей с деформируемыми стыковочными концами.

Предлагаемое устройство на основе ресивера может иметь различную форму и размеры, в зависимости от параметров холодильной машины, к которой оно присоединено.

В некоторых случаях обратный клапан 3 может быть заменен электроклапаном.

1. Абсорбционная холодильная машина, содержащая кипятильник (1), конденсатор (2), испаритель (7), расширительный клапан (6) и абсорбер (8), а также устройство для хранения холодильного агента под давлением, включающее в себя, по меньшей мере, один ресивер (4), клапан (3), расположенный перед указанным ресивером (4) по направлению потока жидкости, и клапан (5), расположенный за указанным ресивером (4) по направлению потока жидкости, отличающаяся тем, что клапан (3), расположенный перед ресивером, находится в открытом состоянии, когда давление на его входе выше или равно давлению на его выходе, а клапан (5), расположенный за ресивером, закрывается при прекращении производства паров кипятильником.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ресивер (4) снабжен предохранительным клапаном (9).

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ресивер (4) и клапаны (3, 5), расположенные перед и за ресивером, выполнены в виде единого узла без возможности отделения любого из трех указанных элементов от остальных элементов.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что клапан (3), расположенный перед ресивером, представляет собой электроклапан.

5. Способ абсорбционного охлаждения, предусматривающий следующие операции: нагрев в кипятильнике (1) смеси холодильный агент-поглотитель до испарения холодильного агента; конденсацию паров холодильного агента в конденсаторе (2) с образованием жидкости; расширение холодильного агента под давлением в испарителе (7); поглощение расширившегося холодильного агента поглотителем в абсорбере (8); хранение холодильного агента в жидкой форме в ресивере (4), расположенном между конденсатором (2) и испарителем (7), отличающийся тем, что дополнительно включает следующие операции: открытие клапана (5), расположенного за ресивером (4) по направлению потока жидкости, когда требуется получение холода, с подачей жидкости под давлением из ресивера в испаритель (7) для производства холода; открытие клапана (3), расположенного перед ресивером (4) по направлению потока жидкости только тогда, когда давление на выходе конденсатора (2) превышает давление в ресивере (4); закрытие клапана (5), расположенного за ресивером, когда кипятильник (1) не производит паров, или незадолго до прекращения производства паров кипятильником (1).

Приоритет по пунктам:

08.09.1999 - по п.1;

07.02.2000 - по пп.2,3,4;

04.09.2000 - по п.5.