RU2073179C1

RU2073179C1 - Absorption refrigerator

Info

Publication number: RU2073179C1
Application number: RU9292010547A
Authority: RU
Inventors: А.С. Титлов; Г.И. Овечкин; В.Ф. Чернышов; В.В. Ильиных
Original assignee: Чернышов Владислав Федорович
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1997-02-10

Abstract

FIELD: refrigerating engineering; domestic absorption refrigerators. SUBSTANCE: evaporator is fully located in heat- insulated unit and its odd rectangular sections (beginning with first one) are thermally connected with useful volume and are interconnected by means of mains; outlets of previous odd rectilinear sections are connected with inlets of subsequent odd rectilinear sections. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности, к бытовым абсорбционным холодильникам. The invention relates to refrigeration, in particular, to household absorption refrigerators.

Известен абсорбционный холодильник (см. например, Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд. перераб, и доп. -М. Легпромбытиздат. С.236-240), содержащий теплоизолированный шкаф с полезным объемом и абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат (ВДХА), испаритель которого связан в тепловом отношении с полезным объемом и расположен в объеме изоляции шкафа. Недостатком холодильника является неразъемность конструкции шкафа и АДХА. При выходе АДХА из строя холодильник ремонту практически не подлежит. Known absorption refrigerator (see, for example, Lepaev D.A. Repair of household refrigerators: Handbook. 2nd ed. Revision, and additional - M. Legprombytizdat. S.236-240), containing a heat-insulated cabinet with a useful volume and absorption diffusion refrigeration unit (VDHA), the evaporator of which is thermally connected with the useful volume and is located in the insulation volume of the cabinet. The disadvantage of the refrigerator is the integral design of the cabinet and ADHA. When ADHA fails, the refrigerator is practically beyond repair.

Известен абсорбционный холодильник (см. например, Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. М. Легпромбытиздат. С. 222-224. прототип), содержащий теплоизолированный шкаф с полезным объемом и проемом в задней стенке, АДХА с теплоизолированным блоком, закрывающим проем, и змеевиковым трубчатым испарителем. Недостатками устройства-прототипа являются низкие эксплуатационные характеристики, а именно, недостаточно низкий уровень температур в низкотемпературном отделении (НТО), а также относительно малый объем НТО. Так, полезный объем НТО-прототипа ("Кристалл-4") составляет 15 дм³ уровень температур в НТО порядка -12^oC ("две звездочки").Known absorption refrigerator (see, for example, Lepaev D.A. Repair of household refrigerators: Handbook. 2nd ed. Revised and additional M. Legprombytizdat. S. 222-224. Prototype) containing a thermally insulated cabinet with a useful volume and opening in the back wall, ADHA with a thermally insulated block covering the opening, and a coil tube evaporator. The disadvantages of the prototype device are low operational characteristics, namely, the insufficiently low temperature level in the low-temperature compartment (NTO), as well as the relatively small volume of the NTO. So, the useful volume of the NTO prototype ("Crystal-4") is 15 dm ³ the temperature level in the NTO is about -12 ^o C ("two stars").

Цель изобретения повышение эксплуатационных характеристик. The purpose of the invention is the improvement of operational characteristics.

Цель достигается тем, что испаритель АДХА полностью расположен в теплоизолированном блоке, а его нечетные прямолинейные участки начиная с первого (начального) имеют тепловую связь с полезным объемом холодильника и связаны между собой магистралями, причем выходы предыдущих нечетных прямолинейных участков испарителя соединены со входами последующих нечетных прямолинейных участков, при этом на выходных участках испарителя магистрали устанавливаются в нижней части трубы испарителя. The goal is achieved by the fact that the ADHA evaporator is completely located in a thermally insulated block, and its odd straight sections starting from the first (initial) have a thermal connection with the useful volume of the refrigerator and are interconnected by highways, and the outputs of the previous odd straight sections of the evaporator are connected to the inputs of subsequent odd rectilinear sections, while at the exit sections of the evaporator lines are installed in the lower part of the evaporator pipe.

Это позволяет повысить полезный объем НТО и одновременно снизить уровень температур в НТО (до -18^oC "три звездочки").This allows you to increase the useful volume of the NTO and at the same time reduce the temperature level in the NTO (to -18 ^o C "three stars").

Неочевидность предложенного технического решения заключается в следующем. The non-obviousness of the proposed technical solution is as follows.

1. Испаритель АДХА полностью расположен в теплоизолированном блоке, а его нечетные прямолинейные участки начиная с первого (начального) имеют тепловую связь с полезным охлаждаемым объемом холодильника. Указанный признак позволяет рационально разместить теплообменные поверхности испарителя и обеспечить их связь с полезным объемом холодильника. При этом в том же самом серийном шкафу холодильника типа "Кристалл" удается разместить испаритель длиной, в 1,5 раза превышающий серийную конструкцию. Это предоставляет возможность увеличить холодильную мощность испарителя АДХА и тем самым снизить уровень температур и повысить полезный объем НТО. 1. The ADHA evaporator is completely located in the heat-insulated block, and its odd straight-line sections starting from the first (initial) one have a thermal connection with the useful refrigerated volume of the refrigerator. This feature allows you to rationally place the heat transfer surfaces of the evaporator and to ensure their connection with the useful volume of the refrigerator. At the same time, it is possible to place an evaporator 1.5 times longer than the serial design in the same serial cabinet of the Crystal refrigerator. This provides an opportunity to increase the cooling capacity of the ADHA evaporator and thereby reduce the temperature level and increase the useful volume of the NTO.

2. Нечетные прямолинейные участки (испарителя) начиная с первого (начального). связаны между собой магистралями, причем выходы предыдущих нечетных прямолинейных участков испарителя соединены со входами последующих нечетных прямолинейных участков, при этом на выходных участках испарителя магистрали устанавливаются в нижней части трубы испарителя. Указанный признак позволяет значительно повысить полезный объем НТО (до 40 дм³) и при этом достичь уровня рабочих температур класса "три звездочки" (-18^oC). Соединительная магистраль между нечетными прямолинейными витками испарителя служит для перераспределения жидкого аммиака по зонам испарителя, связанным в тепловом отношении с полезным охлаждаемым объемом холодильника. Это позволяет использовать полностью низкотемпературный потенциал жидкого аммиака для охлаждения полезного объема НТО. Тогда как четные прямолинейные участки выступают только в качестве регенеративных теплообменников, где осуществляется теплообмен между очищенной парогазовой смесью (ПГС), поступающей из абсорбера, и насыщенный холодной ПГС, поступающей с начального участка испарителя.2. Odd straight sections (of the evaporator) starting from the first (initial). interconnected by lines, and the outputs of the previous odd straight sections of the evaporator are connected to the inputs of the subsequent odd straight sections, while at the output sections of the evaporator, the lines are installed in the lower part of the evaporator pipe. This feature allows you to significantly increase the useful volume of NTO (up to 40 dm ³ ) and at the same time achieve the level of operating temperatures of the "three stars" class (-18 ^o C). The connecting line between the odd rectilinear turns of the evaporator serves to redistribute liquid ammonia over the zones of the evaporator, which are thermally related to the useful refrigerated volume of the refrigerator. This allows you to use the fully low-temperature potential of liquid ammonia to cool the useful volume of NTO. While even straight sections act only as regenerative heat exchangers, where heat is exchanged between the purified vapor-gas mixture (ASG) coming from the absorber and the saturated cold ASG coming from the initial part of the evaporator.

На фиг.1 приведена схема однокамерного абсорбционного холодильника (вид сбоку); на фиг. 2 общий вид испарителя АДХА (четырехвиткового); на фиг.3 - разрез четырехвиткового испарителя. Figure 1 shows a diagram of a single-chamber absorption refrigerator (side view); in FIG. 2 general view of the ADHA evaporator (four-turn); figure 3 is a section of a four-turn evaporator.

Абсорбционный холодильник содержит теплоизолированный шкаф 1 с дверью 2 и с проемом в задней стенке. В проеме установлен теплоизолированный блок 3. На задней стенке шкафа 1 закреплен АДХА, содержащий генератор, покрытый теплоизолированным кожухом 4, абсорбер 5, бачок абсорбера 6, жидкостной теплообменник 7, конденсатор 8, магистраль жидкого аммиака 9, ректификатор (не показан) и змеевиковый испаритель, имеющий четыре прямолинейных участка 10, 11, 12 и 13. Верхняя часть абсорбера 5 связана каналом очищенной ПГС 14 с нижним прямолинейным участком испарителя 13, который в свою очередь связан каналом насыщенной ПГС 15 с верхней частью бачка абсорбера 6. Канал жидкого аммиака 9 закреплен на прямолинейных участках испарителя (13, 12, 11, 10) и связан с первым витком испарителя 10 (его начальной частью). Первый (начальный) участок испарителя своей конечной частью связан магистралью 16 с начальным участком третьего прямолинейного участка испарителя 12. Нечетные прямолинейные участки испарителя 10 и 12 связаны с оребренной пластиной 17, расположенной в полезном объеме теплоизолированного шкафа 1. The absorption refrigerator contains a thermally insulated cabinet 1 with a door 2 and with an opening in the rear wall. A heat-insulated block 3 is installed in the opening. An ADHA is mounted on the rear wall of the cabinet 1, containing a generator covered by a heat-insulated casing 4, an absorber 5, an absorber tank 6, a liquid heat exchanger 7, a condenser 8, a liquid ammonia line 9, a rectifier (not shown), and a coil evaporator having four rectilinear sections 10, 11, 12 and 13. The upper part of the absorber 5 is connected by a channel of purified ASG 14 to the lower rectilinear part of the evaporator 13, which in turn is connected by a channel of saturated ASG 15 with the upper part of the tank of the absorber 6. Ka al liquid ammonia 9 fixed to the straight sections of the evaporator (13, 12, 11, 10) and connected to the first coil of the evaporator 10 (its initial part). The first (initial) section of the evaporator with its final part is connected by line 16 to the initial section of the third straight section of the evaporator 12. The odd straight sections of the evaporator 10 and 12 are connected to the fin plate 17 located in the useful volume of the heat-insulated cabinet 1.

Канал очищенной ПГС 14 установлен аксиально в трубе испарителя и проходит по всей его длине до начала первого прямолинейного участка 10. The cleaned ASG channel 14 is axially mounted in the evaporator tube and runs along its entire length until the beginning of the first straight section 10.

Рассмотрим работу абсорбционного холодильника на примере конкретной конструкции. Все элементы АДХА, исключая испаритель, выполняются на основе серийного АДХА типа АШ-150, выпускаемого Васильковским заводом холодильников. Consider the work of an absorption refrigerator by the example of a specific design. All elements of ADHA, with the exception of the evaporator, are based on the serial ADHA of the type ASH-150, manufactured by the Vasilkovsky Refrigerator Plant.

Испаритель выполнен двухтрубным, диаметр внешней трубы 24х1,5 мм, внутренней 14 (аксиальной) 12х1 мм. Длина испарителя 1,8 м. Диаметр канала жидкого аммиака 9 и магистрали 16-8х1,5 мм. Испаритель полностью расположен в блоке 3, залитым теплоизоляцией пенополиуретаном. Параметры оребренной панели 17: высота ребра 50 мм, длина 240 мм, толщина 1,2 мм, шаг ребра - 10 мм, материал алюминий. The evaporator is two-pipe, the diameter of the outer pipe is 24x1.5 mm, the inner 14 (axial) 12x1 mm. The length of the evaporator is 1.8 m. The diameter of the channel of liquid ammonia 9 and the line is 16-8x1.5 mm. The evaporator is completely located in block 3, filled with thermal insulation with polyurethane foam. Parameters of finned panel 17: rib height 50 mm, length 240 mm, thickness 1.2 mm, rib spacing 10 mm, material aluminum.

Работа абсорбционного холодильника осуществляется следующим образом. При подаче тепловой мощности на генератор АДХА осуществляется выпаривание паров аммиака с одновременной подачей слабого водоаммиачного раствора через теплообменник 7 в верхнюю часть абсорбера 5. Пары аммиака сжижаются в конденсаторе 8 и по каналу 9 конденсат самотеком поступает на начальный участок первого участка испарителя 10. При транспорте жидкий аммиак переохлаждается в процессе теплообменника с прямолинейными участками испарителя 10-13. Это позволяет снизить уровень температур испарителя. The work of the absorption refrigerator is as follows. When heat is supplied to the ADHA generator, ammonia vapor is evaporated while a weak aqueous ammonia solution is fed through the heat exchanger 7 to the upper part of the absorber 5. Ammonia vapor is liquefied in the condenser 8 and condensate flows by gravity to the initial section of the first section of the evaporator 10 through the channel 9. During transport, liquid ammonia is supercooled during the heat exchanger with straight sections of the evaporator 10-13. This reduces the temperature level of the evaporator.

Аммиак испаряется в ПГС, поступающую по каналу 14, а также на начальный участок испарителя при низком парциальном давлении (1,2.1,3 бар), что обеспечивает уровень температур на стенке испарителя -28^oC-27^oC. При стекании жидкого аммиака происходит дальнейшее испарение, однако уровень температур испарения (насыщения) повышается. На конце первого участка испарителя 10 температура -24^oC-23^oC. Это связано с насыщением ПГС парами аммиака, и, следовательно, ростом парциального давления паров аммиака в ПГС. На конце первого участка 10 аммиак стекает по магистрали 16 на начальный участок (вход) третьего участка 12 испарителя, а охлажденная и частично насыщенная парами аммиака ПГС проходит по межтрубному пространству на второй участок испарителя 11, где охлаждает очищенную ПГС, поступающего на вход первого участка испарителя 10 по каналу 14. На входе третьего участка 12 жидкий аммиак и насыщенная ПГС вновь вступают во взаимодействие, и процесс испарения возобновляется.Ammonia evaporates in the ASG flowing through channel 14, as well as to the initial section of the evaporator at a low partial pressure (1.2.1.3 bar), which provides a temperature level of -28 ^o C-27 ^o C. on the evaporator wall. When liquid ammonia flows off further evaporation, however, the level of evaporation (saturation) temperature rises. At the end of the first section of the evaporator 10, the temperature is -24 ^o C-23 ^o C. This is due to the saturation of the ASG with ammonia vapor, and, consequently, the increase in the partial pressure of ammonia vapor in the ASG. At the end of the first section 10, ammonia flows down line 16 to the initial section (inlet) of the third section 12 of the evaporator, and cooled and partially saturated with ammonia vapor ASG passes through the annulus to the second section of the evaporator 11, where it cools the purified ASG supplied to the inlet of the first evaporator section 10 through channel 14. At the inlet of the third section 12, liquid ammonia and saturated ASG again react, and the evaporation process resumes.

А так как насыщенная ПГС не изменила свой парциальный состав и лишь незначительно подогрелась в процессе регенеративного теплообмена с очищенной ПГС, то уровень температур испарения жидкого аммиака на входе третьего участка 12 практически соответствует уровню температур на выходе первого витка и составляет -22^oC-21^oC. На конце третьего участка испарителя температура -14^oC-12^oC. На четвертом участке испарителя 13 весь оставшийся жидкий аммиак используется для охлаждения очищенной ПГС, движущейся по каналу 14, и жидкого аммиака в канале 9. На выходе четвертого участка испарителя 13 насыщенная ПГС по каналу 15 поступает в бачок абсорбера 6 и далее движется противопотоком слабому раствору в абсорбере 5. Слабый раствор насыщается аммиаком и через бачок абсорбера 6 и теплообменник 7 поступает в генератор АДХА, а очищенная от паров аммиака ПГС по каналу 14 возвращается в испаритель. Далее цикл повторяется.And since saturated ASG did not change its partial composition and only slightly warmed up in the process of regenerative heat exchange with purified ASG, the level of temperature of evaporation of liquid ammonia at the inlet of the third section 12 almost corresponds to the temperature level at the outlet of the first turn and is -22 ^o C-21 ^o C. At the end of the third section of the evaporator, the temperature is -14 ^o C-12 ^o C. At the fourth section of the evaporator 13, all the remaining liquid ammonia is used to cool purified ASG moving along channel 14 and liquid ammonia in channel 9. At the exit After the fourth section of the evaporator 13, saturated ASG through channel 15 enters the tank of the absorber 6 and then flows countercurrently to a weak solution in the absorber 5. The weak solution is saturated with ammonia and through the tank of the absorber 6 and the heat exchanger 7 enters the ADHA generator, and the ASG purified from ammonia vapor passes through the channel 14 returns to the evaporator. Next, the cycle repeats.

Проведенные исследования показали возможность обеспечения уровня температур -18^oC-19^oC (при температуре окружающего воздуха 32^oC в объеме 40 дм³ (НТО). При этом обеспечивалось и охлаждение холодильной камеры (не выше 5^oC объемом 60 дм³. Тепловая связь между НТО и холодильной камерой обеспечивалась при помощи тепловых труб (не показаны).The studies showed the feasibility of ensuring a temperature level of -18 ^o C-19 ^o C (at an ambient temperature of 32 ^o C in a volume of 40 dm ³ (NTO). At the same time, the cooling chamber was also cooled (not higher than 5 ^o C with a volume of 60 dm ³ . The thermal connection between the NTO and the cooling chamber was provided by heat pipes (not shown).

Для однокамерного холодильника с полезным объемом 120 дм³ (рассмотренный вариант четырехвиткового испарителя) уровень температур не превышал -6^oC, т. е. холодильник реализовал режим "звездочка".For a single-chamber refrigerator with a useful volume of 120 dm ³ (the considered variant of a four-turn evaporator), the temperature level did not exceed -6 ^o C, that is, the refrigerator realized the "asterisk" mode.

Для сравнения были проведены испытания абсорбционного холодильника АШ-120 с серийным АДХА (полезный объем также составлял 120 дм³), выполненным по схеме прототипа. Уровень температур в испытаниях составил 3.4^oC (средняя по объему).For comparison, tests of the absorption refrigerator ASh-120 with serial ADHA (useful volume was also 120 dm ³ ) were carried out, made according to the prototype scheme. The temperature level in the tests was 3.4 ^o C (average volume).

Таким образом, можно сделать вывод, что заявленная конструкция позволяет улучшить эксплуатационные характеристики холодильника, а именно, при постепенном объеме снизить уровень температур охлаждения либо при неизменном уровне температур повысить полезный охлаждаемый объем. Thus, we can conclude that the claimed design allows to improve the operational characteristics of the refrigerator, namely, with a gradual volume to reduce the level of cooling temperatures or at a constant temperature level to increase the useful refrigerated volume.

Необходимо отметить, что количество витков испарителя может быть и увеличено до шести, восьми. Это требуется для холодильников с полезным объемом 180.220 дм³.It should be noted that the number of turns of the evaporator can be increased to six, eight. This is required for refrigerators with a useful volume of 180.220 dm ³ .

Для шестивиткового испарителя необходимо дополнительно связать магистралью выход третьего участка с началом пятого, для восьмивиткового - пятый с седьмым. For a six-turn evaporator, it is necessary to additionally connect the output of the third section with the beginning of the fifth line, for the eight-turn evaporator, the fifth and seventh.

Кроме того, следует обратить внимание на то, что отбор жидкого аммиака с концевых нечетных прямолинейных участков испарителя осуществляется из нижней части трубы, т.е. самотеком на вход следующего нечетного участка. При этом особых требований по расположению конечного участка магистрали 16 на начальном участке испарителя нет. In addition, you should pay attention to the fact that the selection of liquid ammonia from the end odd straight sections of the evaporator is carried out from the bottom of the pipe, i.e. by gravity to the entrance of the next odd section. In this case, there are no special requirements for the location of the final section of the line 16 at the initial section of the evaporator.

Claims

An absorption refrigerator containing a heat-insulated casing with a useful volume and a hole in the rear wall, a closed heat-insulating unit, and an absorption-diffusion refrigeration unit with a coil evaporator, characterized in that the coil evaporator is completely placed in the heat-insulating unit and is made with straight sections, with odd straight sections starting from the first initial, they have a thermal connection with the useful volume and are interconnected by highways connecting the lower part of the output us every previous straight section with an inlet area of each successive portion.