Холодильники абсорбционного типа (стр. 2 из 3)

Система регулирования температуры в абсорбционных холодильниках может быть ручной и автоматической. В первом случае, когда электронагреватель рассчитан на несколько ступеней мощности, регулировка температуры производится самим владельцем путем включения нагревателя на большую или меньшую мощность, а в газовых холодильниках – ручкой регулятора расхода газа.

В холодильниках новых моделей применяется прерывистый (цикличный) режим работы с постоянной мощностью электронагревателя. Благодаря использованию инерционной способности холодильного цикла удалось существенно снизить суточный расход электроэнергии и повысить срок службы электронагревателя. В электрическую цепь холодильника включен терморегулятор, отключающий электронагреватель при достижении в камере заданной температуры. Естественно, что при такой цикличной работе холодильного агрегата температура в камере постоянной быть не может и определенный средний уровень ее может поддерживаться только средствами автоматики.

В холодильниках применяют терморегуляторы АРТ‑2А или Т‑110 (Т‑120) разных модификаций с соответствующей настройкой температурной характеристики.

Терморегулятор работает следующим образом. При достижении температуры на испарителе ниже определенной величины в капиллярной трубке терморегулятора, закрепленой на испарителе, происходит конденсация хладона, в результате чего давление пара хладона падает и контакты терморегулятора размыкаются. При этом электронагреватель отключается от сети. При повышении температуры на испарителе жидкий хладон, находящийся в капиллярной трубке терморегулятора, начинает испаряться. Давление пара хладона достигает величины, при которой контакты терморегулятора вновь замыкаются. При замыкании контактов терморегулятора электронагреватель потребляет электроэнергию и холодильный агрегат работает. Температура на испарителе вновь начинает понижаться.

3. Принцип работы

Холодильный агрегат холодильника «Морозко-ЗМ» (рис. 3) абсорбционно-диффузионного действия представляет собой систему цельнотянутых стальных труб, герметично закрытую, без движущихся частей и в работе абсолютно бесшумную.

Рис. 3. Холодильный агрегат холодильника «Морозко-ЗМ»:

1 – теплообменник; 2 – сборник раствора; 3 – аккумулятор водорода; 4 – абсорбер; 5 – регенеративный газовый теплообменник; 6 – дефлегматор; 7 – конденсатор; 8 – испаритель; 9 – генератор; 10 – термосифон; 11 – регенератор; 12 – трубки слабого раствора: 13 – пароотводящая трубка; 14 – электронагреватель; 15 ‑ термоизоляция

Наполненный водоаммиачным раствором и водородом агрегат работает в течение всего срока службы. Благодаря присутствию в холодильном агрегате инертного газа общее давление системы поддерживается одинаковым во всех частях, а после зарядки составляет примерно 42 МПа. Это позволяет обеспечить необходимую циркуляцию внутри труб с помощью термосифона – трубки малого диаметра, подогреваемой в нижней части электронагревателем. Генератор и электронагреватель закрыты металлическим кожухом, внутри которого проложена термоизоляция 15 из стекловолокна.

Концентрированный водоаммиачный раствор с начальной концентрацией около 35% подогревается электронагревателем 14 в термосифоне 10 генератора 9 до температуры 55–175 °С. Образующаяся при кипении парожидкостная смесь поднимается по термосифону, так как удельный вес ее становится меньше, чем удельный вес крепкого раствора в сборнике 2, с которым сообщается термосифон. После выхода из термосифона от парожидкостной смеси отделяется водоаммиачный пар, а слабый водоаммиачный раствор поступает через трубку 12 слабого раствора и теплообменник растворов в верхнюю часть абсорбера 4. Водоаммиачный пар через пароотводящую трубку 13 поступает в регенератор 11, а затем проходит через дефлегматор 6 в конденсатор 7.

В результате охлаждения концентрированным раствором в регенераторе 11 достигается повышение концентрации пара без потерь тепла. Дополнительное охлаждение пара окружающим воздухом, образование флегмы с целью максимального повышения концентрации пара и отделения от него воды происходит в дефлегматоре 6. Аммиачный пар поступает в конденсатор 7, а флегма – в регенератор 11.

Процесс дефлегмации в холодильных агрегатах абсорбционного типа происходит на выходе из генератора, когда пары аммиака, имеющие примесь паров воды, охлаждаются окружающим воздухом. При этом флегма (концентрированный раствор аммиака) отделяется от паров аммиака, т.е. пар очищается от примесей воды. Пары воды вместе с флегмой возвращаются в генератор. Дефлегматор расположен на пароотводящей трубе.

В конденсаторе аммиачный пар конденсируется. Образовавшийся жидкий аммиак сливается в испаритель 8, где происходит испарение жидкого аммиака, сопровождающееся поглощением тепла холодильной камеры.

Между испарителем и абсорбером циркулирует водород в смеси с аммиаком под высоким давлением. В испарителе пар аммиака диффундирует в бедную пароводородную смесь.

Насыщенная парами аммиака пароводородная смесь опускается через регенеративный газовый теплообменник 5 в сборник раствора 2. Туда же поступает неиспарившаяся часть жидкого аммиака. Продолжая свое движение в абсорбере, насыщенная аммиаком пароводородная смесь в процессе абсорбции отдает полученный в испарителе аммиак слабому водоаммиачному раствору, который движется противотоком, сливаясь сверху вниз.

Очистившись от значительной части аммиака и уменьшив свой удельный вес, пароводородная смесь становится бедной, вытесняется из абсорбера притоком, насыщенным более тяжелой газовой смесью из испарителя и поступает в регенеративный теплообменник 5, где охлаждается насыщенной пароводородной смесью, поступившей из испарителя.

Охлажденная бедная пароводородная смесь поступает в испаритель. Водоаммиачный раствор, обогатившись аммиаком в абсорбере, сливается в сборник раствора 2, а затем в теплообменник 1 растворов, где подогревается возвращающимся из генератора слабым водоаммиачным раствором. Нагретый насыщенный водоаммиачный раствор поступает в термосифон 10. Процессы в холодильном агрегате протекают непрерывно. Кипение в генераторе сопровождается поглощением тепла электронагревателя, раствор кипит и образуется водоаммиачный пар.

Тепло в холодильной камере поглощается холодильным агентом (аммиаком) через развитую, оребренную поверхность испарителя.

Интенсивность выделения тепла от холодильного агента в окружающую среду в конденсаторе и абсорбере обеспечивается развитой поверхностью теплообмена и достигается соответственно оребрением и увеличением длины трубы.

Аккумулятор 3 водорода служит сборником водорода и газообразного аммиака и стабилизирует работу холодильного агрегата в случае повышения температуры окружающем среды, способствуя поддержанию постоянного холодильного эффекта.

Вследствие непрерывности холодильного цикла в холодильной камере холодильника с помощью описанного холодильного агрегата достигается и устанавливается низкая температура.

Необходимый режим работы холодильного агрегата определяется конструктивным исполнением и размерами, а также параметрами заряда (концентрацией водоаммиачного раствора, давлением водорода) и устанавливается в зависимости от температуры окружающей среды и режима работы нагревателя термосифона.

4. Заполнение агрегата водоаммиачным раствором

Эту операцию рекомендуется проводить в такой последовательности. Проверить, все ли вентили на стенде закрыты, открытые – закрыть. Подать к стенду сжатый воздух, Проверить давление по манометру (оно должно быть не менее 490 кПа). Открыть вентиль водородного провода, установить давление на низкой стороне редуктора по графику зависимости давления от температуры на зарядной станции. Давление должно быть на 49 кПа больше зарядного давления. После установки давления по манометру на редукторе открыть вентиль 3 (рис. 4).

Рис. 4. Схема зарядной станции:

МТ – мерная трубка; ПК – предохранительный клапан; ВК – вакуумметр; М1 – манометр смесителя; М2 – водородный манометр; 1 – дренажный вентиль; 2 – вакуумный вентиль; 3 – водородный вентиль; 4 – вентиль вакуумирования и подачи водорода к зарядному ключу; 5 – вентиль, соединяющий дозатор со смесителем; 6 – вентиль зарядки агрегата; 7 –вентиль подачи водорода в смеситель; 8 – вентиль, соединяющий смеситель с дозатором; 9 – вентиль подачи водорода в смеситель; 10 – вентиль, соединяющий смеситель с дозатором; 11 – вентиль подачи аммиака; 12 – вентиль подачи воды: 13 – вентиль, соединяющий дозатор с атмосферой; 14 – вентиль, соединяющий вакуум-систему с атмосферой; 15 – вентиль вакуумметра: 16 – вентиль для взятия пробы

Сверить показания стендового манометра и манометра на редукторе, отрегулировать давление и закрыть вентиль 3. Давление проверяется по стендовому манометру. Манометр на редукторе является индикаторным прибором. Подключить агрегат к стенду, включив пневмозажим. Проверить герметичность подключения, подав к зарядному ключу водород под давлением 490 кПа, для чего открыть вентиль 4, а затем вентиль 3 до давления на стендовом манометре 490 кПа, после чего закрыть вентиль 3. Неплотность подключения проверяется по характерному шипящему звуку прорывающегося водорода. При обнаружении утечки открыть вентиль 1, уменьшить давление и закрыть вентиль 1, после чего сменить уплотнительную шайбу. Открыть вентиль 15 вакуумметра, включить вакуум-насос. Когда установится стабильное разрежение, проверить его величину по вакуумметру. Оно должно быть не ниже 93 кПа. При большем разрежении работать не разрешается.