RU2101625C1

RU2101625C1 - Absorption refrigerator

Info

Publication number: RU2101625C1
Application number: RU95118363/06A
Authority: RU
Inventors: Марат Шавкатович Гадельшин
Original assignee: Марат Шавкатович Гадельшин
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: refrigerating engineering; designing of refrigerating plants employing solar energy. SUBSTANCE: absorption refrigerator includes absorption, desorption, condensation and evaporation chambers, passage for pumping solution from absorption chamber to desorption chamber and additional passage equipped with capillary porous partition. Outlet end of additional passage is connected with solution pumping passage and inlet end is connected with one of chambers. Surface of capillary porous partition facing the solution pumping passage is connected with heater through thermal contact. End of additional passage connected with solution pumping passage may be brought inside and its outlet hole may be oriented in direction towards desorption chamber. EFFECT: enhanced efficiency. 15 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к конструкции абсорбционных холодильников, работа которых основана на использовании экзотермических процессов смешения и эндотермических процессов разделения рабочего агента и абсорбента. Изобретение может быть использовано, например, при разработке холодильных установок, работающих за счет потребления солнечной энергии. The invention relates to refrigeration, in particular to the design of absorption refrigerators, the operation of which is based on the use of exothermic mixing processes and endothermic separation processes of the working agent and absorbent. The invention can be used, for example, in the development of refrigeration units operating due to the consumption of solar energy.

Из уровня техники известна конструкция абсорбционного холодильника, выбранная в качестве прототипа, содержащая абсорбционную, испарительную, конденсационную и десорбционную камеры, соединенные каналами, и канал для прокачки раствора из абсорбционной камеры в десорбционную. Конструкция частично заполнена раствором абсорбента и рабочего агента, в качестве которых могут быть использованы соответственно вода и аммиак. В некоторых конструкциях дополнительно содержится инертный по отношению к раствору газ, например водород. The prior art design of an absorption refrigerator, selected as a prototype, containing an absorption, evaporation, condensation and desorption chambers connected by channels, and a channel for pumping the solution from the absorption chamber into the desorption. The structure is partially filled with a solution of absorbent and working agent, which can be used respectively water and ammonia. Some constructions additionally contain a gas inert with respect to the solution, for example hydrogen.

В известной конструкции абсорбционного холодильника десорбционная камера функционально предназначена для осуществления процессов преобразования, ректификации и дефлегмации; в результате достигается отделение пара рабочего агента от раствора. В конденсационной камере осуществляется процесс конденсации пара рабочего агента, а в испарительной камере процесс парообразования. В абсорбционной камере пар рабочего агента поглощается слабым раствором при внешнем отводе тепла; образуемый крепкий раствор по каналу прокачки поступает в десорбционную камеру. In the known design of the absorption refrigerator, the desorption chamber is functionally designed to carry out the processes of conversion, rectification and reflux; as a result, separation of the working agent vapor from the solution is achieved. In the condensation chamber, the process of condensation of the steam of the working agent is carried out, and in the evaporation chamber, the process of vaporization. In the absorption chamber, the vapor of the working agent is absorbed by a weak solution with external heat removal; formed strong solution through the pumping channel enters the desorption chamber.

Предлагаемое устройство следует рассматривать относительно прототипа как еще один вариант конструкции абсорбционного холодильника, обладающий новыми существенными отличиями. Возможные преимущества предлагаемого устройства будут обнаружены после проведения испытаний реального устройства. The proposed device should be considered relative to the prototype as another version of the design of the absorption refrigerator, with new significant differences. Possible advantages of the proposed device will be discovered after testing a real device.

Цель изобретения достигается тем, что в известной конструкции абсорбционного холодильника, содержащей абсорбционную, десорбционную, конденсационную и испарительную камеры, а также канал прокачки раствора из абсорбционной камеры в десорбционную, установлен дополнительный канал, снабженный капиллярно-пористой перегородкой и имеющий входной и выходной концы, при этом выходной конец дополнительного канала соединен с каналом прокачки раствора, а входной конец соединен с одной из камер, а обращенная к каналу прокачки раствора поверхность капиллярно-пористой перегородки соединена тепловым контактом с нагревателем. Соединенный с каналом прокачки конец дополнительного канала может быть заведен внутрь и ориентирован выходным отверстием в направлении к десорбционной камере. The purpose of the invention is achieved by the fact that in the known design of an absorption refrigerator containing an absorption, desorption, condensation and evaporation chambers, as well as a channel for pumping the solution from the absorption chamber to the desorption chambers, an additional channel is provided with a capillary-porous septum and having an input and output ends, at the output end of the additional channel is connected to the solution pumping channel, and the input end is connected to one of the chambers, and the surface facing the solution pumping channel the capillary-porous septum is connected by thermal contact with the heater. The end of the additional channel connected to the pumping channel can be brought in and oriented by the outlet in the direction of the desorption chamber.

На фиг. 1 изображена общая принципиальная схема абсорбционного холодильника; на фиг.2 и 3 частные схемы. In FIG. 1 shows a general schematic diagram of an absorption refrigerator; figure 2 and 3 private circuit.

Абсорбционный холодильник содержит абсорбционную 1, испарительную 2, конденсационную 3 и десорбционную 4 камеры, соединенные каналами 5, а также канал 6 прокачки раствора, по которому осуществляется прокачивание раствора абсорбента и рабочего агента из абсорбционной камеры в десорбционную. Установлен дополнительный канал 7, снабженный капиллярно-пористой перегородкой 8 и имеющий входной 9 и выходной 10 концы; при этом выходной конец дополнительного канала соединен с каналом прокачки раствора, а входной конец - с одной из камер. Поверхность 11 капиллярно-пористой перегородки, обращенная к каналу прокачки раствора, соединена тепловым контактом 12 с нагревателем 13. The absorption cooler contains absorption 1, evaporation 2, condensation 3 and desorption 4 chambers connected by channels 5, as well as a solution pumping channel 6, through which the solution of absorbent and working agent is pumped from the absorption chamber to the desorption. An additional channel 7 is installed, equipped with a capillary-porous septum 8 and having an input 9 and output 10 ends; while the output end of the additional channel is connected to the channel for pumping the solution, and the input end to one of the chambers. The surface 11 of the capillary-porous septum facing the channel for pumping the solution is connected by thermal contact 12 with the heater 13.

Выходной конец дополнительного канала может быть заведен в канал прокачки раствора и ориентирован выходным отверстием 14 в направлении к десорбционной камере (фиг. 2). The output end of the additional channel can be introduced into the channel for pumping the solution and oriented exit hole 14 in the direction of the desorption chamber (Fig. 2).

Десорбционная камера может быть выполнена снабженной капилярно-пористой насадкой 15, разделяющей камеру на десорбционную полость 16 и ресивер 17 (фиг. 2). При этом десорбционная полость соединена с конденсационной камерой и с каналом прокачки раствора, а ресивер 17 соединен с абсорбционной камерой. The desorption chamber may be provided with a capillary-porous nozzle 15, dividing the chamber into the desorption cavity 16 and the receiver 17 (Fig. 2). While the desorption cavity is connected to the condensation chamber and to the channel for pumping the solution, and the receiver 17 is connected to the absorption chamber.

Капиллярно-пористая насадка 15 может быть соединена тепловым контактом 12 с теплоподводом 18 и (или) с теплоотводом 19. The capillary-porous nozzle 15 can be connected by a thermal contact 12 with a heat supply 18 and (or) with a heat sink 19.

Входной конец дополнительного канала может быть соединен с десорбционной камерой. Это соединение может быть выполнено в донной части десорбционной камеры или с ресивером десорбционной камеры (фиг.2). The inlet end of the additional channel may be connected to the desorption chamber. This connection can be made in the bottom of the desorption chamber or with the receiver of the desorption chamber (figure 2).

Абсорбционная камера может быть выполнена снабженной капиллярно-пористой насадкой 20, разделяющей камеру на абсорбционную полость 21 и ресивер 22 (фиг. 2). При этом абсорбционная полость соединена с испарительной и десорбционной камерами, а ресивер 22 соединен с каналом прокачки раствора. The absorption chamber may be provided with a capillary-porous nozzle 20, dividing the chamber into the absorption cavity 21 and the receiver 22 (Fig. 2). In this case, the absorption cavity is connected to the evaporation and desorption chambers, and the receiver 22 is connected to the channel for pumping the solution.

Капиллярно-пористая насадка 20 может быть соединена тепловым контактом 12 с теплоотводом 23. The capillary-porous nozzle 20 can be connected by thermal contact 12 with a heat sink 23.

Входной конец дополнительного канала может быть соединен с абсорбционной камерой. Это соединение может быть выполнено в донной части абсорбционной камеры (фиг.1 и 3) или с ресивером абсорбционной камеры. The input end of the additional channel may be connected to the absorption chamber. This connection can be made in the bottom of the absorption chamber (figures 1 and 3) or with the receiver of the absorption chamber.

Канал, соединяющий десорбционную камеру с абсорбционной, может иметь тепловой контакт 12 с каналом прокачки раствора на участке от абсорбционной камеры до места соединения с дополнительным каналом (фиг.2). The channel connecting the desorption chamber with the absorption may have thermal contact 12 with the channel for pumping the solution in the area from the absorption chamber to the junction with the additional channel (figure 2).

Внутри соединенных каналами камер может содержаться инертный по отношению к раствору газ. Inside the chambers connected by channels, a gas inert with respect to the solution may be contained.

При этом канал, соединяющий абсорбционную и испарительную камеры, может быть выполнен из двух раздельных опускного 24 и подъемного 25 каналов, соединенных с абсорбционной камерой на разных высотах (фиг.3). At the same time, the channel connecting the absorption and evaporation chambers can be made of two separate lowering 24 and lifting 25 channels connected to the absorption chamber at different heights (Fig. 3).

Устройство работает следующим образом. Выделяемое нагревателем 13 тепло через тепловой контакт 12 подводится к поверхности 11 и приводит к парообразованию в объеме слоя капиллярно-пористой перегородки, расположенной вблизи поверхности 11. Образуемый пар поступает в канал прокачки раствора 6, где смешивается с жидким раствором с образованием парожидкостной смеси, которая далее перетекает в десорбционную камеру. Этот процесс переноса раствора из абсорбционной камеры в десорбционную происходит более интенсивно, если выходной конец 10 дополнительного канала выполнен заведенным внутрь канала прокачки раствора и ориентирован выходным отверстием в направлении к десорбционной камере, поскольку выходящий из канала 7 поток пара вовлекает в направленное движение к десорбционной камере крепкий раствор из абсорбционной камеры. The device operates as follows. Heat generated by the heater 13 through the heat contact 12 is supplied to the surface 11 and leads to vaporization in the volume of the capillary-porous septum layer located near the surface 11. The generated steam enters the pumping channel of solution 6, where it is mixed with the liquid solution to form a vapor-liquid mixture, which then flows into the desorption chamber. This process of transferring the solution from the absorption chamber to the desorption chamber occurs more intensively if the output end 10 of the additional channel is made wound inside the solution pumping channel and is oriented by the outlet in the direction of the desorption chamber, since the steam flow coming out of channel 7 involves a strong solution from the absorption chamber.

В десорбционной камере осуществляются процессы парообразования в растворах при наличии теплоподвода, ректификации (возрастание концентрации рабочего агента в паре вследствие тепломассообмена между поступающими по каналу прокачки паром и крепким раствором) и дефлегмации (конденсация паров абсорбента) при отводе тепла. В результате происходит отделение пара рабочего агента от жидкого раствора. Образуемый слабый раствор стекает в абсорбционную камеру, а пар рабочего агента поступает в конденсационную камеру и конденсируется. Образующийся конденсат перетекает в испарительную камеру, где возникает процесс парообразования; следует заметить, что подводимая для этого теплота составляет холодопроизводительность устройства. Парообразование в испарительной камере имеет место вследствие того, что в абсорбционной камере происходит процесс абсорбции поступающего из испарительной камеры пара рабочего агента абсорбентом. Этот процесс сопровождается выделением тепла и поэтому необходим теплоотвод. Образуемый в абсорбционной камере крепкий раствор прокачивается далее в десорбционную камеру через канал прокачки. In the desorption chamber, processes of vaporization in solutions are carried out in the presence of heat supply, rectification (an increase in the concentration of the working agent in the vapor due to heat and mass transfer between the steam entering the pumping channel and a strong solution) and reflux (condensation of the absorbent vapor) during heat removal. As a result, the vapor of the working agent is separated from the liquid solution. The resulting weak solution flows into the absorption chamber, and the vapor of the working agent enters the condensation chamber and condenses. The resulting condensate flows into the evaporation chamber, where the process of vaporization occurs; It should be noted that the heat supplied for this is the cooling capacity of the device. Vaporization in the evaporation chamber takes place due to the process of absorption of the working agent vapor coming from the evaporation chamber by the absorbent. This process is accompanied by heat generation and therefore heat removal is necessary. The strong solution formed in the absorption chamber is then pumped into the desorption chamber through the pumping channel.

Поступление питания к капиллярно-пористой перегородке дополнительного канала осуществляется с одной из камер; например, с абсорбционной (фиг.1 и 3) или с десорбционной (фиг.2). The power supply to the capillary-porous septum of the additional channel is carried out from one of the chambers; for example, with absorption (FIGS. 1 and 3) or with desorption (FIG. 2).

Если десорбционная камера выполнена снабженной капиллярно-пористой насадкой, разделяющей камеру на десорбционную полость и ресивер (фиг.2), то имеет место перетекание жидкого раствора через капиллярно-пористую насадку и "отсеивание" пара. Последнее возможно за счет менисков, образующихся в объеме слоя вблизи поверхности капиллярно-пористой насадки и удерживающих силами поверхностного натяжения паровые пузыри. Теплоподвод 18 способствует процессу парообразования, а теплоотвод 19 дефлегмации в десорбционной полости; в результате улучшается процесс отделения пара рабочего агента от жидкого раствора. If the desorption chamber is provided with a capillary-porous nozzle dividing the chamber into the desorption cavity and the receiver (Fig. 2), then the liquid solution flows through the capillary-porous nozzle and the vapor is screened out. The latter is possible due to menisci forming in the volume of the layer near the surface of the capillary-porous nozzle and holding vapor bubbles by surface tension forces. The heat supply 18 contributes to the process of vaporization, and the heat sink 19 reflux in the desorption cavity; as a result, the process of separating the steam of the working agent from the liquid solution is improved.

Входной конец дополнительного канала может быть соединен с десорбционной камерой (фиг.2), в этом случае образуемый в десорбционной камере после отделения пара рабочего агента слабый раствор направляется в канал 7 для питания капиллярно-пористой перегородки 8 и в абсорбционную камеру 1. The input end of the additional channel can be connected to the desorption chamber (Fig. 2), in this case, a weak solution formed in the desorption chamber after separation of the working agent steam is sent to the channel 7 to supply the capillary-porous septum 8 and to the absorption chamber 1.

При выполнении абсорбционной камеры снабженной капиллярно-пористой насадкой 20, разделяющей камеру на абсорбционную полость и ресивер (фиг.2), процесс абсорбции пара рабочего агента, поступающего из испарительной камеры, дополнительно имеет место как на поверхности капиллярно-пористой насадки, так и в ее объеме. Поэтому процесс абсорбции усиливается в случае выполнения капиллярно-пористой насадки соединенной тепловым контактом с теплоотводом 23. В таком конструктивном исполнении капиллярно-пористая насадка обеспечивает транспортировку слабого раствора в зону абсорбции пара рабочего агента, протекание образуемого крепкого раствора в ресивер с одновременным исключением возможности прорыва пара рабочего агента, а также отвод тепла абсорбции. When performing the absorption chamber equipped with a capillary-porous nozzle 20, dividing the chamber into the absorption cavity and the receiver (figure 2), the process of absorption of the vapor of the working agent coming from the evaporation chamber, additionally takes place both on the surface of the capillary-porous nozzle and in volume. Therefore, the absorption process is enhanced if the capillary-porous nozzle is connected by thermal contact with the heat sink 23. In this design, the capillary-porous nozzle ensures the transportation of a weak solution to the absorption zone of the working agent vapor, the flow of a strong solution into the receiver, while eliminating the possibility of breakthrough of the working steam agent, as well as heat dissipation absorption.

Соединение входного конца дополнительного канала с абсорбционной камерой (фиг. 1 и 3) предпочтительнее из соображений энергетической эффективности, поскольку в этом случае для питания капиллярно-пористой перегородки 8 используется раствор, который и должен непосредственно нагреваться для осуществления процесса парообразования с целью отделения пара рабочего агента от жидкого раствора в последующих процессах ректификации и дефлегмации. The connection of the input end of the additional channel with the absorption chamber (Figs. 1 and 3) is preferable for reasons of energy efficiency, since in this case a solution is used to power the capillary-porous septum 8, which should be directly heated to carry out the process of vaporization in order to separate the working agent from a liquid solution in subsequent rectification and reflux processes.

Выполнение канала 5, соединяющего десорбционную камеру с абсорбционной, снабженным тепловым контактом 12 с каналом прокачки раствора 6 на участке от абсорбционной камеры до места соединения с дополнительным каналом (фиг.2) повышает энергетическую эффективность устройства за счет уменьшения потерь тепла. The implementation of the channel 5 connecting the desorption chamber with the absorption, provided with a thermal contact 12 with the pumping channel of the solution 6 in the area from the absorption chamber to the junction with the additional channel (figure 2) increases the energy efficiency of the device by reducing heat loss.

Содержание внутри соединенных каналами камер инертного по отношению к раствору газа позволяет уменьшить перепады давления между камерами. Если при этом канал 5, соединяющий абсорбционную и испарительную камеры, выполнен из двух раздельных каналов, опускного 24 и подъемного 25, соединенных с абсорбционной камерой на разных высотах (фиг. 3), то создается контур циркуляции инертного газа. По каналу 24 опускается холодная (тяжелая) смесь пара рабочего агента и инертного газа, а по каналу 25 поднимется теплый (легкий) поток инертного газа. The content of gas inert in relation to the solution inside the chambers connected by channels makes it possible to reduce the pressure drops between the chambers. If at the same time the channel 5 connecting the absorption and evaporation chambers is made of two separate channels, a lowering 24 and a lifting 25, connected to the absorption chamber at different heights (Fig. 3), then an inert gas circulation loop is created. A cold (heavy) mixture of a steam of a working agent and an inert gas is lowered through channel 24, and a warm (light) stream of inert gas will rise through channel 25.

Следует обратить внимание, что возможно осуществление теплообмена парожидкостной смеси, образующейся в месте соединения дополнительного канала с каналом прокачки, с нижней частью десорбционной камеры, что приведет к дополнительному выпариванию рабочего агента. It should be noted that it is possible to heat exchange a vapor-liquid mixture formed at the junction of the additional channel with the pumping channel with the lower part of the desorption chamber, which will lead to additional evaporation of the working agent.

Использование дополнительного канала с капиллярно-пористой перегородкой приводит к возникновению направленного перетекания крепкого раствора из абсорбционной камеры в десорбционную. The use of an additional channel with a capillary-porous septum leads to the directional flow of a strong solution from the absorption chamber to the desorption.

Claims

1. Absorption refrigerator containing the absorption, desorption, condensation and evaporation chambers connected by channels, as well as a channel for pumping a solution of absorbent and working agent from the absorption chamber into the desorption chamber, characterized in that it has an additional channel equipped with a capillary-porous septum and having an inlet and output ends, while the output end of the additional channel is connected to the solution pumping channel, and the input end to one of the chambers, and the surface facing the solution pumping channel the capillary-porous septum is connected by thermal contact with the heater.

2. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the output end of the additional channel is brought into the channel for pumping the solution and is oriented by the outlet to the desorption chamber.

3. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the desorption chamber is equipped with a capillary-porous nozzle separating the chamber into a desorption cavity and a receiver, while the desorption cavity is connected to a condensation chamber and to a solution pumping channel, and the receiver to an absorption chamber.

4. The refrigerator according to claims 1 and 3, characterized in that the capillary-porous nozzle installed in the desorption chamber is connected by a heat contact with a heat sink and / or with a heat sink.

5. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the inlet end of the additional channel is connected to the desorption chamber.

6. The refrigerator according to claims 1 and 5, characterized in that the inlet end of the additional channel is connected to the desorption chamber in the bottom.

7. The refrigerator according to claims 1, 3 and 5, characterized in that the input end of the additional channel is connected to the receiver of the desorption chamber.

8. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the absorption chamber is equipped with a capillary-porous nozzle separating the chamber into the absorption cavity and the receiver, while the absorption cavity is connected to the evaporation and desorption chambers, and the receiver with a solution pumping channel.

9. The refrigerator according to claims 1 and 8, characterized in that the capillary-porous nozzle installed in the absorption chamber is connected by a heat contact with a heat sink.

10. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the input end of the additional channel is connected to the absorption chamber.

11. The refrigerator according to claims 1 and 10, characterized in that the input end of the additional channel is connected to the absorption chamber in the bottom.

12. The refrigerator according to claims 1, 8 and 10, characterized in that the input end of the additional channel is connected to the receiver of the absorption chamber.

13. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the channel connecting the desorption chamber with the absorption chamber has thermal contact with the channel for pumping the solution from the absorption chamber into the desorption chamber from the absorption chamber to the junction with the additional channel.

14. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the gas inert with respect to the solution is contained inside the chambers connected by channels.

15. The refrigerator according to claims 1 and 14, characterized in that the channel connecting the absorption and evaporation chambers is made of two separate channels that are connected to the absorption chamber at different heights.