Абсорбционные холодильники. Общие сведения
Абсорбционные холодильные машины, как и компрессионные, относятся к паровым, поскольку процесс охлаждения в них осуществляется за счет парообразования хладагента при его кипении в испарителе.
В абсорбционных холодильниках в отличие от компрессионных круговой процесс осуществляется не одним рабочим веществом, а рабочей смесью веществ (раствором). Одним компонентом раствора является хладагент, другим – поглотитель (абсорбент). Причем, эти компоненты при одном и том же давлении имеют значительную разницу в температурах кипения. Крепкий раствор хладагента в абсорбенте за счет какого-либо источника тепла выпаривается. Концентрированные пары хладагента конденсируются и подаются в испаритель, а образовавшийся после выпаривания слабый раствор поступает в абсорбер. Образующиеся в испарителе пары хладагента также поступают в абсорбер, где они поглощаются (абсорбируются) слабым раствором. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор термонасосом подается в кипятильник. Таким образом, в малых абсорбционных холодильниках круговой процесс осуществляется, как правило, за счет тепловой энергии, а не механической, как в компрессионных. Различают абсорбционные холодильники периодического и непрерывного действия.
В работе абсорбционных холодильников периодического действия различают два периода: период зарядки и период разрядки (рабочий). В эти два различные по продолжительности периода происходят противоположные по характеру процессы, которые вместе образуют (замкнутый) круговой холодильный цикл.
В период зарядки холодильника к крепкому раствору подводится тепло Qв, под действием которого происходит процесс выпаривания концентрированного хладагента. При этом концентрированный хладагент (пары раствора с очень малым содержанием поглотителя) образуется за счет значительной разницы в температурах кипения хладагента и поглотителя. Концентрированные пары хладагента поступают в промежуточный сосуд, где они охлаждаются холодной водой, налитой во внутренний сосуд, и конденсируются. Когда крепкий раствор почти весь выпарится, источник тепла от него отводится, а когда концентрированные пары хладагента сконденсируются в промежуточном сосуде, охлаждающая вода из внутреннего сосуда сливается. На этом период зарядки абсорбционного холодильника заканчивается. Внутренний сосуд наполняется продуктами, подлежащими хранению в охлажденном состоянии, и с этого времени начинается второй – рабочий период. В рабочий период концентрированный жидкий хладагент постепенно испаряется за счет тепла, поглощаемого из внутреннего сосуда. При этом температура во внутреннем сосуде понижается до определенного уровня, зависящего от количества теплопритоков во внутренний сосуд и от температуры кипения концентрированного хладагента.
Образующиеся в процессе постепенного испарения пары концентрированного хладагента поступают во внешний сосуд, где они поглощаются слабым раствором. Процесс абсорбции продолжается до тех пор, пока весь жидкий хладагент испарится, а раствор опять станет крепким. По продолжительности рабочий период (разрядка) абсорбционного холодильника длится в 8–10 раз больше периода зарядки.
Значительно большее распространение в быту получили абсорбционные холодильники непрерывного действия. Принцип работы их заключается в следующем.
Крепкий раствор постоянно нагревается до температуры кипения каким-либо источником тепла (электрическим, газовым и др.). Так как температура кипения хладагента значительно ниже температуры кипения растворителя (абсорбента), то в процессе выпаривания крепкого раствора из кипятильника выходят концентрированные пары хладагента (с небольшим количеством растворителя). На пути движения к конденсатору концентрированные пары хладагента проходят специальный теплообменный аппарат, называемый дефлегматором. В дефлегматоре происходит частичная конденсация концентрированных паров. При этом образовавшийся конденсат стекает в слабый раствор, выходящий из кипятильника, а более чистые от растворителя (более концентрированные) пары хладагента поступают в конденсатор. Высококонцентрированный жидкий хладагент из конденсатора поступает в испаритель, где он закипает при отрицательной температуре, отбирая тепло из холодильной камеры. Слабый раствор из кипятильника поступает в абсорбер, где он охлаждается окружающей средой до температуры начала абсорбции. Выходящие из испарителя пары хладагента также поступают в абсорбер, навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере происходит процесс поглощения (абсорбции) паров хладагента слабым раствором. При этом выделяется некоторое количество теплоты абсорбции (смешения) в окружающую среду. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор с помощью термонасоса подается в кипятильник.
