8.24. Схема абсорбційно-дифузійного побутового холодильника

До нагрівної труби 3, в якій міститься електронагрівник, приварено термосифон з камерою 1 та кип’ятильник 2. Між кип’ятильником та ребристим конденсатором 5 вмонтовано дефлегматор 6, ліва частина якого слугує ректифікатором.

У міцному водоаміачному розчині, що міститься у трубці термосифона, під час нагрівання електронагрівником починають утворюватися бульбашки пари аміаку. Завдяки цьому, парорідинна емульсія із термосифона надходить у кип’ятильник, де від нагрівання починає кипіти. Пари аміаку та частково води з кип’ятильника 2 поступають через ректифікатор, де ректифікуються утвореною тут флегмою, у дефлегматор 6, де очищуються від водяних парів за рахунок охолодження навколишнім середовищем. Чисті пари аміаку перетворюються у рідину в конденсаторі 5. З конденсатора рідкий аміак стікає у випарник 8, де кипить, відбираючи теплоту від охолоджуваного повітря. Пари аміаку, що утворюються, дифундують у пароводневу суміш. Пароводнева суміш через теплообмінник 9, де частково нагрівається, надходить в нижню частину абсорбера 7. Піднімаючись абсорбером пароводнева суміш з великим вмістом парів аміаку, втрачає їх, віддаючи слабкому водоаміачному розчину, що рухається їй назустріч. Втративши пари аміаку, водень через теплообмінник 9, де охолоджується, повертається у випарник.

Збагачена водоаміачна суміш із абсорбера збирається у ресивер міцного розчину 11. З акумулятора міцний розчин через теплообмінник 10, де частково нагрівається слабким розчином, що рухається з кип’ятильника в абсорбер, потрапляє у термосифон. Схема також має акумулятор водню 12, який слугує для регулювання робочого тиску в машині залежно від температури навколишнього повітря. При її зростанні, коли тиск стає недостатнім для конденсації, пари аміаку надходять у акумулятор, витісняючи водень у випарник та абсорбер, збільшуючи тим самим загальний тиск у системі.

8.5.3. Абсорбційні безнасосні холодильні машини періодичної дії

В абсорбційних машинах періодичної дії використовуються рідкі або тверді абсорбенти. Використовуються вони, як правило, в побутових холодильниках з газовим (на рідкому паливі) пальником чи з використанням сонячного випромінювання.

Принцип роботи найпростішої АХМ періодичної дії з рідким абсорбентом показано на рис.8.25. В посудині 1 знаходиться міцний водоаміачний розчин, який за рахунок підведення теплоти Q_h від гарячого джерела спочатку нагрівається, а потім кипить. Пара аміаку, яка утворюється в процесі кипіння направляється по трубі 2 в посудину 3, де конденсується. Теплота конденсації Q_к відводиться в навколишнє середовище (до води чи повітря), а рідкий аміак накопичується у посудині 3. Після того, як посудина 3 заповниться, припиняють обігрівання посудини 1 та охолодження посудини 3 і починають підводити до посудини 3 теплоту Q₀ від охолодного джерела, а від посудини 1 відводити теплоту Q_а до навколишнього середовища. Слабкий водоаміачний розчин, який отримано в процесі кипіння в посудині 1, внаслідок відведення теплоти Q_а починає поглинати пару аміаку, яка утворюється під час його

Рис.8.25. Принципова схема АХМ періодичної дії

кипіння у посудині 3. При цьому тиск у системі падає. Аміак кипить в посудині 3 при низькому тиску і при цьому відбирає теплоту від охолодного середовища при низькій температурі.

Перший період роботи машини, протягом якого з міцного розчину випаровується аміак і конденсується в посудині 3, називається періодом нагрівання або заряджання. Другий період – кипіння аміаку та поглинання його пари слабким розчином – називається періодом охолодження або розряджання.

За викладеним принципом роботи АХМ періодичної дії розроблені та створені холодильники різних типів: із системою ручного та автоматичного перемикання режимів, з гідравлічним затвором та ін. Якщо здійснювати обігрівання генератора газовим пальником, то за 1,5-2,5 години в конденсаторі АХМ можна накопичити аміак у кількості, достатній для роботи холодильника протягом 10-12 годин.

В АХМ, які охолоджуються водою з температурою 25ºС, та ректифікацією пари після генератора дійсне значення теплового коефіцієнта становить ζ=0,2-0,24, а ККД – 60%.

Використання твердого абсорбенту в холодильних машинах дозволяє отримати чисту робочу речовину в конденсаторі та випарнику без ректифікації. Така машина може бути лише періодичної дії. Принцип її роботи ґрунтується на тому, що поглинання твердим тілом пари деяких речовин має важливі особливості. Один моль CaCl₂ поглинає 1, 2, 4, 8 молей NH₃, утворюючи відповідні аміакати. Якщо процес протікає за постійної температури, то тиск не змінюється доти, доки CaCl₂ не поглине відповідну порцію аміаку, після чого відбувається стрибкоподібна зміна тиску до значення відповідного цьому аміакату (рис.8.26).

Рис.8.26. Ізотерми аміакату хлористого кальцію:

ψ– концентрація в молях NH₃ на моль CaCl₂

Під час нагрівання при тиску p=1,6 МПа та температурі 95ºС із з’єднання CaCl₂·8NH₃ до повного його переходу у з’єднання CaCl₂·4NH₃ аміак буде виділятися:

CaCl₂·8NH₃=4NH₃+CaCl₂·4NH₃.

Під час подальшого виділення аміаку підвищують температуру до значення, необхідного для перетворення з’єднання CaCl₂·4NH₃ у з’єднання CaCl₂·2NH₃. З’єднання CaCl₂·8NH₃ називають октааміакатом, CaCl₂·4NH₃ – тетрааміакатом. Для вказаних з’єднань існують залежності р=f(T):

для CaCl₂·8NH₃

, (8.90)

для CaCl₂·4NH₃

. (8.90)

Окрім аміакатів в АХМ періодичної дії використовують сілікогель SiO₂ з сірчистим ангідридом SO₂. Схема АХМ періодичної дії з твердим абсорбентом не відрізняється від схеми з рідким абсорбентом.