RU2443948C2

RU2443948C2 - Absorption refrigerator

Info

Publication number: RU2443948C2
Application number: RU2009147357/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Леонтьев (RU); Игорь Анатольевич Леонтьев; Юрий Михайлович Яшнов (RU); Юрий Михайлович ЯШНОВ
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн"
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-02-27
Also published as: RU2009147357A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: autonomous absorption refrigerator without moving units with a liquid absorbent comprises a generator with a source of heating of a coolant solution, a condenser, an absorber, an evaporator made as a closed reservoir, a thermal siphon with the source of heating, serially joined with a closed pipeline. The generator is equipped with additional sources of heating, one of which is solar radiation. The absorber is coupled with the evaporator by means of row of heat-insulated tubes distributed on the absorber and evaporator surface, through which the gaseous coolant arrives from the evaporator into the absorber.

EFFECT: improved efficiency and reduced dimensions of the refrigerator, operating with application of solar energy, higher reliability of the refrigerator in case of temporary power supply interruption, and capability to operate for a long time without power supply in sunny hot regions, even when the night temperature exceeds temperature of the cooled object.

19 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильникам абсорбционного типа, и может быть использовано для охлаждения помещении и регулировки их температурного режима в солнечных жарких регионах, а также найти применение в других областях техники.The invention relates to refrigeration, in particular to absorption type refrigerators, and can be used to cool the room and adjust their temperature in sunny hot regions, as well as find application in other areas of technology.

Ввиду отсутствия компрессоров, обеспечивающих принудительную и быструю циркуляцию хладагента по рабочему контуру, как это сделано в холодильниках компрессионного типа, эффективность абсорбционного холодильника невысока. Поэтому абсорбционные холодильники большой производительности являются громоздкими, что ограничивает область их применения.Due to the lack of compressors that provide forced and quick circulation of the refrigerant along the working circuit, as is done in compression type refrigerators, the efficiency of the absorption refrigerator is low. Therefore, high-performance absorption refrigerators are cumbersome, which limits their scope.

Известен абсорбционный холодильник, в котором для повышения производительности, увеличивают число контуров: вводят несколько генераторов, конденсаторов, испарителей и т.д. /RU 2044966 С1/.Known absorption refrigerator, in which to increase productivity, increase the number of circuits: introduce several generators, condensers, evaporators, etc. / RU 2044966 C1 /.

Недостатками этого холодильника являются громоздкость конструкции, растущая пропорционально числу контуров, и невысокая эффективность, так как она не зависит от числа контуров.The disadvantages of this refrigerator are the bulkiness of the structure, growing in proportion to the number of circuits, and low efficiency, since it does not depend on the number of circuits.

Известен абсорбционный холодильник для солнечных регионов, в котором электрическую энергию, необходимую для нагрева раствора хладагента в генераторе, получают от солнечных панелей /http://pics.livejournal.com/priroda su/pic/0016dpgg, 2009/.Known absorption refrigerator for solar regions, in which the electrical energy necessary to heat the refrigerant solution in the generator is obtained from solar panels / http://pics.livejournal.com/priroda su / pic / 0016dpgg, 2009 /.

Недостатками этого холодильника являются невысокая эффективность вследствие низкого кпд преобразования солнечной энергии в электрическую: ≈20% (косвенное использование солнечной энергии) и громоздкость из-за большой площади солнечных панелей.The disadvantages of this refrigerator are its low efficiency due to the low efficiency of converting solar energy into electrical energy: ≈20% (indirect use of solar energy) and cumbersome due to the large area of solar panels.

Известна идея холодильника, непосредственно использующего солнечную энергию, в котором резервуар генератора с нагреваемом раствором хладагента расположен в фокусе параболического зеркала, обеспечивающего концентрацию солнечных лучей на резервуаре /там же/.The idea of a refrigerator that directly uses solar energy is known, in which the reservoir of a generator with a heated refrigerant solution is located in the focus of a parabolic mirror, which ensures the concentration of sunlight on the tank / ibid /.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность его работы при прерывистом солнечном нагреве (облачность) вследствие быстрого охлаждения резервуара окружающим воздухом в отсутствие прямого солнечного нагрева и громоздкость устройства из-за больших размеров параболического зеркала.The disadvantages of this device are the low efficiency of its operation during intermittent solar heating (cloudiness) due to the rapid cooling of the reservoir by ambient air in the absence of direct solar heating and the bulkiness of the device due to the large size of the parabolic mirror.

Ближайшим техническим решением является абсорбционный холодильник без движущихся узлов с жидким абсорбентом, включающий генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара с патрубком для ввода жидкого хладагента, абсорбер, термосифон с источником нагрева и часть замкнутого трубопровода, соединяющего последовательно термосифон, генератор, конденсатор, патрубок для ввода жидкого хладагента (http://vivovoco.rsl.ru/vv/PAPERS/BIO/EINSTEIN.001/CHAPTER_6.HTM. 2009). Выходной патрубок испарителя использован для вывода газообразного хладагента, а оставшаяся часть замкнутого трубопровода соединяет последовательно этот патрубок, абсорбер и термосифон. Генератор снабжен одним источником нагрева раствора хладагента, функцию которого выполняет сетевой источник электроэнергии.The closest technical solution is an absorption refrigerator without moving nodes with a liquid absorbent, including a generator with a source of heating of the refrigerant solution, a condenser, an evaporator made in the form of a closed tank with a pipe for introducing liquid refrigerant, an absorber, a thermosyphon with a heating source and part of a closed pipeline connecting in series thermosiphon, generator, condenser, pipe for the introduction of liquid refrigerant (http://vivovoco.rsl.ru/vv/PAPERS/BIO/EINSTEIN.001/CHAPTER_6.HTM. 2009). The outlet pipe of the evaporator is used to remove gaseous refrigerant, and the remainder of the closed pipeline connects this pipe, absorber and thermosiphon in series. The generator is equipped with one source of heating of the refrigerant solution, the function of which is performed by the network source of electricity.

Недостатками этого устройства являются невысокая эффективность, громоздкость конструкции при его больших мощностях.The disadvantages of this device are the low efficiency, cumbersome design with its large capacities.

Технической задачей предложенного технического решения является создание автономного абсорбционного холодильника без движущихся узлов, способного работать в жарких странах с высокой производительностью.The technical task of the proposed technical solution is to create a self-contained absorption refrigerator without moving units, capable of working in hot countries with high productivity.

Техническим результатом предложенного технического решения являются повышение эффективности и уменьшение габаритов холодильника, работающего с использованием солнечной энергии.The technical result of the proposed technical solution is to increase the efficiency and reduce the size of the refrigerator using solar energy.

Кроме основного результата, предложенное техническое решение позволяет повысить надежность холодильника при временном отключении питания и работать длительное время без электрического питания в солнечных жарких регионах, даже когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта.In addition to the main result, the proposed technical solution allows to increase the reliability of the refrigerator during a temporary power outage and to work for a long time without electric power in hot sunny regions, even when the night temperature exceeds the temperature of the cooled object.

Технический результат достигается тем, что в известном абсорбционном холодильнике без движущихся узлов с жидким абсорбентом, включающем генератор с источником нагрева раствора хладагента, конденсатор, абсорбер, испаритель, выполненный в виде замкнутого резервуара, термосифон с источником нагрева, последовательно соединенные замкнутым трубопроводом, генератор снабжен дополнительными источниками нагрева, при этом, по крайней мере, одним из них является солнечное излучение, абсорбер сопряжен с испарителем посредством ряда распределенных по площади абсорбера и испарителя теплоизолированных трубок, через которые газообразный хладагент поступает из испарителя в абсорбер.The technical result is achieved by the fact that in the known absorption refrigerator without moving units with a liquid absorbent, including a generator with a heating source of a refrigerant solution, a condenser, an absorber, an evaporator made in the form of a closed tank, a thermosyphon with a heating source connected in series with a closed pipeline, the generator is equipped with additional heat sources, in which case at least one of them is solar radiation, the absorber is coupled to the evaporator through a series of distributed s area of the evaporator and the absorber thermally insulated pipes, through which gaseous refrigerant flows from the evaporator to the absorber.

Кроме того, в генераторе и/или испарителе расположен, по крайней мере, один замкнутый резервуар с веществом, поглощающим тепло.In addition, in the generator and / or evaporator is located at least one closed tank with a substance that absorbs heat.

Кроме того, в холодильник введен, по крайней мере, один термический модуль Пельтье (ТМП) и, по крайней мере, один из источников нагрева хладагента в генераторе выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод. При этом холодный вывод, по крайней мере, одного из ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.In addition, at least one Peltier thermal module (TMP) is introduced into the refrigerator, and at least one of the sources of heating of the refrigerant in the generator is made in the form of a hot outlet of the TMP, while the cold outlet of the TMP produces additional cold. In this case, the cold outlet of at least one of the TMP has thermal contact with the evaporator.

Кроме того, по крайней мере, один из источников нагрева термосифона выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом его холодный вывод производит дополнительный холод. При этом, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП имеет тепловой контакт с испарителем.In addition, at least one of the sources of heating of the thermosyphon is made in the form of a hot outlet of TMP, while its cold outlet produces additional cold. At the same time, at least one of the cold ends of the TMP has thermal contact with the evaporator.

Кроме того, температура плавления вещества в замкнутом резервуаре в испарителе ниже температуры охлаждаемого объекта, но выше рабочей температуры испарителя.In addition, the melting point of a substance in a closed tank in the evaporator is lower than the temperature of the cooled object, but higher than the operating temperature of the evaporator.

Кроме того, температура плавления вещества в замкнутом резервуаре генератора находится в диапазоне рабочих температур генератора.In addition, the melting point of the substance in the closed reservoir of the generator is in the range of operating temperatures of the generator.

Кроме того, конденсатор и отрезок трубопровода, соединяющего генератор с конденсатором, защищены от солнечных лучей экраном, а конденсатор имеет радиатор охлаждения.In addition, the condenser and the length of the pipeline connecting the generator to the capacitor are protected from sunlight by a screen, and the condenser has a cooling radiator.

Кроме того, в одном из частных случаев генератор выполнен в виде резервуара, сформированного внутренней и внешней оболочками, при этом верхние части обеих оболочек формируют замкнутую вакуумную полость, а остальное пространство между оболочками заполнено теплоизолирующим материалом, при этом внутренняя оболочка образует емкость для раствора хладагента, при этом внешняя сторона верхней части внутренней оболочки имеет высокую степень черноты в видимом и инфракрасном частях спектра и низкую - в дальней инфракрасной части спектра, на внутренней стороне верхней части внутренней оболочки установлен радиатор, снабженный массивным телом, размещенным у дна внутренней оболочки; в генераторе расположен, по крайней мере, один замкнутый резервуар с веществом, эффективно поглощающим тепло, и ультразвуковой источник.In addition, in one of the special cases, the generator is made in the form of a reservoir formed by the inner and outer shells, while the upper parts of both shells form a closed vacuum cavity, and the rest of the space between the shells is filled with insulating material, while the inner shell forms a tank for the refrigerant solution, the outer side of the upper part of the inner shell has a high degree of blackness in the visible and infrared parts of the spectrum and low in the far infrared part of the spectrum, on the inside renney side of the upper portion of the inner shell has a heatsink provided with a massive body, placed at the bottom of the inner shell; in the generator there is at least one closed reservoir with a substance that effectively absorbs heat, and an ultrasonic source.

Кроме того, по крайней мере, один из источников нагрева генератора, выполненного в виде вышеуказанной конструкции, и/или термосифона выполнен в виде горячего вывода ТМП, при этом холодный вывод ТМП производит дополнительный холод; при этом, по крайней мере, один из холодных выводов ТМП приведен в тепловой контакт с испарителем.In addition, at least one of the sources of heating of the generator, made in the form of the above design, and / or thermosiphon is made in the form of a hot outlet TMP, while the cold terminal TMP produces additional cold; in this case, at least one of the cold outputs of the TMP is brought into thermal contact with the evaporator.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная блок-схема абсорбционного холодильника целиком и отдельно на фиг.2 - конструкция генератора, а на фиг.3 - конструкция испарителя с абсорбером. На фиг.4 показана блок-схема варианта холодильника, в котором нагревателем генератора является горячий вывод ТМП. На фиг.5 - вариант конструкции холодильника для охлаждения помещений.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a schematic block diagram of an absorption refrigerator in its entirety and separately, in Fig. 2, a generator design, and Fig. 3, a design of an evaporator with an absorber. Figure 4 shows a block diagram of a variant of the refrigerator, in which the generator heater is the hot output of the TMP. Figure 5 is a variant of the design of the refrigerator for cooling the premises.

Пример реализации устройства в первом предпочтительном частном случае выглядит следующим образом (фиг.1).An example implementation of the device in the first preferred particular case is as follows (figure 1).

Генератор 1 выполнен в виде резервуара для нагрева раствора хладагента и имеет источник нагрева, использующий солнечное излучение 2. Конденсатор 3 выполнен в виде резервуара для конденсации газообразного хладагента, поступающего из генератора 1. Испаритель 4 выполнен в виде замкнутого резервуара большой площади поверхности с патрубком для ввода жидкого хладагента 5 из конденсатора и ряда распределенных по площади испарителя теплоизолированных трубок для вывода газообразного хладагента 6. Абсорбер 7 выполнен в виде замкнутого резервуара большой площади, связанный с испарителем трубками 6. Термосифон 8 с источником нагрева 9 выполнен в виде вертикально расположенной колонны. Трубопровод 10, предназначенный для непрерывной циркуляции хладагента, соединяет последовательно генератор 1, конденсатор 3, входной патрубок 5 испарителя 4, абсорбер 7, термосифон 8 и генератор 1 в замкнутый контур. Дополнительный трубопровод 11 соединяет генератор 1 с абсорбером 7.The generator 1 is made in the form of a tank for heating the refrigerant solution and has a heating source using solar radiation 2. The condenser 3 is made in the form of a tank for condensing gaseous refrigerant coming from the generator 1. The evaporator 4 is made in the form of a closed tank with a large surface area with a nozzle for input liquid refrigerant 5 from the condenser and a number of thermally insulated tubes distributed over the evaporator area to withdraw gaseous refrigerant 6. The absorber 7 is made in the form of a closed tank a large area associated with the evaporator tubes 6. Thermosiphon 8 with a heating source 9 is made in the form of a vertically arranged column. The pipeline 10, designed for continuous circulation of the refrigerant, connects in series the generator 1, the condenser 3, the inlet pipe 5 of the evaporator 4, the absorber 7, the thermosyphon 8 and the generator 1 in a closed loop. An additional pipe 11 connects the generator 1 with the absorber 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе источника нагрева 2 выделяемое им тепло нагревает в генераторе 1 раствор хладагента, например, водоаммиачный раствор. Выделяемый при нагреве из раствора газообразный хладагент (аммиак) по трубопроводу 10 поступает в конденсатор 3, где конденсируется. Из конденсатора 3 жидкий хладагент по трубопроводу 10 поступает через вводной патрубок 5 в испаритель 4, где испаряется, выделяя холод (поглощая тепло), и понижает температуру испарителя. Пары хладагента по трубкам 6 поступают в абсорбер 7, где поглощаются слабым раствором хладагента, делая его насыщенным. Насыщенный раствор хладагента из абсорбера 7 по трубопроводу 10 с помощью термосифона 8 подается в генератор 1. Для сохранения баланса объема раствора в генераторе и ванне слабый раствор хладагента из генератора 1 по трубопроводу 11 возвращается в абсорбер 7. Кроме источника нагрева, использующего солнечное излучение, может быть использован любой известный источник энергии.When the heat source 2 is operating, the heat generated by it heats the refrigerant solution in the generator 1, for example, an ammonia-water solution. The gaseous refrigerant (ammonia) released during heating from the solution passes through the pipeline 10 to the condenser 3, where it condenses. From the condenser 3, the liquid refrigerant through the pipe 10 enters through the inlet pipe 5 to the evaporator 4, where it evaporates, releasing cold (absorbing heat), and lowers the temperature of the evaporator. The vapor of the refrigerant through the tubes 6 enters the absorber 7, where it is absorbed by a weak solution of the refrigerant, making it saturated. A saturated refrigerant solution from the absorber 7 is piped 10 through a thermosiphon 8 to the generator 1. To maintain a balance of the volume of the solution in the generator and the bath, a weak refrigerant solution from the generator 1 through the pipe 11 is returned to the absorber 7. In addition to the heat source using solar radiation, any known energy source can be used.

Генератор 1 с источником нагрева 2, непосредственно использующий солнечное излучение фиг.2, выполнен в виде резервуара 12, сформированного внутренней оболочкой 13, выполненной из теплопроводящего материала, например металла, алюминия. Внешняя оболочка состоит из двух частей: прозрачной для солнечных лучей части 14, например стекла, и формоустойчивой части 15, например, из металла. Оболочка 14 вместе с ближайшей частью внутренней оболочкой формируют сплошную вакуумную полость 16. Остальной пространство 17 между внешней и внутренней оболочкой заполнено теплоизолирующим материалом, например пробковой крошкой. Резервуар 12 имеет патрубок 18 для ввода концентрированного раствора хладагента и патрубки 19 и 20 для вывода газообразного хладагента и слабо концентрированного раствора соответственно.The generator 1 with a heating source 2, directly using the solar radiation of figure 2, is made in the form of a reservoir 12 formed by an inner shell 13 made of a heat-conducting material, such as metal, aluminum. The outer shell consists of two parts: a part 14, transparent for sunlight, for example glass, and a form-resistant part 15, for example, metal. The shell 14 together with the closest part of the inner shell form a continuous vacuum cavity 16. The remaining space 17 between the outer and inner shell is filled with heat-insulating material, such as cork chips. The tank 12 has a nozzle 18 for introducing a concentrated refrigerant solution and nozzles 19 and 20 for withdrawing a gaseous refrigerant and a weakly concentrated solution, respectively.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

Его заполняют раствором хладагента и устанавливают так, чтобы полость 16 была ориентирована на Солнце. Солнечные лучи свободно проходят сквозь вакуумную полость 16 и хорошо поглощаются принадлежащей ей внутренней частью оболочки, которая передает тепло раствору хладагента. Конструкция позволяет минимизировать потери тепла и сохраняет температуру, поскольку процесс остывания сильно замедлен. Во-первых, сквозь теплоизолирующий материал тепло плохо передается от жидкости к внешней оболочке. Во-вторых, отвод тепла сквозь вакуумную полость 16 происходит излучением, а вследствие низкой температуры раствора хладагента, не более 200°С, и малой степени черноты ε≈0.01 внешней стороны внутренней оболочки, принадлежащей полости, минимален.It is filled with a refrigerant solution and set so that the cavity 16 is oriented to the Sun. The sun's rays freely pass through the vacuum cavity 16 and are well absorbed by its internal part of the shell, which transfers heat to the refrigerant solution. The design allows to minimize heat loss and maintains temperature, because the cooling process is greatly slowed down. Firstly, through heat-insulating material, heat is poorly transferred from the liquid to the outer shell. Secondly, heat removal through the vacuum cavity 16 occurs by radiation, and due to the low temperature of the refrigerant solution, not more than 200 ° C, and a small degree of blackness ε≈0.01 of the outer side of the inner shell belonging to the cavity, is minimal.

Испаритель 4 с абсорбером 7 показаны на фиг.3.An evaporator 4 with an absorber 7 is shown in FIG.

Испаритель работает следующим образом. Поступающий из конденсатора через вводной патрубок 5 в испаритель жидкий хладагент испаряется, поглощая тепло. По теплоизолированным трубкам 6 газообразный хладагент поступает из испарителя 4 в абсорбер 7. Слабо концентрированный раствор хладагента поступает из генератора 1 в абсорбер 7, где поглощает газообразный хладагент, пришедший из испарителя 4. Использование ряда трубок 6 не накладывает ограничений на пространственное расположение испарителя и абсорбера относительно друг друга, например, абсорбер может быть расположен выше испарителя, что невозможно в прототипе и известных схемах абсорбционных холодильников. Кроме того, испаритель и абсорбер могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга, использование большого количества трубок 6 сохраняет высокую скорость прокачки газообразного хладагента из испарителя в абсорбер.The evaporator operates as follows. The liquid refrigerant coming from the condenser through the inlet 5 to the evaporator evaporates, absorbing heat. Through thermally insulated tubes 6, gaseous refrigerant flows from the evaporator 4 to the absorber 7. A weakly concentrated refrigerant solution flows from the generator 1 to the absorber 7, where it absorbs the gaseous refrigerant coming from the evaporator 4. The use of a number of tubes 6 does not impose restrictions on the spatial arrangement of the evaporator and absorber relative to each other, for example, the absorber can be located above the evaporator, which is impossible in the prototype and known schemes of absorption refrigerators. In addition, the evaporator and the absorber can be located at a considerable distance from each other, the use of a large number of tubes 6 maintains a high rate of pumping of gaseous refrigerant from the evaporator to the absorber.

Эффективность устройства повышается, так как уменьшается расход электроэнергии вследствие непосредственного использования солнечного излучения и уменьшения тепловых потерь.The efficiency of the device is increased, as the energy consumption is reduced due to the direct use of solar radiation and reduce heat loss.

Габариты устройства по сравнению с прототипом уменьшаются вследствие больших возможностей пространственного взаиморасположения абсорбера и испарителя относительно друг друга.The dimensions of the device compared with the prototype are reduced due to the great spatial spatial arrangement of the absorber and the evaporator relative to each other.

Для уменьшения тепловых потерь в генераторе за счет излучения нагреваемого тела часть внутренней оболочки, принадлежащая полости 15, покрыта материалом с высокой степенью черноты в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра и низкой в диапазоне больших длин волн, например, выше 5 мкм.To reduce heat loss in the generator due to the radiation of the heated body, the part of the inner shell belonging to the cavity 15 is coated with a material with a high degree of blackness in the visible and near infrared spectral ranges and low in the range of large wavelengths, for example, above 5 μm.

Для более эффективного нагрева жидкости в резервуаре часть внутренней оболочки, принадлежащей полости 16 и обращенной внутрь резервуара, выполнена в виде радиатора 21, при этом для более эффективного нагрева жидкости радиатор 21 снабжен массивным телом 22, располагающимся у дна резервуара, что формирует в ней конвекционные потоки.For more efficient heating of the liquid in the tank, part of the inner shell belonging to the cavity 16 and facing the inside of the tank is made in the form of a radiator 21, while for more efficient heating of the liquid, the radiator 21 is equipped with a massive body 22 located at the bottom of the tank, which forms convection flows in it .

В качестве дополнительного источника нагрева 2 генератора 1 для повышения эффективности устройства при недостаточном солнечном излучении используют горячий вывод 23 термического модуля Пельтье (ТМП) 24, например Frost-73, при этом его холодный вывод 25 вырабатывает дополнительный холод, который можно непосредственно использовать для дополнительного охлаждения объекта 26, разместив этот вывод внутри него, или для охлаждения испарителя 4, приведя с ним в тепловой контакт вывод 25, фиг.4.As an additional source of heating, 2 generators 1 to increase the efficiency of the device in case of insufficient solar radiation, use the hot terminal 23 of the Peltier thermal module (TMP) 24, for example Frost-73, while its cold terminal 25 produces additional cold, which can be directly used for additional cooling object 26, placing this terminal inside it, or for cooling the evaporator 4, bringing terminal 25 with it into thermal contact, Fig. 4.

Повышение эффективности устройства можно обосновать следующим образом.Improving the efficiency of the device can be justified as follows.

Эффективность охлаждения определяется через холодильный коэффициент r, равный отношению вырабатываемого «холода» q(Вт) к затрачиваемой электрической мощности w(Вт), r=q/w /http://www.kryotherm.ru 09.07.2009/.The cooling efficiency is determined through the refrigeration coefficient r, equal to the ratio of the generated “cold” q (W) to the consumed electric power w (W), r = q / w / http://www.kryotherm.ru 07.07.2009 /.

Рассчитаем холодильный коэффициент предложенного устройства и сравним его с холодильным коэффициентом прототипа.Calculate the refrigeration coefficient of the proposed device and compare it with the refrigeration coefficient of the prototype.

Пусть ТМП 24 потребляет электрическую мощность w₁ и вырабатывает холод q₁. Тогда горячий вывод 23 ТМП выделяет тепло мощностью q₁+w₁, которое идет на нагрев генератора 1, заменяя электрическую мощность его собственного нагревателя 2, если бы был таковой. Получив это тепло, генератор 1, конденсатор 3, испаритель 4, работая в режиме абсорбционного холодильника, вырабатывают холод q₂. Холодильный коэффициент предложенного устройства равенLet TMP 24 consume electrical power w ₁ and generate cold q ₁ . Then the hot terminal 23 of the TMP releases heat with a power of q ₁ + w ₁ , which goes to heat the generator 1, replacing the electric power of its own heater 2, if it were. Having received this heat, the generator 1, the condenser 3, the evaporator 4, working in the absorption refrigerator mode, produce cold q ₂ . The refrigeration coefficient of the proposed device is equal to

r_y=(q₁+q₂)/w₁.r _y = (q ₁ + q ₂ ) / w ₁ .

Холодильный коэффициент абсорбционного холодильника с тем же произведенным холодом q₂ был бы равенThe refrigeration coefficient of an absorption refrigerator with the same cold produced q ₂ would be equal to

r_A=q₂/(w₁+q₁).r _A = q ₂ / (w ₁ + q ₁ ).

Сравнение холодильных коэффициентов показывает, что он всегда больше у предложенного устройства r_y.A comparison of the refrigeration coefficients shows that it is always greater than the proposed device r _y .

Кроме того, при той же потребляемой электрической мощности w₁ вырабатываемый в устройстве холод возрастает до q₁+q₂. Следовательно, производительность устройства увеличивается.In addition, with the same consumed electric power w ₁ , the cold generated in the device rises to q ₁ + q ₂ . Therefore, the performance of the device increases.

Для повышения эффективности устройства в качестве источника нагрева 9 термосифона 8 используют горячий вывод ТМП, а его холодный вывод вырабатывает дополнительный холод, который можно непосредственно использовать для дополнительного охлаждения объекта 26 или для охлаждения испарителя 4.To increase the efficiency of the device, the TMP hot outlet is used as the heating source 9 of the thermosyphon 8, and its cold outlet generates additional cold, which can be directly used to further cool the object 26 or to cool the evaporator 4.

Схема включения ТМП и доказательство эффективности его использования аналогично приведенному выше доказательству использования ТМП применительно к генератору.The inclusion scheme of TMP and the proof of the effectiveness of its use is similar to the above proof of the use of TMP in relation to the generator.

Для повышения надежности устройства при временном отключении питания и для его работы длительное время без электрического питания в солнечных, жарких регионах, когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта, в испаритель введен замкнутый резервуар 27 с веществом, эффективно поглощающим тепло (фиг.3). Например, вещество с большой энергией плавления и температурой плавления ниже температуры охлаждаемого объекта, но выше рабочей температуры испарителя.To improve the reliability of the device during a temporary power outage and for its operation for a long time without electric power in sunny, hot regions, when the night temperature exceeds the temperature of the cooled object, a closed tank 27 with a substance that effectively absorbs heat is introduced into the evaporator (Fig. 3). For example, a substance with a high melting energy and a melting point is lower than the temperature of the cooled object, but higher than the operating temperature of the evaporator.

В обычном режиме работы холодильника вещество, затвердевая, будет выделять тепло, которое компенсируется работой холодильника. При временном отключении питания холодильника процесс пойдет в обратном направлении: затвердевшее вещество начнет плавиться, эффективно поглощая тепло и поддерживая температуру постоянной. Время работы холодильника в таком режиме определяется массой вещества и, если она достаточна, то это позволит поддерживать низкую температуру объекта длительное время.In the normal operation of the refrigerator, the solidified substance will generate heat, which is compensated by the operation of the refrigerator. When the refrigerator’s power is temporarily turned off, the process will go in the opposite direction: the hardened substance will begin to melt, effectively absorbing heat and keeping the temperature constant. The operating time of the refrigerator in this mode is determined by the mass of the substance and, if it is sufficient, this will allow maintaining the object’s low temperature for a long time.

Для повышения надежности устройства при временном отключении питания и для его работы длительное время без электрического питания в солнечных жарких регионах, когда ночная температура превышает температуру охлаждаемого объекта, в генератор введен замкнутый резервуар 28 с веществом, эффективно поглощающим тепло (фиг.2). Например, вещество с большой энергией плавления и температурой плавления приблизительно равной рабочей температуре генератора.To improve the reliability of the device during a temporary power outage and for its operation for a long time without electric power in sunny hot regions, when the night temperature exceeds the temperature of the cooled object, a closed tank 28 with a substance that effectively absorbs heat is introduced into the generator (Fig. 2). For example, a substance with a high melting energy and a melting point approximately equal to the operating temperature of the generator.

В обычном режиме работы холодильника вещество, плавясь, будет аккумулировать тепло, которое компенсируется работой нагревателя генератора. При временном отключении питания холодильника процесс пойдет в обратном направлении: расплавленное вещество начнет затвердевать, эффективно выделяя тепло и поддерживая температуру постоянной. Время работы холодильника в таком режиме определяется массой вещества и, если она достаточна, то это позволит поддерживать низкую температуру объекта длительное время.In the normal operation of the refrigerator, the substance, when melted, will accumulate heat, which is compensated by the operation of the generator heater. When the refrigerator’s power is temporarily turned off, the process will go in the opposite direction: the molten substance will begin to solidify, effectively generating heat and keeping the temperature constant. The operating time of the refrigerator in this mode is determined by the mass of the substance and, if it is sufficient, this will allow maintaining the object’s low temperature for a long time.

Повышение надежности устройства при отключении источника питания происходит вследствие поглощения/выделения тепла веществом в резервуаре ванны/генератора, т.е. холодильник и в этом режиме сохраняет свои функции.Improving the reliability of the device when turning off the power source occurs due to the absorption / release of heat by the substance in the tank of the bath / generator, i.e. refrigerator and in this mode retains its functions.

Такой холодильник особенно эффективен при работе в пустынях, когда источником нагрева генератора является солнечные лучи. В ночное время, если температура окружающей среды выше рабочей температуры объекта, то запасенный в веществе холод позволит охлаждать объект.Such a refrigerator is especially effective when working in deserts, when the source of heating the generator is the sun's rays. At night, if the ambient temperature is higher than the working temperature of the object, then the cold stored in the substance will allow cooling of the object.

Вариант конструкции устройства для охлаждения помещений в солнечных пустынных регионах показан на фиг.5.A design variant of a device for cooling rooms in sunny desert regions is shown in FIG. 5.

Генератор 1, использующий солнечное излучение в качестве источника нагрева 2, вместе с конденсатором 3 с радиатором охлаждения 29, абсорбером 7 и частью термосифона 8 расположены вне помещения, например на его крыше. Для повышения эффективности работы устройства конденсатор 3 с радиатором охлаждения 29 и подходящий к нему от генератора 1 трубопровод 10 и абсорбер 7 защищены от прямых солнечных лучей специальным отражающим экраном 30. Для повышения эффективности устройства термосифон 8 и часть трубопровода 10, соединяющая его с генератором 1, приведены в тепловой контакт с трубопроводом 11, по которому слабый, но горячий раствор хладагента возвращается в абсорбер 7. В испарителе 4 размещены резервуары 27 с веществом, эффективно поглощающим тепло. Аналогичные резервуары 28 с веществом, эффективно поглощающим тепло, размещены в генераторе 1. Для формирования конвективных потоков в помещении 26 испаритель 4 выполнен с отверстиями 32, что позволяет снимать тепло с его верхней и нижней стороны, и расположен внутри помещения, у его потолка. В предложенном устройстве холод непосредственно передается от стенок испарителя в окружающее его пространство - к охлаждаемому объекту, поэтому устройство может эффективно охлаждать помещения.A generator 1 using solar radiation as a heating source 2, together with a condenser 3 with a cooling radiator 29, an absorber 7 and part of a thermosyphon 8 are located outdoors, for example, on its roof. To increase the efficiency of the device, the condenser 3 with the cooling radiator 29 and the pipeline 10 and the absorber 7 suitable for it from the generator 1 are protected from direct sunlight by a special reflective screen 30. To increase the efficiency of the device, the thermosyphon 8 and the part of the pipeline 10 connecting it to the generator 1, are brought into thermal contact with the pipeline 11, through which a weak but hot refrigerant solution is returned to the absorber 7. In the evaporator 4 there are tanks 27 with a substance that effectively absorbs heat. Similar reservoirs 28 with a substance that effectively absorbs heat are placed in the generator 1. For the formation of convective flows in room 26, the evaporator 4 is made with holes 32, which allows heat to be removed from its upper and lower sides, and is located indoors, near its ceiling. In the proposed device, the cold is directly transferred from the walls of the evaporator to the space surrounding it — to the object being cooled, so the device can effectively cool the rooms.

Для интенсификации выделения газообразного хладагента из его раствора в генератор введен ультразвуковой источник 31 (фиг.2).To intensify the evolution of gaseous refrigerant from its solution, an ultrasonic source 31 is introduced into the generator (Fig. 2).

Днем, используя солнечное излучение, устройство функционирует как абсорбционный холодильник, работа которого целиком и его узлов описана выше, фиг.1-3. Кроме охлаждения помещения 26 холодильник днем накапливает холод/тепло, аккумулируя их в резервуарах 27/28. Ночью они заставляют работать холодильник по схемам, описанным выше.During the day, using solar radiation, the device functions as an absorption refrigerator, the operation of which as a whole and its components is described above, Fig.1-3. In addition to cooling room 26, the refrigerator accumulates cold / heat during the day, accumulating them in tanks 27/28. At night, they make the refrigerator work according to the schemes described above.

Таким образом, предлагаемая конструкция холодильника обеспечивает достижение заявленного технического результата во всех вариантах исполнения.Thus, the proposed design of the refrigerator ensures the achievement of the claimed technical result in all versions.

Claims

1. A stand-alone absorption refrigerator without moving units with a liquid absorbent, including a generator with a source of heating of a refrigerant solution, a condenser, an absorber, an evaporator made in the form of a closed tank, a thermosyphon with a heating source, connected in series with a closed pipeline, characterized in that the generator is equipped with additional sources heating, while at least one of them is solar radiation, the absorber is coupled to the evaporator through a series of absorbed of the evaporator and thermally insulated tubes through which gaseous refrigerant flows from the evaporator to the absorber.

2. The refrigerator according to claim 1, characterized in that in the generator and / or evaporator is located at least one closed reservoir with a substance that absorbs heat.

3. The refrigerator according to claim 2, characterized in that the melting point of the substance in the evaporator is lower than the temperature of the cooled object, but higher than the operating temperature of the evaporator.

4. The refrigerator according to claim 2, characterized in that the melting point of the substance in the generator is in the range of its operating temperatures.

5. The refrigerator according to claim 1, characterized in that the condenser and the pipe segment connecting the generator to the capacitor are protected from sunlight by a sun screen, while the condenser has a cooling radiator.

6. The refrigerator according to claim 1, characterized in that at least one Peltier thermal module (TMP) is introduced into it and at least one of the sources of heating of the refrigerant in the generator is made in the form of a hot outlet of the TMP, while the cold TMP output produces additional cold.

7. The refrigerator according to claim 6, characterized in that the cold outlet of at least one of the TMP has thermal contact with the evaporator.

8. The refrigerator according to claim 1, characterized in that at least one of the sources of heating of the thermosiphon is made in the form of a hot outlet TMP, while its cold outlet produces additional cold.

9. The refrigerator according to claim 8, characterized in that at least one of the cold ends of the TMP has thermal contact with the evaporator.

10. The refrigerator according to claim 1, characterized in that at least one of the TMP and at least one of the sources of heating of the refrigerant in the generator and one of the sources of heating of the thermosiphon are made in the form of hot leads of the TMP, when this cold outputs TMP produce additional cold.

11. The refrigerator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the generator is made in the form of a tank formed by inner and outer shells, while the upper parts of both shells form a closed vacuum cavity, and the rest of the space between the shells is filled with a heat insulating substance, while the inner shell forms a cavity for the refrigerant solution.

12. The refrigerator according to claim 11, characterized in that the upper part of the outer side of the inner shell has a high degree of blackness in the visible and infrared parts of the spectrum and low in the far infrared part.

13. The refrigerator according to claim 11, characterized in that a radiator is installed on the inner side of the upper part of the inner shell.

14. The refrigerator according to item 13, wherein the radiator is equipped with a massive body located at the bottom of the inner shell.

15. The refrigerator of claim 11, characterized in that at least one TMP and at least one of the generator heat sources and one of the thermosiphon heat sources are made in the form of TMP hot leads, while cold TMP leads produce extra cold.

16. The refrigerator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one TMP is introduced into it and at least one of the generator heat sources is made in the form of a hot outlet of said TMP, with a cold outlet of TMP produces extra cold.

17. The refrigerator according to claim 16, characterized in that the hot outlet of at least one of the TMP serves as a heat source for the thermosiphon, while the cold outlet of the TMP produces additional cold.

18. The refrigerator according to claim 17, characterized in that at least one of the cold ends of the TMP has thermal contact with the evaporator.

19. The refrigerator according to claim 1, characterized in that an ultrasonic source is introduced into the generator.