Холодильники абсорбційного типу

Реферат

з дисципліни: "Холодильна техніка і технологія"

на тему: "Холодильники абсорбційного типу"

Білгород 2009

1. Загальні відомості

Побутові холодильники абсорбційного типу призначені для короткочасного зберігання швидкопсувних харчових продуктів та отримання харчового льоду.

Вітчизняна промисловість випускає холодильники абсорбції обсягом від 30 до 200 дм3 (л) і споживаної потужністю від 75 до 200 Вт (табл. 1.).

Таблиця 1. Технічні характеристики холодильників абсорбційного типу

Таблиця 1. (Продовження)

Особливістю холодильників абсорбційного типу є безшумність роботи, відсутність запірних вентилів і рухомих частин, що збільшує його довговічність.

Однак у порівнянні з компресійними холодильниками абсорбційні мають ряд недоліків. Оскільки нагрівач постійно або циклічно включений в електромережу, експлуатація абсорбційного електрохолодільніка обходиться дорожче компресійного, включаються в мережу періодично.

Продуктивність абсорбційних холодильників значно нижче компресійних, процес охолодження і отримання низької (мінусовій) температури в абсорбційних холодильниках протікає значно повільніше і досягається температура значно довше, ніж в компресійних холодильниках.

Останнім часом розроблені нові моделі холодильників абсорбції з агрегатом, який створює більш низькі температури в низькотемпературному відділенні. Так, у низькотемпературному відділенні холодильника «Кристал 9» температура мінус 18 ° С.

Свою назву холодильники абсорбційного типу одержали від того, що відбувається в них процесу абсорбції, тобто поглинання рідким чи твердим поглиначем парів холодоагенту, що утворюються у випарнику. Холодоагентом служить аміак. Пари аміаку поглинаються водою з утворенням при цьому водоаміачного розчину.

Аміак (NНз) - безбарвний газ з дуже різким характерним запахом, легко розчиняться у воді. Розчин має лужну реакцію, на цьому заснований досить простий спосіб виявлення витоку із системи хладоагрегата газоподібного аміаку: посиніння змоченою водою лакмусового папірця в парах, що містять аміак.

Компонентами розчину для заповнення холодильного агрегату є: холодоагент - аміак, абсорбент - бідистилят води, інгібітор - діохромат натрій, інертний газ - водень. Кількість водоаміачного розчину для заповнення холодильного агрегату становить 350-750 см ^3, концентрація аміаку в водоаміачного розчині 4-36% (за масою).

Агрегат наповнений водоаміачного розчином і воднем під тиском 1,47-1,96 МПа. Водень інертний і не вступає в хімічну реакцію з аміаком.

Призначення водню - створення протитиску аміачному пару. Водень подається в конденсатор з меншим тиском, ніж тиск аміачного пари до його конденсації.

Для запобігання внутрішньої поверхні труб холодильного агрегату від корозії в розчин вводять хромат натрію (Na ₂ CrO ₄₎ у кількості приблизно 2% маси заряду. Водоаміачного розчин готують, змішуючи аміак з дистильованою водою подвійної перегонки.

Холодильний агрегат розташований на задній стінці холодильної шафи, випарник - усередині холодильної камери.

Потужність охолодження агрегату абсорбційної-дифузійного типу 20-30 ккал / ч.

2. Холодильний агрегат

Холодильний агрегат абсорбційної-дифузійного дії виготовлений з безшовних труб, з'єднаних газовим зварюванням. Основні вузли агрегату:

• генератор - вироблення аміачного пари і підйом слабкого розчину на висоту зливу в абсорбер;

• конденсатор - конденсація парів аміаку;

• випарник - випаровування рідкого аміаку з утворенням холоду;

• абсорбер - поглинання пари аміаку водоаміачного розчином (процес абсорбції);

• електронагрівач - нагрівання водоаміачного розчину в генераторі.

Принцип роботи холодильного агрегату абсорбційного типу полягає в наступному. Концентрований розчин постійно нагрівається в кип'ятильнику 1 (рис. 1.) До температури кипіння будь-яким джерелом тепла (електричним, газовим і т.д.).

Рис. 1. Схема холодильного агрегату абсорбційного типу:

1 - кип'ятильник: 2 - дефлегматор: 3 - конденсатор: 4 - випарник; 5 - абсорбер

Тому що температура кипіння холодоагенту значно нижче температури кипіння розчинника абсорбенту), то в процесі випарювання концентрованого розчину з кип'ятильника виходять концентровані пари хладагента з невеликою кількістю розчинника. На шляху руху до конденсатора концентровані пари хладагента проходять спеціальний теплообмінний апарат (дефлегматор 2), в якому відбувається часткова конденсація концентрованих парів. При цьому утворився конденсат стікає в слабкий розчин, що входить з кип'ятильника, а більш концентровані пари хладагента надходять в конденсатор 3. Висококонцентрований рідкий холодоагент з конденсатора надходить у випарник 4, де він закипає при негативній температурі, відбираючи тепло з холодильної камери. Слабкий розчин з кип'ятильника надходить в абсорбер 5 і охолоджується навколишнім середовищем до температури початку абсорбції. Вихідні з випарника пари хладагента також надходять у абсорбер назустріч рухається охолодженого слабкому розчину. У абсорбері відбувається процес поглинання (абсорбції) парів холодоагенту слабким розчином. При цьому виділяється певна кількість теплоти абсорбції (змішування) у навколишнє середовище утворився в абсорбері концентрований розчин термонасосом передається в кип'ятильник.

Циркуляція розчину і хладагента здійснюється безперервно, поки працюють кип'ятильник і термонасос, обігріваються одним джерелом тепла. Таким чином, в абсорбційному холодильному агрегаті безперервної дії роль всмоктуючої частини механічного компресора виконується абсорбером, а нагнітальної - термонасосом.

Для підвищення ефективності холодильного циклу абсорбційної холодильної машини використовують також теплообмінники рідинні і парові, які скорочують непродуктивні втрати тепла.

Рис. 2. Електронагрівач:

а - пристрій: 1 - металева гільза; 2 - ніхромовий спіраль; 3 - пісок, 4 - втулка спіралі; 5 - порцелянові намиста;

б - схема включення

Електронагрівач холодильного агрегату виготовлений з ніхромового дроту сплаву Х20н80 Н 1-0.25, 0 0,25, завитий в спіраль 2 (рис. 2, а) з нанизаними на неї фарфоровими втулками 4. Спіраль вставлена ​​у металеву гільзу 1, виготовлену з труби. Вільний простір між втулками спіралі і внутрішньою поверхнею гільзи заповнено піском 3. Довжина гільзи 200-250 мм, діаметр 20-25 мм. З одного боку гільза наглухо закрита. У відкриту частину гільзи вкладений нагрівальний елемент, розташований на ділянці завдовжки 150 мм, від країв гільзи він знаходиться на відстані 5 мм. Через ковпачок з отворами кінці спіралі, ізольовані фарфоровими бусами 5, виведені з металевої гільзи. Кінці спіралі приєднуються до перемикача потужності або до терморегулятора.

У залежності від обсягу холодильника електронагрівачі розрізняються до потужності, кількості ступенів - 1,2 або 3 (рис. 2, б), а також за напругою. Так, одноступінчатий електронагрівач холодильника «Кристал 4» має потужність 125 Вт; двоступінчастий електронагрівач в двокамерному холодильнику «Кристал 9» має два ступені потужностей - 200 і 70 Вт. У холодильниках старих моделей встановлювалися двох - і трисекційні нагрівачі, розраховані відповідно на два або три, перемикання потужності.

Система регулювання температури в абсорбційних холодильниках може бути ручною та автоматичною. У першому випадку, коли електронагрівач розрахований на кілька ступенів потужності, регулювання температури виробляється самим власником шляхом включення нагрівача на більшу чи меншу потужність, а в газових холодильниках - ручкою регулятора витрати газу.

У холодильниках нових моделей застосовується переривчастий (циклічний) режим роботи з постійною потужністю електронагрівача. Завдяки використанню інерційної здібності холодильного циклу вдалося істотно знизити добовий витрата електроенергії і підвищити термін служби електронагрівача. В електричне коло холодильника включений терморегулятор, що відключає електронагрівач при досягненні в камері заданої температури. Природно, що при такій циклової роботі холодильного агрегату температура в камері постійної бути не може і певний середній рівень її може підтримуватися тільки засобами автоматики.

У холодильниках застосовують терморегулятори АРТ 2А або Т 110 (Т 120) різних модифікацій з відповідною настроюванням температурної характеристики.

Терморегулятор працює наступним чином. При досягненні температури на випарнику нижче певної величини в капілярній трубці терморегулятора, закріпленої на випарнику, відбувається конденсація хладону, в результаті чого тиск пари хладону падає і контакти терморегулятора розмикаються. При цьому електронагрівач відключається від мережі. При підвищенні температури на випарнику рідкий хладон, що знаходиться в капілярній трубці терморегулятора, починає випаровуватися. Тиск пари хладону досягає величини, при якій контакти терморегулятора знову замикаються. При замиканні контактів терморегулятора електронагрівач споживає електроенергію і холодильний агрегат працює. Температура на випарнику знову починає знижуватися.

3. Принцип роботи

Холодильний агрегат холодильника «Морозко-ЗМ» (рис. 3) абсорбційної-дифузійного дії являє собою систему суцільнотягнутих сталевих труб, герметично закриту, без рухомих частин і в роботі абсолютно безшумну.

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

1 - теплообмінник; 2 - збірка розчину; 3 - акумулятор водню; 4 - абсорбер; 5 - регенеративний газовий теплообмінник, 6 - дефлегматор; 7 - конденсатор; 8 - випарник; 9 - генератор; 10 - термосифона; 11 - регенератор; 12 - трубки слабкого розчину: 13 - пароотводящая трубка; 14 - електронагрівач, 15 термоізоляція

Наповнений водоаміачного розчином і воднем агрегат працює протягом усього терміну служби. Завдяки присутності в холодильному агрегаті інертного газу загальний тиск системи підтримується однаковим у всіх частинах, а після зарядки становить приблизно 42 МПа. Це дозволяє забезпечити необхідну циркуляцію всередині труб за допомогою термосифона - трубки малого діаметру, що підігрівається в нижній частині електронагрівачем. Генератор і електронагрівач закриті металевим кожухом, всередині якого прокладена термоізоляція 15 з скловолокна.

Концентрований водоаміачного розчин з початковою концентрацією близько 35% підігрівається електронагрівачем 14 в термосифона 10 генератора 9 до температури 55-175 ° С. Утворюється при кипінні парорідинних суміш піднімається по термосифона, так як питома вага її стає менше, ніж питома вага міцного розчину в збірнику 2, з яким повідомляється термосифона. Після виходу з термосифона від парорідинних суміші відокремлюється водоаміачного пар, а слабкий водоаміачного розчин надходить через трубку 12 слабкого розчину і теплообмінник розчинів у верхню частину абсорбера 4. Водоаміачного пар через пароотводящую трубку 13 надходить у регенератор 11, а потім проходить через дефлегматор 6 у конденсатор 7.

У результаті охолодження концентрованим розчином у регенераторі 11 досягається підвищення концентрації пари без втрат тепла. Додаткове охолодження пара навколишнім повітрям, освіта флегми з метою максимального підвищення концентрації пари і відділення від нього води відбувається в дефлегматори 6. Аміачний пара надходить у конденсатор 7, а флегма - в регенератор 11.

Процес дефлегмаціі в холодильних агрегатах абсорбційного типу відбувається на виході з генератора, коли пари аміаку, що мають домішку парів води, охолоджуються навколишнім повітрям. При цьому флегма (концентрований розчин аміаку) відокремлюється від парів аміаку, тобто пар очищається від домішок води. Пари води разом з флегмою повертаються в генератор. Дефлегматор розташований на пароотводящей трубі.

У конденсаторі аміачний пар конденсується. Утворився рідкий аміак зливається у випарник 8, де відбувається випаровування рідкого аміаку, що супроводжується поглинанням тепла холодильної камери.

Між випарником і абсорбером циркулює водень в суміші з аміаком під високим тиском. У випарнику пар аміаку дифундує в бідну пароводневі суміш.

Насичена парами аміаку пароводневі суміш опускається через регенеративний газовий теплообмінник 5 у збірник розчину 2. Туди ж надходить не випарувався, частина рідкого аміаку. Продовжуючи свій рух в абсорбері, насичена аміаком пароводневі суміш у процесі абсорбції віддає отриманий у випарнику аміак слабкому водоаміачного розчину, який рухається протитечією, зливаючись зверху вниз.

Очистившись від значної частини аміаку і зменшивши свою питому вагу, пароводневі суміш стає бідною, витісняється з абсорбера припливом, насиченим більш важкої газовою сумішшю з випарника і поступає в регенеративний теплообмінник 5, де охолоджується насиченою пароводневі сумішшю, що надійшла з випарника.

Охолоджена бідна пароводневі суміш надходить у випарник. Водоаміачного розчин, збагатившись аміаком в абсорбері, зливається в збірник розчину 2, а потім в теплообмінник 1 розчинів, де підігрівається повертаються з генератора слабким водоаміачного розчином. Нагрітий насичений водоаміачного розчин надходить у термосифона 10. Процеси в холодильному агрегаті протікають безупинно. Кипіння в генераторі супроводжується поглинанням тепла електронагрівача, розчин кипить і утворюється водоаміачного пар.

Тепло в холодильній камері поглинається холодильним агентом (аміаком) через розвинену, оребренную поверхню випарника.

Інтенсивність виділення тепла від холодильного агента в навколишнє середовище в конденсаторі і абсорбері забезпечується розвиненою поверхнею теплообміну і досягається відповідно оребренням і збільшенням довжини труби.

Акумулятор 3 водню служить збіркою водню і газоподібного аміаку і стабілізує роботу холодильного агрегату у разі підвищення температури навколишнього середовища, сприяючи підтримці постійного холодильного ефекту.

Внаслідок безперервності холодильного циклу в холодильній камері холодильника з допомогою описаного холодильного агрегату досягається і встановлюється низька температура.

Необхідний режим роботи холодильного агрегату визначається конструктивним виконанням і розмірами, а також параметрами заряду (концентрацією водоаміачного розчину, тиском водню) і встановлюється в залежності від температури навколишнього середовища та режиму роботи нагрівача термосифона.

4. Заповнення агрегату водоаміачного розчином

Цю операцію рекомендується проводити в такій послідовності. Перевірити, чи всі вентилі на стенді закриті, відкриті - закрити. Подати до стенду стиснене повітря, Перевірити тиск по манометру (воно має бути не менше 490 кПа). Відкрити вентиль водневого дроти, встановити тиск на низькій стороні редуктора за графіком залежності тиску від температури на зарядної станції. Тиск повинен бути на 49 кПа більше зарядного тиску. Після установки тиску по манометру на редукторі відкрити вентиль 3 (рис. 4).

Рис. 4. Схема зарядної станції:

МТ - мірна трубка; ПК - запобіжний клапан; ВК - вакуумметр; М1 - манометр змішувача; М2 - водневий манометр; 1 - дренажний вентиль; 2 - вакуумний вентиль; 3 - водневий вентиль, 4 - вентиль вакуумування та подачі водню до зарядного ключу; 5 - вентиль, який з'єднує дозатор зі змішувачем; 6 - вентиль зарядки агрегату; 7 - вентиль подачі водню в змішувач, 8 - вентиль, який з'єднує змішувач з дозатором; 9 - вентиль подачі водню в змішувач; 10 - вентиль, який з'єднує змішувач з дозатором; 11 - вентиль подачі аміаку; 12 - вентиль подачі води: 13 - вентиль, який з'єднує дозатор з атмосферою; 14 - вентиль, який з'єднує вакуум-систему з атмосферою; 15 - вентиль вакуумметра: 16 - вентиль для взяття проби

Звірити свідчення стендового манометра і манометра на редукторі, відрегулювати тиск і закрити вентиль 3. Тиск перевіряється за стендового манометру. Манометр на редукторі є індикаторним приладом. Підключити агрегат до стенду, включивши пневмозажім. Перевірити герметичність з'єднання, подавши до зарядного ключу водень під тиском 490 кПа, для чого відкрити вентиль 4, а потім вентиль 3 до тиску на стендовій манометрі 490 кПа, після чого закрити вентиль 3. Нещільність підключення перевіряється по характерному шиплячі звуки проривається водню. При виявленні витоку відкрити вентиль 1, зменшити тиск і закрити вентиль 1, після чого змінити ущільнювальну шайбу. Відкрити вентиль 15 вакуумметра, включити вакуум-насос. Коли встановиться стабільний розрідження, перевірити його величину за вакуумметри. Воно повинно бути не нижче 93 кПа. При більшому розрідженні працювати не дозволяється.

Отвакууміровать агрегат, відкривши вентиль 2, до припинення руху стрілки вакуумметра, після чого закрити вентиль 2. Відкрити вентиль 3, наповнити агрегат воднем до тиску 490 кПа, закрити вентиль 3. Відкрити вентиль 1, скинути тиск, закрити вентиль 1. Відкрити вентиль 2, провести повторне вакуумування, закрити вентиль 2.

Відкрити вентиль 3, наповнити агрегат воднем до тиску 490 кПа, закрити вентиль 3. Відкрити вентиль 1, скинути тиск, закрити вентиль 1. Відкрити вентиль 2, провести вакуумування втретє, закрити вентиль 2. Відкрити вентиль 10, а потім вентиль 5, наповнити дозатор розчином. За наповненням дозатора стежити по мірному склу. Коли рівень розчину досягне встановленої мітки, закрити вентиль 5.

Закрити вентиль 4, відкрити вентиль 6. Наповнити агрегат з дозатора. Рівень розчину повинен знизитися до встановленої мітки на мірному склі, після чого закрити вентиль 6.

Відкрити вентиль 4, потім вентиль 3 та ввести в агрегат зарядний тиск розчину. Замкнути зарядним ключем запірну голку наповнювального штуцера, закрити вентиль 3, відкрити дренажний вентиль 1. Вимкнути пневматичний затискач і зняти агрегат зі стенду. Закрити дренажний вентиль 1.

Перевірити мильною піною герметичність на зарядному штуцері. При виявленні нещільності дотиснути запірну голку і повторити перевірку.

Приготування водного розчину аміаку

Процес насичення ведеться при включеній витяжної вентиляції. Перед початком роботи щодо насичення необхідно підірвати вручну запобіжні клапани на змішувачі і воднем перевірити тиск їх спрацювання, для чого відкрити вентилі 9 і 7 і, поступово відкриваючи вентиль 3 так, щоб на манометрі М1 змішувача тиск не перевищувало 196 кПа, подати водень в змішувач. Тиск спрацювання клапанів реєструвати за водневого манометру М2, воно не повинно перевищувати 147 кПа. Закрити вентиль 3.

Відкрити вентиль 15, включити вакуум-насос, відкрити вентиль 2. Вентиль 12 з'єднати гумовим шлангом з пляшкою, в якій знаходиться 30 дм3 двічі дистильованої води з добавкою хромовокіслого натрію, відкрити вентиль 12. Після закінчення процесу закачування закрити вентилі 12, 9, 7 і 2. Вимкнути вакуум-насос. Включити подачу до змішувача охолоджуючої води. Перевірити подачу води по струменю в зливної воронки.

Обережно, не більше ніж на половину обороту, відкрити вентиль 11 подачі аміаку. При сильній вібрації змішувача зменшити подачу аміаку, закриваючи вентиль 11. Процес насичення ведеться до тих пір, поки рівень розчину не досягне позначки на мірному склі. Після закінчення процесу насичення розчин відстоюється протягом 2-3 год при інтенсивному охолодженні змішувача.

Пробу для аналізу беруть через вентиль 12 при температурі розчину не вище 20 ° С.

Розчин готовий до наповнення агрегатів тільки після підтвердження лаборантом, що його концентрація відповідає технічним вимогам. Дані аналізу заносять у змінний журнал. Пробу на концентрацію водного розчину аміаку беруть через кожні 3 год роботи станції. При безперервній роботі стенду пробу беруть з дозатора через вентиль 16. Розчин повинен мати концентрацію аміаку 385 р. на 1 кг розчину, хромовокіслого натрію в перерахунку на суху речовину 1922

Один раз на зміну перевіряють кількість зарядного розчину (450 ± 5 см ³⁾ шляхом зливу в мірний циліндр.

Вимоги безпеки праці:

1. Забороняється користуватися в приміщенні зарядної станції будь-яким джерелом) відкритого вогню.

2. Забороняється починати роботу до включення витяжної вентиляції.

3. Забороняється присутність на зарядної станції сторонніх осіб.

4. Забороняється в дозатор подавати тиск більше 196 кПа, для чого він повинен бути забезпечений запобіжним клапаном.

5. Щоб уникнути розрядів статичної електрики, що утворюється при течії водню, зарядний стенд повинен бути заземлений.

6. Перед початком роботи на зарядної станції проводиться огляд мірних стекол при виявленні будь-яких тріщин необхідно їх негайно замінити.

7. Один раз на тиждень проводити огляд, перевірку сальникових ущільнювачів.

8. Один раз на місяць мити зарядну станцію дистильованою водою.

9. На зарядної станції повинні бути вивішені справжня інструкція і принципова схема станції.

10. Біля входу в зарядну станцію повинні зберігатися протигаз і вуглекислотний вогнегасник.

11. Зарядний тиск водню для холодильного агрегату в залежності від температури навколишнього середовища:

Перевірка на обмерзання випарника

Після заповнення водоаміачного розчином і забарвлення холодильні агрегати ставлять на стіл для повітряного сушіння або підвішують на спеціальні гачки в сушильних шафах. Потім їх відправляють на першу ділянку для комплектування перед перевіркою на обмерзання. На генератор надягають кожух, закладають теплоізоляцію, монтують коробку газового теплообмінника.

На останній ділянці в генератор холодильного агрегату встановлюють електронагрівач і поміщають кожний агрегат у спеціально обладнаний індивідуальний холодильна шафа з термометром для спостереження за температурою. Перевірка на обмерзання триває 10-12 ч. За час перевірки необхідно звертати увагу на температуру всередині шафи при закритих дверях і на ступінь обмерзання усього випарника. Після цього ваттметром перевірити споживану електронагрівачем потужність, а за контрольним лічильником - витрата електроенергії. Потім зняти агрегат з холодильної шафи, демонтувати електронагрівач, набити номератором порядковий номер і опломбувати ковпачок штуцера.