Абсорбционный холодильник: принцип работы и принципиальная схема

Отличие абсорбционного холодильника от компрессорного

Основное отличие абсорбционного холодильника от компрессорного заключается в том, что он не имеет компрессора. Поэтому абсорбционные холодильники (без подвижных агрегатов) не шумят и редко ломаются. Это обеспечивает как преимущества, так и недостатки этого типа устройства. В компрессионном холодильнике чаще всего ломается компрессор. Их можно отремонтировать, заменив неисправный компонент. Абсорбционные холодильники ломаются гораздо реже. Но если такое устройство вышло из строя, починить его невозможно.

Холодильник для дома на колесах

АБХМ — что это и для чего?

Абсорбционные чиллеры (АБХМ), или абсорбционные установки, широко используются для охлаждения воды как в системах комфортного кондиционирования, так и в технологических целях.
Параметры воды находятся в стандартном диапазоне температур 7/12°С (на выходе/на входе), при этом минимальная температура охлаждаемой воды на выходе из АБХМ не может быть ниже +5°С.

Почему стоит обратить внимание на технологию абсорбционного охлаждения.

Основное и наиболее важное преимущество абсорбционных установок заключается в том, что эти чиллеры работают на тепловой, а не на электрической энергии.
Источником такой тепловой энергии могут быть:

• горячая вода (абхм на горячей воде),
• перегретый пар (абхм с паровым контуром),
• выхлопные газы (abhm с выхлопным контуром)
• и другие виды топлива.

Электроэнергия расходуется только на работу насосных групп, вентиляторов градирен или охладителей воды, а также системы автоматического управления.

При этом тепловую энергию для АВСМ можно получить не только за счет прямого сжигания топлива, но и за счет утилизации избыточного тепла — побочного продукта технологического процесса. По специальному заказу АБХМ может быть изготовлена ​​в комбинированном варианте — с возможностью использования нескольких источников тепла как одновременного, так и переменного использования.

Важно! ABHM с холодопроизводительностью 1000 кВт потребляет всего несколько кВт мощности для обеспечения производительности!
На сегодняшний день существует два основных вида АБХМ: бромистый литий и аммиачный. В бромистолитиевой АВСМ в качестве теплоносителя используется вода, а в качестве абсорбента – бромид лития LiBr. В аммиачных установках хладагентом является аммиак NH3, а абсорбентом — вода. В связи с тем, что аммиак (NH3) взрывоопасен, его использование строго регламентировано соответствующими правилами техники безопасности. Поэтому водоаммиачные чиллеры (АВХМ) не получили широкого распространения в системах охлаждения. Предпочтительным является бромид лития ABCM.

Принцип действия АБХМ — абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин

Процесс испарения хладагента в АХМ происходит в условиях вакуума с поглощением тепла охлаждаемой жидкостью.
Бромид лития (LiBr) является абсорбентом, а вода — хладагентом.
Концентрированный раствор бромида лития, поступающий в абсорбер установки, поглощает пары воды и превращается в слабоконцентрированный раствор.
Далее с помощью насоса полученный раствор, пройдя через теплообменник слабого и сильного растворов, поступает в генератор.
В генераторе под действием тепла, полученного от источника тепловой энергии (горячая вода, перегретый пар, отходящие газы и др.), часть воды выкипает из слабоконцентрированного раствора бромида лития.

Это восстанавливает первоначальную концентрацию бромида лития в растворе.
Образовавшийся водяной пар поступает в конденсатор агрегата, где конденсируется и снова превращается в воду. Образовавшаяся вода поступает в дросселирующее устройство, где дросселируется и поступает в испаритель.

Часть воды испаряется на трубках испарителя, а оставшаяся часть охлаждается и поступает в отстойник, откуда перекачивается в распределительную систему в верхней части испарителя. Давление в испарителе составляет ок. 6 мм справа ст или 0,008 бар.
При таком давлении вода моментально закипает и превращается в пар, отдающий холод охлаждаемой среде. Температура воды опускается до +5 °С.
Именно в этот момент происходит собственно процесс охлаждения.

Затем пар хладагента поступает из испарителя в абсорбер и снова поглощается концентрированным раствором бромида лития (LiBr). Цикл повторяется снова.

Холодильный цикл АБХМ

Схема обвязки и оснастка абсорбционных чиллеров, автоматика

АБХМ оснащен системой автоматического управления и контроля, осуществляющей круглосуточную диагностику и контроль работоспособности системы.
Автоматика обеспечивает точное поддержание всех заданных параметров работы, обеспечивает защиту в аварийных ситуациях, а также позволяет плавно регулировать холодопроизводительность в диапазоне от 20 до 110%. Контроллер записывает и архивирует рабочие параметры устройства.
Конечно, можно отправлять информацию и системные параметры на внешний компьютер.

Читайте также: Холодильник Bosch: пищит alarm при закрытой двери

Классификация АБХМ по количеству контуров и гибридные холодильные системы

Абсорбционные холодильные агрегаты бывают одноконтурными, двухконтурными и трехконтурными.
Достигаемая разница температур зависит от количества контуров. Чем больше контуров, тем эффективнее будет охлаждаться устройство.
Существуют также гибридные системы охлаждения, которые сочетают в себе преимущества как абсорбционных, так и компрессорных холодильных машин.
Необходимость использования гибридных систем в первую очередь определяется степенью нагрузки на систему охлаждения и величиной тарифов на электроэнергию, газ, топливо, используемые установкой.

Целесообразность применения гибридных установок достигается за счет четких расчетов, а в дальнейшем для достижения максимального совокупного экономического эффекта за счет оптимизации режимов работы всего оборудования.

Классификация и типы АБХМ по видам используемого источника тепла

• АБХМ, в качестве источника тепловой энергии использует горячую воду (от 75°С и выше);
• АБХМ паровое отопление. Источником тепла является пар (75-200°С.);
• АБХМ, использующие в качестве источника тепловой энергии дымовые газы котлов, печей или уходящие газы генераторных установок (250-600°С.);
• Прямой нагрев ABHM — природный газ, печное топливо, дизельное топливо

Энергоэффективность АБХМ

Благодаря способности абсорбционных чиллеров (чиллеров) работать на альтернативных источниках энергии, без глобального использования электрических мощностей, можно добиться значительного снижения эксплуатационных расходов на промышленное холодоснабжение и центральное кондиционирование.
А в связи с соблюдением требований по экономии энергоресурсов и созданию безотходных технологий производства интерес к абсорбционным холодильным установкам (АБХМ) с каждым годом все больше растет.

Если на предприятии имеются источники сбросного тепла, например: горячая вода, пар, дым и отходящие газы, требующие утилизации, в противном случае они становятся настоящей проблемой, эффект от внедрения холодильных машин становится очевидным, а их использование незаменимо.

Преимущества абсорбционных чиллеров

• Энергоэффективность. Энергосбережение достигает 96-98%!
• Первым и самым важным преимуществом АБКМ является энергоэффективность — использование тепловой энергии вместо электрической энергии, а также возможность работы на дешевых источниках тепла с низким потенциалом, таких как отработанный пар, отработавшие газы, низкосортное топливо, так далее.;
• Широкий модельный ряд и диапазон мощностей. Разрабатываются различные конфигурации. Изготовление каждой АКБМ под конкретные параметры источника тепла и индивидуальные требования станции;
• Производство горячей и холодной воды.
• Способность АБГМ позволяет одновременно производить и горячую, и холодную воду. Как правило, холодная вода идет на нужды кондиционера, а горячая – в систему отопления и водоснабжения. Благодаря такой возможности нет необходимости в установке бойлеров и водогрейных котлов, что дает ощутимую экономию площади, необходимой для размещения этого оборудования, а также финансовых затрат на покупку и установку;
• Отсутствие шума и вибраций.
• Благодаря тому, что в конструкции АБХМ не используются громоздкие подвижные элементы, такие как компрессоры, электродвигатели и подшипники, уровень шума остается на очень низком уровне. Установка звуко- и виброизоляции не требуется;
• Плавная регулировка.
• АБХМ имеет возможность работать в режиме частичной нагрузки от 10% от максимальной мощности;
• Система автоматизации и диспетчеризации с возможностью внедрения установок в существующее здание или систему управления производством;
• Пожаровзрывобезопасность;
• Абсорбционные машины не находятся в ведении Ростехнадзора;
• Благодаря отсутствию в конструкции АБКМ сложных механических элементов срок их службы составляет от 25 лет и более;
• Простота эксплуатации и обслуживания;
• Экологическая безопасность.
• Степень воздействия на окружающую среду напрямую зависит от вида топлива, используемого для работы АВСМ. Природный газ является широко используемым, дешевым и экологически чистым топливом для ABCM. АБКМ использует воду в качестве теплоносителя, что не влияет на озоновый слой Земли и не влияет на развитие парникового эффекта. Кроме того, если АБТМ интегрируется в когенерационную установку и получает тепловую энергию от этой системы, то воздействие на окружающую среду полностью исключается.
• Срок окупаемости оптимально подобранной установки составляет в среднем 1-1,5 года;

Помимо очевидных достоинств, у ABCM есть и свои слабые стороны, требующие внимания заказчиков и проектировщиков:

• АБХМ имеет значительную массу и внушительные габаритные размеры, поэтому для размещения и монтажа требуются большие площади, выдерживающие вес блоков;
• Более высокая цена оборудования по сравнению с традиционным кулером;
• Для полноценной работы АБХМ необходимо использовать открытый охладитель — градирню. Это значительно увеличивает потребление воды системой. Кроме того, работающая градирня производит шум, поэтому требует дополнительных затрат на установку шумоглушителей и акустических экранов;
• АБКМ очень чувствительны к концентрации растворов солей;
• Конструктивные особенности АБХМ не позволяют охлаждать воду ниже +5С;

Несмотря на перечисленные недостатки, АБХМ экономичнее традиционных холодильных машин других типов. Финансовая выгода значительна!

Области, в которых оправдано использование абсорбционных холодильных машин (АБХМ)

Вне зависимости от отрасли, в которой применяется АБХМ, и специфики технологических процессов, вопрос о целесообразности применения оборудования везде решительно одинаков.

Если на производстве/предприятии имеются источники сбросного тепла (горячая вода, пар, дым и выхлопные газы), то использование АКУМ явно выгодно, особенно с экономической точки зрения.

Из чего состоит абсорбционный модуль?

Абсорбционный тип предполагает движение хладагента по системе охлаждения, которое происходит в связи с растворением аммиака в массе воды.

Цикл абсорбции

Основными частями абсорбционного холодильника являются:

1. Генератор. Смесь, насыщенная аммиаком, подается в генератор, где закипает. Генератор (котел) нагревается за счет подключения к электрической сети или за счет тепла от сжигания газа.
2. Конденсатор. Он излучает тепло в окружающую среду.
3. Поглотить. Пары аммиака поглощаются абсорбером. Этот процесс основан на разнице давления пара – в абсорбере оно значительно ниже. В ней водно-аммиачный раствор поглощает пары аммиака. Происходит насыщение аммиачно-водной смеси аммиаком, сопровождающееся выделением тепла. Поэтому абсорбер охлаждается водой.
4. Испаритель. В испарительном блоке, расположенном в охлаждаемом помещении, происходит отделение паров хладагента от водно-аммиачной композиции в процессе кипения. Это возможно потому, что температура, при которой закипает аммиак, составляет 33,4 градуса Цельсия, то есть значительно меньше порога закипания воды.
5. Клапаны управления. Направьте охлаждающую жидкость к нужному блоку.
6. Насос. Подает перенасыщенный раствор аммиака в генератор.

Холодильник холодильный агрегат

Эти агрегаты соединены трубами и собраны в замкнутый контур. Принципиальная схема абсорбционного холодильника представлена ​​ниже.

Устройство без компрессора

Холодильник без компрессора работает за счет физико-химических процессов, происходящих в технической части агрегата. Бескомпрессорные холодильные установки являются одним из подвидов абсорбционных установок. Подробная информация о каждом из возможных видов таких холодильников написана ниже.

«Морозко 3м»: принцип работы

Это устройство работает по принципу абсорбции-диффузии. В работе задействована система бесшовных труб, которые изготовлены из стали. Система герметична и не имеет движущихся частей. Преимущество холодильника в том, что он работает бесшумно.

Инертный газ в холодильнике позволяет установить равномерное давление по всей технической части холодильника. Движение водно-аммиачного раствора осуществляется под действием термосифона.

Если подробно рассмотреть действие рабочей части холодильника, то процесс протекает следующим образом:

1. Раствор аммиака и воды нагревают.
2. Нагретая жидкость, доведенная до кипения, поднимается по термосифону. Это связано с тем, что его плотность становится меньше плотности другого раствора в термосифоне.
3. Как только жидкость выходит из трубки, начинают выделяться пары аммиака.
4. Пар через регенератор попадает в конденсатор.
5. Происходит процесс конденсации.
6. Уже сжиженный газ поступает в испаритель, где снова превращается в пар.

Цикл повторяется по кругу. За счет постоянного испарения в агрегате достигается низкая температура.

Как работает холодильник на газе

Газовые агрегаты имеют отличительную особенность: они способны работать даже без доступа к электричеству. Принцип их работы заключается в использовании газа, который получают путем подключения устройства к газопроводу или газовому баллону.

В этом случае водно-аммиачный раствор нагревают газом. Это происходит в абсорбере, где аммиак смешивается с водой и затем поступает в испаритель. В испарителе происходит отделение аммиака от воды за счет испарения, в результате чего происходит охлаждение внутри холодильной камеры.

Важно! Газ требует осторожного обращения, так как может быть очень опасным, если он не оборудован всеми условиями для безопасной эксплуатации.

Принцип работы аммиачного устройства

Принцип работы аммиачного холодильника заключается в испарении аммиака в воду. В дефлегматор поступает раствор воды и аммиака. Его назначение – разложить раствор на составляющие, после чего газообразный аммиак снова сжимается и проходит в испаритель. Действия повторяются по кругу.

Интересно! Иногда в систему добавляют водород и в результате происходит охлаждение за счет изменения парциального давления. Из таких холодильников получаются небольшие кемпинговые формы для туристов.

Абсорбционный холодильник, не потребляющий электрический ток

Такой холодильник представляет собой устройство, работающее от бойлера. Принцип работы устроен таким образом, что тепло, выделяющееся в результате охлаждения холодильника, используется для обогрева, а сам агрегат питается от котла. Энергия используется только для обогрева.

Важно! Стоит отметить, что система пока находится в стадии разработки, но такие холодильники действительно могут вскоре появиться.

Абсорбционный газоэлектрический агрегат

Многие предпочитают называть такие устройства электрогазовыми. Такие устройства имеют ряд преимуществ, среди которых:

• бесшумная работа;
• компактный размер;
• рентабельность;
• долгий срок службы, нечастые обращения в ремонтную службу.

Принцип действия абсорбционного холодильного модуля

Принцип работы абсорбционного холодильника заключается в следующем. Генератор обеспечивает кипение аммиачной смеси, которая в виде паров поступает в конденсатор. Неиспользованная водно-аммиачная низкоконцентрированная смесь поступает в абсорбер, где насыщается аммиаком.

Холодильный агрегат

Пары аммиачного хладагента поступают в конденсатор. Он кипит аммиак и переводит его из пара в жидкое состояние. Жидкий аммиак подается в испаритель через клапан.

Этот процесс обеспечивает забор тепла под действием испарителя и возврат его во внешнее пространство конденсатора. Генератор является эмиссионным компонентом абсорбционного холодильного контура, а абсорбер осуществляет абсорбцию аммиака.

В отличие от компрессионного холодильника, абсорбционный холодильник имеет 2 контура потока хладагента. Большая цепочка обеспечивает работу системы, по малой цепочке проходит водно-аммиачная жидкость разной степени насыщения.

Недостатки абсорбционного холодильника

Существенными недостатками описываемого устройства являются:

1. Вода в аммиачно-водной жидкости также постепенно начинает кипеть. Водяной пар также будет поступать в конденсатор, уменьшая количество поступающего аммиака, когда вода смешивается с аммиаком. Для устранения этого недостатка используются специальные блоки, с помощью которых из паров воды выделяются пары аммиака.
2. При растворении аммиака в массе воды внутри конденсатора выделяется тепло. Это увеличивает температуру системы и снижает ее эффективность. Для повышения КПД устройства нагретую смесь используют для нагрева насыщенного раствора, подаваемого в генератор.
3. Как было сказано выше, абсорбционный холодильник ремонту не подлежит.

Минусом являются ядовитые свойства аммиака. Из-за них холодильники редко используются отдельными людьми в быту.

Холодильник для дома на колесах

Области применения абсорбционной холодильной техники

Популярность приобрели абсорбционные холодильники Морозко, работающие на газу. Они не требуют электрического подключения. Такое устройство можно разместить в загородном доме, когда нет возможности подключиться к электричеству. Можно купить газовый автомобильный холодильник.

Автомобильный абсорбционный холодильник будет поддерживать низкую температуру в камере даже в жаркое лето. Автомобильный мини-холодильник выручит во время дальней поездки. Водители грузовиков с удовольствием берут в дорогу мини-холодильник Морозко с газом.

Пропановый холодильник

Умелец при строгом соблюдении техники безопасности может изготовить газоабсорбционный холодильник своими руками на базе другого абсорбционного оборудования и модуля газового нагрева. Другим автолюбителям лучше покупать его в магазине.