Основную роль в повышении надежности и долговечности бытовых холодильников призваны играть конструкторы и технологи производства, которые должны обеспечить рациональное конструктивное решение быстроизнашивающихся элементов и качественное их изготовление.

Объем и стоимость ремонтных работ характеризуют затраты на ремонт холодильников в течение всего срока службы. На бытовые холодильники не распространяется система планово-предупредительного ремонта (как на оборудование предприятий), поэтому они ремонтируются внепланово после каждого отказа в работе. Количество и степень тяжести отказов зависят от типа холодильника (компрессионный или абсорбционный), условий его эксплуатации, качества изготовления и произведенного ремонта. Ремонт компрессионных холодильников более дорогой, чем абсорбционных, так как требует применения большого количества разнообразного оборудования и высокой квалификации мастеров-ремонтников.

Безопасность использования является важным требованием, предъявляемым к бытовым холодильникам. Так как в бытовом холодильнике хранятся пищевые продукты, то материалы, из которых он изготовлен, и покрытия, соприкасающиеся с продуктами, должны быть устойчивы к влаге, не токсичны, не должны передавать запахи продуктам. Кроме того, все материалы должны быть разрешены для использования в производстве Санитарно-эпидемиологической службой Министерства здравоохранения. Конструкция камер и полок холодильника должна быть удобной для мойки. Холодильная камера емкостью 100 л и выше должна быть хорошо освещена защищенной от возможных ударов электролампой. Дверь холодильника должна легко открываться толчком изнутри и запираться так, чтобы дети не могли ее открыть. Холодильные агрегаты компрессионных и особенно абсорбционных холодильников, заполняемых вредным хладагентом, должны быть герметичными и не иметь разъемных соединений.

Бытовые холодильники должны быть электробезопасными. Все токоведущие части должны быть надежно защищены от случайного прикосновения, изоляция проводов должна иметь сопротивление не менее 10 МОм и выдерживать без пробоя напряжение 1500 В в течение 1 мин.

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.

Такая циркуляция раствора и хладагента осуществляется непрерывно, пока работает кипятильник и термонасос, обогреваемые одним источником тепла.

Таким образом, в абсорбционном холодильном аппарате непрерывного действия роль всасывающей части механического компрессора выполняется абсорбером, а нагнетательной - термонасосом.

Для повышения эффективности холодильного цикла абсорбционной холодильной машины используют также теплообменники, жидкостные и паровые, которые сокращают непроизводительные потери тепла.

3.2 Абсорбционные холодильные аппараты

3.2.1 Общие вопросы конструирования

При конструировании стремятся все необходимые энергетические (тепловые) затраты, учтенные и не учтенные расчетом, свести к минимуму. С этой целью компоновку отдельных частей и их взаимное расположение проектируют так, чтобы обеспечить естественную циркуляцию раствора и парогазовой смеси, а также удаление неиспарившейся части раствора из испарителя. Так, конденсатор располагают в верхней части аппарата, чтобы жидкий хладагент поступал в испаритель самотеком. Затем (по вертикали) располагают испаритель и абсорбер с таким расчетом, чтобы остающаяся неиспарившейся часть раствора (флегма) из испарителя непрерывно стекала самотеком в абсорбер. Кипятильник, как правило, располагают несколько выше самой верхней точки змеевика абсорбера, чтобы слабый раствор из кипятильника стекал в абсорбер также самотеком. Аккумулятор водорода обычно размещают в верхней части аппарата.

Отдельные части аппарата проектируются в виде цилиндров (коротких труб) и змеевиков из цельнотянутых стальных труб различного диаметра. Толщина стенки труб назначается из условия обеспечения требуемой долговечности аппарата (не менее 20 лет) и обычно равна 1,5 мм. Конденсатор и испаритель абсорбционных аппаратов обычно проектируют ребристотрубной конструкции. Однако в некоторых аппаратах (агрегатах) испаритель и абсорбер имеют конструкцию листотрубного типа. По мнению авторов, предложивших такую конструкцию, экономия металла в сравнении с применением цельнотянутых труб может доходить до 45%, а снижение расхода цельнотянутых труб до 60%.

Абсорбер проектируется обычно в виде змеевика, в нижней части которого располагается бачок для сбора крепкого раствора.

Теплообменник слабого и крепкого растворов с целью увеличения контактной поверхности теплообмена и уменьшения габаритов проектируется также в виде спирального змеевика из трубок, вставленных одна в другую.

По расположению кипятильника абсорбционные холодильные аппараты бытового назначения разделяют на аппараты с вертикальным кипятильником и горизонтальным. Компоновка аппарата с горизонтальным кипятильником более сложна. Кипятильник контактирует непосредственно с жаровой трубой, в которую вставляется электрический или газовый нагреватель.

При конструировании абсорбционных аппаратов бытовых холодильников следует иметь в виду, что вредность и взрывоопасность аммиака, а также значительное давление в системе аппарата, вызывают повышенные требования в отношении обеспечения герметичности. Поскольку аппарат изготовляется из хорошо свариваемой малоуглеродистой стали небольшой толщины, то наилучшим способом обеспечения надежной герметичности соединений и их прочности следует считать качественную газовую (ацетиленокислородную) сварку с продувкой внутренних полостей трубок инертным газом.

Долговечность работы абсорбционного холодильного аппарата при качественном его изготовлении определяется в основном коррозионной стойкостью частей аппарата как к водно-аммиачному раствору, так и к окружающему воздуху. Для повышения коррозионной стойкости аппарата при конструировании его должны быть разработаны специальные технические условия на изготовление. В числе прочих предписаний технические условия обычно предусматривают:

– тщательную механическую (пескоструйной и др.) и химическую (травлением) очистку поверхностей перед сборкой (сваркой) от грязи, ржавчины и масел;

– качественное защитное покрытие (обычно покраску) всех наружных частей аппарата;

– тщательную очистку воды водно-аммиачного раствора от механических и химических примесей, вызывающих коррозию металла;

– введение в аппарат вместе с водно-аммиачным раствором 2% от веса раствора хромата натрия, повышающего коррозионную стойкость металла.

Вредность и взрывоопасность аммиака вызывают повышенные требования в отношении техники безопасности при изготовлении, эксплуатации и ремонте абсорбционных холодильных аппаратов. В настоящее время действуют специально разработанные и утвержденные правила техники безопасности, которые должны неукоснительно выполняться как рабочими на предприятиях, так и потребителями абсорбционных холодильников в быту.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6