Абсорбционный холодильник: принцип работы и принципиальная схема

Абсорбционный холодильник работает даже без топлива
Испарение любого вещества требует энергии. Несколько капель ацетона нанесённые на ладонь, испаряясь, охлаждают кожу. Именно это свойство было положено в основу абсорбционных холодильников. Только реагенты были заключены в герметичный контур, а в результате ни каких движущихся деталей и чрезвычайно высокая надёжность устройства.
История

Абсорбционный холодильник

Абсорбционный (адсорбционный) холодильник – это агрегат, работа которого осуществляется за счет абсорбции воды. Хладагентом устройства является аммиак. Именно он растворяется в жидкости, которая находится в технической части агрегата. Далее водный раствор под действием давления перемещается в генератор, а из него – в дефлегматор. В последнем начинается процесс конденсации раствора, что приводит к отделению газа от жидкости.

Когда процесс закончится, пары концентрированного аммиака пройдут через конденсатор, где снова сожмутся от действия внешних сил, и поступят в испаритель. Вода же попадет в абсорбер. Таким способом осуществляется практически непрерывный процесс охлаждения.

Такие холодильники делятся на виды:

• газовые;
• электрические;
• электрогазовые.

Абсорбционный холодильник работает даже без топлива

Источник:https://alter220.ru/news/absorbtsionnyj-holodilnik.html

Испарение любого вещества требует энергии. Несколько капель ацетона нанесённые на ладонь, испаряясь, охлаждают кожу. Именно это свойство было положено в основу абсорбционных холодильников. Только реагенты были заключены в герметичный контур, а в результате ни каких движущихся деталей и чрезвычайно высокая надёжность устройства.

Отличие абсорбционного холодильника от компрессорного

Основное отличие абсорбционной холодильной камеры от компрессорной состоит в том, что в ней нет компрессора. Поэтому холодильники абсорбционного типа (без движущихся устройств) не шумят и редко ломаются. Это обеспечивает как плюсы, так и минусы данного вида устройств. В компрессионном холодильнике чаще всего ломается компрессор. Их можно починить, заменив вышедший из строя компонент. Абсорбционные холодильники ломаются гораздо реже. Но если такой агрегат вышел из строя, починить его невозможно.

Холодильник для автодома

История создания АБХМ[править | править код]

• Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом[1]
• Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
• В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
• В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
• Французским учёным Фердинандом Карре (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
• В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире.
• В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
• В 1922 году шведские студенты Карл Мунтерс и Бальцар фон Платен изобрели первый в мире абсорбционный холодильник, который работал на газе, керосине или электричестве, и был запатентован в 1923 году.
• В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
• В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
• В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
• Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
• В 1985 году была разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
• В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором[3].

Для чего нужны абсорбционные холодильники

Эти бытовые приборы предназначены для получения пищевого льда или хранения скоропортящихся съестных припасов в течение небольшого времени. Низкая температура продуктов, которые находятся в абсорбционном холодильнике, не дает им испортиться раньше положенного срока. Агрегат морозит напитки и пищу. В ряде стран такие холодильники используют водители, чтобы было безопаснее перевозить еду в машине. Они востребованы в домах, где хозяева проживают периодически.

Устройство без компрессора

Холодильник без компрессора работает за счет физико-химических процессов, происходящих в технической части агрегата. Бескомпрессорные холодильные устройства – один из подвидов абсорбционных. Подробная информация о каждом из возможных типов таких холодильников написана ниже.

Основы термодинамики

Теплота всегда передаётся от более нагретого тела менее нагретому. Этому будущих физиков, и не только, учит «Первое начало термодинамики» ещё в школе. И с этим фактом тяжело не согласиться. Попробуйте жарким летним днём вынести мороженое на солнце — оно начнёт у вас таять, но никак не замерзать ещё сильнее. Для того чтобы отвести теплоту от тела (или от какого-нибудь объёма жидкости/газа), необходимо выполнить определённую работу. В парокомпрессионных машинах эту работу выполняет компрессор. Повышая давление хладагента (как правило, фреона) в системе до определённого уровня, он в том числе повышает его температуру. Абсорбционный холодильник компрессора лишён — и это его одно из основных отличий.

История абсорбционных холодильников

Документально засвидетельствовано что первый такой холодильник использовал более 210 лет назад шотландский учёный Джон Лесли. Но в его устройстве применялся сернистый ангидрид. В течении следующих ста лет, были предложены и запатентованы несколько подобных холодильников, но с разными рабочими веществами.

В первые годы 20-го века, в Москве уже продавались устройства для получения льда под названием «Эскимо». Но были они объёмные, дорогие и прежде всего предназначались для промышленных потребителей, ибо дома держать такой аппарат было практически невозможно.

В 1923 года на рынке появился «Ледяной шар» (Ice Ball). Это фантастически простое устройство, позволяющее за один цикл получить 12 кг льда. Устройства были достаточно популярны в Северной Америке, и выпускались в двух модификациях: левосторонние и правосторонние.

В 1926 года Альберт Эйнштейн усовершенствовал эту конструкцию и запатентовал её как «Холодильник Эйнштейна».

В самом конце 20-го века, были предложены двух- и трёхступенчатые абсорбционные холодильники, которые хотя и обходились дороже, но работали безотказно и бесшумно, а холодильный коэффициент в них поднимался до 16.

Оценка эффективности холодильника

Есть такой параметр – холодильный коэффициент. Он показывает, сколько холода было получено на единицу затраченной тепловой энергии. Для бытовых компрессорных холодильных установок, этот коэффициент не превышает 1,6 (холодильник «Ariston MB40D2NFE»). Для мощных абсорбционных многоступенчатых устройств, холодильный коэффициент может достигать 20!

Понятие процесса абсорбции

Холодильники абсорбционного типа получили свое название от происходящего в них процесса абсорбции, т.е. поглощения жидким или твердым веществом паров хладагента, образующихся в испарителе. Хладагентом служит аммиак.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Проще всего изучить схему работы абсорбционного холодильника на пример IceBall (ледяного шара) запатентованного ещё в 1923 году. По внешнему виду, это две круглые металлические емкости, находящиеся в разных уровнях и жёстко соединённых между собой металлической трубой. Система герметична, а внутри находится водный раствор аммиака. В принципе, изобретатели экспериментировали с разными веществами, но наибольшее распространение получил именно аммиак.

Весь рабочий цикл абсорбционного холодильника основан на изменении растворимости легкосжижаемых газов при разной температуре и схематично он приводился в инструкции к таким устройствам.

1.«Горячий шар» нагревают, при этом «Холодный шар» помещают в ведро с водой. Во время этапа «Зарядки», аммиак растворённый в воде улетучивается, и конденсируется в «Холодном шаре». Опытным путём было замечено, что нагрев лучше производить на небольшом огне, в течении 1,5 – 2 часов.

Об окончании этого этапа сигнализировал специальный свисток. И была ещё «водная проба». Для этого, надо было нанести каплю воды на верхний сегмент соединительной трубки. В идеальном варианте, вода должна зашипеть и испариться. Обычно, для этого требовался нагрев в течении 90-100 минут.

ВАЖНО: во время этого этапа давление внутри системы повышается до 35 Атм.

2.Положение шаров меняют – теперь «Холодный шар» оставляют снаружи, а «Горячий шар» опускают в ведро с водой для более быстрого охлаждения. При достаточном объёме воды, для этого требуется 10-12 минут.

3.После того как «Горячий шар» приобретёт температуру окружающего воздуха, устройство устанавливают в специальный короб. Для оптимизации работы, было предусмотрено оригинальное дополнение — Icyball Stabilizer. Это ёмкость в форме полушария, которая наполнялась глицерином. Она чуть задерживала скорость выравнивания температур и служила аккумулятором холода.

После проведённой зарядки, IceBall мог поддерживать отрицательную температуру внутри термоизолированного короба в течении 24-36 часов.  А в оригинальной конструкции, «Холодный шар» был оборудован специальной ёмкостью для производства льда.

⇐ Ставте ЛАЙК!!!. Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ   (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Укажите данные для связи с вами

Недостатки абсорбционного холодильника

Существенные недостатки описываемого устройства состоят в следующем:

1. Вода в водоаммиачной жидкости постепенно тоже начинает закипать. Пары воды будут также проникать в конденсатор, уменьшая долю попадающего туда аммиака, поскольку вода смешивается с аммиаком. Для устранения этого недостатка применяются специальные блоки, которыми пары аммиака освобождаются от паров воды.
2. При растворении аммиака в водной массе внутри конденсатора высвобождается тепло. При этом повышается температура системы и падает ее эффективность. Для повышения эффективности агрегата подогретую смесь применяют для нагревания насыщенного раствора, подаваемого в генератор.
3. Как отмечалось выше, абсорбционный холодильник не подлежит ремонту.

Недостатком является и ядовитые свойства аммиака. Из-за них холодильные камеры редко применяются частными лицами в быту.

Холодильник для автодома

Примечания[править | править код]

1. ↑ Уильям Каллен, «О производстве холода, произведённого при испарении жидкостей и некоторые другие способы получения холода», в «Essays and Observations Physical and Literary Read Before a Society in Edinburgh and Published by Them, II», (Эдинбург, 1756) (en)
2. ↑ Design Analysis of the Einstein Refrigeration Cycle (англ.)
3. ↑ Подробное описание двух и трёхступенчатых АБХМ на сайте Ассоциации инженеров АВОК
4. ↑ Розенфельд, 1955, с. 527−528.
5. ↑ Кондрашова, 1973, с. 211.
6. ↑ 1 2 Кондрашова, 1973, с. 212—213.

Как сделать и где использовать

Изучая такую простую конструкцию, невольно возникает желание собрать абсорбционный холодильник своими руками из подручных материалов. Это несложное задание будет по силам даже начинающему любителю самоделок. А использовать для изготовления лучше всего 5-ти литровые баллоны для сжиженного газа.

Для соединения их между собой потребуется латунная трубка с нарезанной резьбой. Её необходимо будет загнуть и приспособить к ней деревянную ручку.

Для уплотнителя резьбового соединения отлично подходит лента ФУМ. Заполняют ёмкости 25% раствора аммиака в воде.

Технические характеристики

Температура испарения аммиака -33˚C, т.е. абсорбционный холодильник с аммиачной водой сможет охлаждаться приблизительно до -33˚C. Разумеется, если оставить его на открытом воздухе, то кроме покрытых инеем стенок баллона, ни какого полезного эффекта не будет. Совсем другое дело, если зафиксировать его в специально сконструированном термоизолированном коробе. В этой комплектации, такой альтернативный энергонезависимый холодильник может помочь рыбакам сохранить улов, а охотникам – добычу.

А на даче можно с помощью этого устройства заготовлять на зиму ягоды методом «шоковой заморозки». Ведь температура охлаждения у него гораздо ниже, чем в бытовых холодильниках.

Варианты модификации абсорбционного холодильника

Хотя при зарядке «IceBall» требуется нагрев всего в течении 2 часов, но даже на этом этапе вполне возможно использовать альтернативный источник энергии – солнечный концентратор. Нагревать базовую ёмкость свыше 100˚C совсем не обязательно. По описаниям и заметкам пользователей, гораздо эффективнее хладагент улетучивается при невысокой температуре, как раз в районе точки кипения воды.

Для этого надо будет покрасить «Горячую ёмкость» чёрной термоустойчивой краской, и направить на неё сконцентрированный солнечный свет от нескольких зеркал.

А ещё абсорбционный холодильник смогли миниатюризировать до таких скромных размеров, чтобы использовать в медицинских транспортировочных термосумках

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайтеподписываться на наш канал,Если статья Вам понравилась!

Укажите данные для связи с вами

Пользовательское соглашение

Нажимая кнопку «Отправить», я даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями

Абсорбционный холодильник, не потребляющий электрический ток

Таким холодильником является агрегат, работающий от отопительного котла. Принцип действия устроен таким образом, что образованное в результате охлаждения холодильника тепло идет на отопление, и сам агрегат работает от отопительного котла. Энергетическая мощность затрачивается только на то, чтобы обеспечить отопление.

Важно! Стоит отметить, что система еще в разработке, но уже в скором времени такие холодильники действительно могут появиться.

Области применения абсорбционной холодильной техники

Популярность приобрели абсорбционные холодильники на газу Морозко. Они не требуют подключения к электричеству. Такой агрегат можно поставить в дачном домике, когда нет возможности подключиться к электричеству. Есть возможность приобрести автомобильный холодильник на газу.

Автомобильный абсорбционный холодильник сохранит низкую температуру в камере даже жарким летом. Автомобильные мини холодильники помогут во время длительного путешествия. Газовый мини холодильник Морозко любят брать в дорогу водители дальнобойщики.

Холодильник на пропане

Газовый абсорбционный холодильник своими руками умелец, при строгом соблюдении техники безопасности, может сделать на основе другой абсорбционной техники и газового нагревательного модуля. Остальным автолюбителям лучше купить его в магазине.