Современные БЫТОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ И МАШИНЫ

Использование солнечной энергии для получения холода

Учитывая географическое расположение нашей страны, использо­вание солнечной энергии для получения холода является перспективным направлением [50]. Созданием таких холодильников занимаются веду­щие институты нашей страны, в том числе МВТУ им. Н. Э. Баумана, институт технической теплофизики АН УССР.

Среди большого числа способов использования солнечной энергии для получения холода отметим практически реализованный гелиоадсорбцион- ный способ. Испытание опытного образца гелиоадсорбционного холодиль­ника объемом 120 дм3, изготовленного институтом технической тепло­физики АН УССР, подтвердило возможность применения таких кон­струкций в южных районах нашей страны.

Холодильный агрегат (рис. 1.24) состоит из солнечного генератора 3, испарителя 9, конденсатора 11, ресивера 10 и бака 12 нагретой воды. В качестве рабочего тела применен аммиак ЫНз, который находится в солнечном генераторе в соединении с хлористым кальцием СаСЬ, образуя октоаммиакат СаСЬ-вЫНз.

Лучистая энергия Солнца нагревает систему труб солнечного гене­ратора до температуры 95—100 °С, при этом аммиак из октоаммиаката начинает испаряться, проходит через конденсатор, охлаждается, сжи­мается и накапливается в ресивере. Этот процесс длится весь солнечный день. В результате процесса генерации в ресивере за солнечный день накапливается необходимый объем жидкого аммиака. При прекращении нагрева солнечный генератор остывает или охлаждается дополнительно водой, которая может быть собрана в бак 12, а затем использована. Температура воды на выходе относительно входа увеличивается на 30—40 °С. В ночное время идет процесс адсорбции за счет испарения жидкого аммиака в испарителе с выделением холода и поглощения его хлористым кальцием, находящимся в солнечном генераторе. Выделив­шимся холодом замораживают воду, в которую опущен испаритель. За ночное время должно накопиться такое количество льда, которое должно сохранять температуру 5—7 °С в течение всего солнечного дня, когда пойдет обратный процесс накапливания жидкого аммиака в ре­сивере.

Для нормальной работы холодильника объемом 100—120 дм3 необ­ходимо за солнечный день (10—12 ч) испарить примерно 10 кг аммиака (13 дм3 в жидком состоянии). Ресивер заполняется примерно на 30% жидким аммиаком. В данном случае объем его составит 17 дм3 (кон­структивно ресивер представляет собой металлический цилиндр диамет­ром 200 мм и длиной 500 мм).

Солнечный генератор представляет собой систему параллельных тонкостенных труб 7, имеющих с одного конца общий коллектор, а с дру­гого конца фланцевый разъем 4 для зарядки их аммиаком. Внутри каждой трубы имеется внутренняя перфорированная труба, обернутая сеткой из коррозионно-стойкой стали. По этой трубе пары аммиака поступают в конденсатор при иагреве труб на солнце и из конденсатора при охлаж­дении труб. Диаметр наружной трубы 60—70 мм, внутренней трубы 10—

12 мм. Трубы генератора помещены в рубашку 2, через которую про­текает вода для охлаждения. Холодная вода поступает по входной тру­бе 8, нагревается и по выходной трубе 5 собирается в баке 12.

Конструкция заключена в металлический корпус. В нижней части ящика между трубами и днищем имеется тепловая изоляция 6. Над трубной системой в верхней части корпуса имеется двойное остекле­ние. 1. Ресивер и конденсатор расположены в верхней части холодиль­ника (шкафа). Змеевик испарителя, выполненный из оребренных труб, погружен в бачок с водой. Объем бачка 12—15 дм3 на 100 дм3 внутрен­него объема холодильного шкафа.

Для создания необходимых температурных режимов в холодильнике объемом 120 дм3 необходима холодопроизводительность агрегата 6,3 кДж/сут. Для этого необходимо испарить 13,4.дм3 аммиака, раз­местить в генераторе 8,5 кг хлористого кальция.

Объем трубной системы генератора

У = ^ад Уа,

Где тад — масса адсорбента (СаС1), для холодильника объемом 120 дм3 тад = = 8,5 кг; Ка — объем 1 кг адсорбента, Ка = 0,00334 м3/кг.

Отсюда

V = 284• 10“4 м3.

Такой объем обеспечивается десятью трубами диаметром 60 мм и дли­ной 1 м. Поверхность лучистого восприятия всего генератора состав­ляет 1,7 м2. Следует отметить, что давление в системе (трубы, ресивер, конденсатор, испаритель) составляет 2,3—2,4 МПа.

Остальные элементы рассчитывают по общеизвестным теплотехниче­ским законам.