Гидридная холодильная установка

)5 Р 25 В 15/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ ика, сорки. СущГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 07,09.92. Бюл. М 3371) Научно-производственный центр иНиколаевском кораблестроительном инстуте им. адм . С,О.Макарова,72) Б.Г.Тимошевский и С,О.Беляков56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1019188, кл, Е 25 В 17/08, 1983.2. Патент Нидерландов М 389667,кл. Р 25 В 15/02, опублик. 1973.(54) ГИДРИДНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТНОВКА(57) Назначение: холодильная техбционные холодильные установ Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано при создании сорбционных холодильных устаноИзвестна абсорбционная холодильная установка, содержащая генератор-абсорбер, заполненный 1.ай 4 А или Егй, с тепло- обменными поверхностями внутри, генератор-абсорбер, заполненныйайБ или ТГе, с теплообменной поверхностью в нем, и холодильную камеру, причем холодильная камера соединена с теплообменником внутри второго генератора-абсорбера 1), Установка работает следующим образом. В теплообменную поверхность второго генератора-абсорбера подают воздух, который охлаждается за счет отбора теплоты в процессе десорбции водорода из гидридааМ 5 Н или ТРеН. Водород поступает в первый генератор-абсорбер, где поглощаетность изобретения; в состав установки включены генераторы-абсорберы 16, 17, заполненные Тбг 2, поверхности 18, 19 нагрева которьх подключены к трубопроводу 9 высокого давления, магистрали десорбции водорода через клапаны 25, 26 соединены с трубопроводом 12 низкого давления, а магистрали абсорбции водорода через клапаны 27, 28 - с трубопроводом 9. При этом отношение массы АВБ, где А - один из редкоземельных элементов или их сплав, а В - один из металлов-катализаторов или их сплав, к массе ТОГ 2 составляет от 6,5 до 45,5, 1 ил. ся .аИИА или ЕМпоступает в холодиет ее.Достоинством установки я вля ется и ростота изготовления и эксплуатации. Недостатком является невозможность получения низких температур, так как температура охлаждения лимитирована давлением десорб- цИИ Вадарада ИэайБНх ИЛИ ТГЕНх, а таКжЕ давлением абсорбцииайА или ЕМ,Известна холодильная установка, содержащая генераторы-абсорберы, заполненные смесью компонентов А и В в соотношении от 1:3 до 2:17, где А - кальций или один из редкоземельных элементов, а В - преимущественно никель, кобальт, попеременно переключаемые с десорбции водорода высокого давления на сорбцию водорода низкого давления, водяной и азотный охладители водорода, установленные51015 20 25 30 35 40 50 на трубопроводе высокого давления, теплообменники для охлаждения водорода высокого давления водородом низкогодавления и дроссельное устройство, разделяющее трубопроводы высокого и низкого давления 2.Устройство работает следующим образом. Когда один из генераторов-абсорберов обогревается электроспиралыо, другой в зто время охлаждается водой, При десорбции водород охлаждается в водяном теплообменнике, в теплообменнике водорода низкого давления, жидким азотом в охлади- теле и окончательна в другом теплообменнике водорода низкого давления. Затем, расширяясь в дроссельном устройстве, водород значительно понижает свою температуру и охлаждает необходимое оборудование. После этого водород адсорбируются вторым генератором-абсорбером.Достоинством данной установки является возможность получения низких температур (до 25 К). Недостатком является низкая экономичность вследствие высоких затрат энергии на ожижение азота.Целью изобретения является повышение экономичности установки при получении холода низких температур путем снижения энергозатрат на охлаждение водорода ниже температуры инверсии,Цель достигается тем, что в состав установки включены генераторы-абсорберы, заполненные ТОг 2. поверхности нагрева которых подключены к трубопроводу высокого давления, магистрали десорбции водорода соединены с трубопроводом низкого давления, а магистрали абсорбции водорода соединены с трубопроводом высокого давления. При этом отношение массы интерметаллида АВ 5, где А - один из редкоземельных элементов или их сплавов, а В - один из металлов катализаторов или их сплавов, к массе ТОг 2 составляет 6,5 - 45,5. Водород высокого давления, десорбируемый одним из генераторов-абсорберов с АВ 5, охладившись в водяном охладителе и теплообменнике водорода низкого давления, поступает в поверхность нагрева генератора-абсорбера с ТО г 2 Нх, где происходит дальнейшее охлаждение водорода высокого давления за счет отбора от него теплоты десорбции водорода из гидрида ТОг 2 Нх Затем водород высокого давления, доохладившись во втором теплообменнике водорода низкого давления, поступает в дроссельное устройство, а затем к охлаждаемому объекту. Из охлаждаемого объекта водород поступает через теплообменники водорода низкого давления во второй генератор-абсорбер с АВ 5, охлаждаемый водой, где и абсорбируется с образованием гидрида АВ 5 Нх. Водород, выделяемый ТОг 2 Нх, также поступает в этот генератор-абсорбер через свою магистраль десорбции водорода.Одновременно с этим часть водорода высокого давления после водяного охладителя отбирается в магистраль абсорбции водорода второго генератора-абсорбера с ТОг, который при этом охлаждается водой, что приводит к образованию гидрида ТОг 2 Нх Этим обеспечивается непрерывность процесса охлаждения водорода высокого давления.Таким образом, в предлагаемой установке азотный охладитель, работающий призначительных затратах электроэнергии, заменен на гидридный, работающий более экономично. Расчеты показывают, что при этом энергозатраты могут быть снижены с 0,4 - 0,42 кВт на кВт холода до 0,32-0,36 кВтна кВт холода.Отношение массы ЛВ 5 к массе ТОг 2 в интервале от 6,5 до 45,5 позволяет охладить водород высокого давления во всем диапазоне его температур перед генераторамиабсорберами, Если это значение более 45,5. то генераторы-абсорберы с ТОг 2 могут не обеспечить необходимого охлаждения водорода высокого давления. Если это значение менее 6 5, то это не дает дополнительного эффекта, так как температура водорода высокого давления за генераторами-абсорберами с ТОг 2 ограничена давлением десорбции водорода из ТОг 2 и давлением его абсорбции АВ 5, т.е. получить более низкую температуру все равно не удается,Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показал, что отличия характеризуются совокупностью следующих признаков: в состав установки включены генераторы-абсорберы, заполненные ТОг 2, поверхности нагрева этих генераторов-абсорберов подключены к трубопроводу высокого давления установки; магистрали десорбции водорода этих генераторов-абсорберов соединены с трубопроводом низкого давления установки, а магистрали абсорбции водорода соединены с трубопроводомвысокого давления установки; отношение массы АВ 5 к массе ТОг 2 составляет от 6,5 до 45,5, Поскольку данные признаки позволяют достичь положительный эффект, то онисоответствуют критерию "существенные отличия".В литературе не обнаружены холодильие установки, использующие пару интерметаллидов АВ 5 и ТОг 2. Необнаружено, также, отношение масс АВ и ТОг 2 в интер 17602635 10 15 20 25 30 35 50 55 вале от 6,5 до 45,5. Известна установка, в которой охлаждение происходит эа счет процесса десорбции водорода из гидрида (см, например, авт, св, М 1019188), Однако по сравнению с ней предлагаемое техническое решение использует ТОг 2, а только он позволяет получить положительный эффект. Совершенно иным является подключение поверхности нагрева, магистралей абсорбции и десорбции генераторов-абсорберов с ТОг 2 к трубопроводам установки, Авторы же претендуют не на способ охлаждения за счет теплоты десорбции водорода, а на холодильную установку, содержащую совокупность элементов, представленных в формуле изобретения. Только совокупность этих элементов, а не они в отдельности позволят достичь положительный эффект, являющийся целью изобретения. Таким образом, вышеперечисленные признаки отвечают критерию "новизна",На чертеже представлена схема предлагаемой холодильной установки.Холодильная установка содержит генераторы-абсорберы 1, 2, заполненные АВБ, где А - один иэ редкоземельных металлов или их сплав, а В - один из металлов-катализаторов или их сплав, Генераторы-абсорберы имеют поверхности нагрева 3, 4 и охлаждения 5, 6. Линии десорбции через клапаны 7 и 8 соединены с трубопроводом 9 высокого давления, а линии абсорбции через клапаны 10, 11 соединены с трубопроводом 12 низкого давления. На трубопроводе 9 установлен водяной охладитель 13 и теплообменники 14, 15 водорода низкого давления. В состав установки входят генераторы-абсорберы 16, 17, заполненные ТОг 2, поверхности 18, 19 нагрева которых через клапаны 20, 21 подключены к трубопроводу 9 высокого давления, а через клапаны 22, 23 к дроссельному устройству 24. Магистрали десорбции водорода генераторов-абсорберов 16, 17 через клапаны 25, 26 соединены с трубопроводом 12 низкого давления, а магистрали абсорбции водорода через клапаны 27, 28 соединены с трубопроводом 9 высокого давления, В генераторахабсорберах 16, 17 расположены также поверхности 29, 30 охлаждения. Для слива жидкого водорода предусмотрен бак 31,Установка работает следующим образом,Включают источник нагрева генератора-абсорбера 1 и одновременно с этим в поверхность 6 охлаждения генератора-абсорбера 2 подают воду. Водород высокого давления через клапан 7 поступает в трубопровод 9 высокого давления. Охладившись в водяном охладителе 13 и теплообменнике 14 водорода низкого давления, он через клапан 20 поступает в поверхность 18 нагрева генератора-абсорбера 16, Здесь происходит дальнейшее охлаждение водорода вь 1 сокого давления за счет отбора теплоты на десорбцию водорода иэ ТОг 2 Нх, который через клапаны 25 и 11 поступает й генератор-абсорбер 2. Водород высокого давления через клапан 22 поступает в теплообменник 15 водорода низкого давления, в дроссельное устройство 24, а затем в виде жидкости в бак 31 и к охлаждаемому оборудованию, Испарившийся в процессе охлаждения оборудования водород поступает в трубопровод 2 низкого давления, где проходит через вторые контуры теплообменников 15 и 14, охладив водород высокого давления, и абсорбируется в генераторе-абсорбере 2, Одновременно с этим часть водорода из трубопровода 9 высокого давления через клапан 28 подают в генератор-абсорбер 17, чере= охлаждэемую поверхность 29 которого прокачивают воду,После полной разрядки генератора-абсорбера 1 его включают от источника нагрева, а воду переключают в поверхность 5. Включают источник нагрева генераторэ-абсорбера 2, Водород высокого давления через клапан 8 подают в трубопровод 9. Водород, пройдя охладитель 13, теплообменник 14, клапан 21, поверхность 19 нагрева, клапан 23, теплообменник 15, ожижается в дроссельном устройстве 24. Десорбируемый ТОг 2 Н, водород через клапаны 26 и 10 поступает в генератор-эбсорбер 1, Часть водорода высокого давления через клапан 27 поступает в генератор-абсорбер 16, который охлаждается при этом водой, прокачиваемой через поверхность 30,Таким образом, предлагаемая гидридная холодильная установка позволяет получить холод низкой температуры при меньших энергетических затратах, так кэк азотный охладитель заменен гидридным охлэдителем. Формула изобретения Гидридная холодильная установка, содержащая генераторы-адсорберы, заполненные гидридом АВБ, где А - один из редкоземельных элементов или их сплавов, а В - один иэ металлов-катализаторов или их сплавов, которые подключены к источникам нагрева и охлаждения, теплообменные поверхности и дроссельное устройство, разделяющее трубопроводы высокого и низкогодавления,отличающаяся тем,что, с целью повышения экономичности при получении холода низких температур, установка дополнительно содержит генераторы-адсорберы, заполненные гид1760263 К оставитель Б.Тимошевскийехред М. Моргентал Редактор Л.Волков ектор Л.Лукач каз 3174 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ридом большего равновесного давления типа Т 16 г 2, поверхности нагрева которых подключены к трубопроводу высокого давления, а магистрали десорбции водорода соединены с трубопроводом низкого давления, а магистрали абсорбции водорода соединены с трубопроводом высокого давления.5