Đặc điểm của máy lạnh hấp thụ loại nhỏ là không có bơm dung dịch trong hệ thống (Hình 5.6). Trong hệ thống có dung dịch H2O-NH3 và khí trơ thường là H2. Hidrô nằm trong thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ, do đó cân bằng áp suất trong toàn bộ hệ thống. Phân tích về mặt áp lực: Ở thiết bị gia nhiệt và thiết bị ngung tụ áp lực được tạo thành do hơi NH3 và phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường giải nhiệt. Ở thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ áp lực được tạo thành do NH3 và H2, do đó phần áp suất của NH3 ở thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ nhỏ hơn ở thiết bị gia nhiệt và thiết bị ngưng tụ.
Việc sử dụng khí trơ cho phép cân bằng áp lực tại mọi điểm của hệ thống, do đó không sử dụng bơm và các loại van. Ở thiết bị bay hơi NH3 không phải sôi mà là bay hơi, NH3 khuếch tán vào H2. Do đó còn đươc gọi là máy lạnh hấp thụ khuếch tán
Dung dịch đặc được gia nhiệt ở xyphông nhiệt VIII và tại thiết bị sinh hơi I bằng điện, gas, đèn dầu. Hơi bay lên đi vào thiết bị tách lỏng II được giải nhiệt bằng không khí và một phần lỏng được đưa trở lại thiết bị sinh hơi I, làm tăng nồng độ NH3 của pha hơi ra khỏi thiết bị tách lỏng II, luồng hơi đi vào thiết bị ngưng tụ III được coi như hơi NH3 sạch. NH3 ngưng tụ thành lỏng ở thiết bị ngưng tụ và tự chảy đến thiết bị bay hơi IV. Do áp suất tổng của cả hệ thống là như nhau nên thiết bị ngưng tụ được đặt cao hơn thiết bị bay hơi để lỏng NH3 tự chảy. Tại thiết bị bay hơi lỏng NH3 bay hơi do nhận nhiệt Qo và hơi khuếch tán vào khí H2, tạo thành hỗn hợp NH3 – H2. Hỗn hợp khí đi qua thiết bị hồi nhiệt VII tới thiết bị hấp thụ V nằm ở phía dưới. Ở thiết bị hấp thụ, hỗn hợp khí NH3-H2 tiếp xúc với dung dịch NH3-H2O loãng từ thiết bị gia nhiệt I tới, dung dịch loãng không chiếm toàn bộ tiết diện ống. Dung dịch loãng hấp thụ hơi NH3 và nhả ra nhiệt lượng Qa rồi nhả ra môi trường xung quanh. H2 được giải phóng khỏi hỗn hợp khí tại thiết bị hấp thụ sẽ bay lên, đi qua thiết bị trao đổi nhiệt VII quay trở lại thiết bị bay hơi. H2
tuần hoàn được là nhờ sự chênh lệch khối lượng riêng của hỗn hợp khí đặc lạnh đi xuống qua thiết bị bay hơi với hỗn hợp khí loãng nóng đi lên qua thiết bị hồi nhiệt VII.
Tại thiết bị hồi nhiệt H2 trước khi quay trở lại thiết bị bay hơi được làm lạnh bằng hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị bay hơi và do đó làm tăng thêm hiệu quả của hệ thống. Dung dịch NH3- H2O đặc thu được ở thiết bị hấp thụ V đi qua thiết bị trao đổi nhiệt dung dịch VI tới thiết bị gia nhiệt I và VIII và chu trình tiếp tục...
Để dung dịch loãng từ thiết bị gia nhiệt chảy liên tục đều đặn tới thiết bị hấp thụ thì nước lỏng ở thiết bị gia nhiệt I & VIII phải cao hơn cao độ của thiết bị hấp thụ H. Dung dịch đặc đi
vào phía trên của thiết bị gia nhiệt phải thắng được trở lực cột áp tĩnh H tạo ra. Điều này được thực hiện nhờ xi phông nhiệt VIII. Dung dịch đặc trong ống xi phông sôi tạo ra khối lượng riêng khác giữa dung dịch đặc ở thiết bị hấp thụ với hỗn hợp ở ống xi phông và tạo thành lực đẩy hỗn hợp vào thiết bị gia nhiệt.
Máy lạnh hấp thụ khuếch tán có 3 vòng tuần hoàn: vòng tuần hoàn môi chất, dung dịch, H2. NH3 tuần hoàn qua mọi thiết bị của hệ thống. Dung dịch tuần hoàn qua thiết bị gia nhiệt và thiết bị hấp thụ. H2 tuần hoàn qua thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ. Bình chứa XI chứa H2 dùng cân bằng áp suất của hệ thống khi nhiệt độ không khí ở môi trường xung quanh thay đổi. Khi nhiệt độ không khí tăng thì NH3 đẩy H2 ra khỏi bình chứa XI và do đó làm tăng áp suất toàn hệ thống.
Hình 5.7 trình bày một sơ đồ khác của máy lạnh hấp thụ khuyếch tán. Trong sơ đồ này bơm nhiệt được thể hiện rõ nét hơn.
Hình 5.7: Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán.
1. Nguồn nhiệt; 2. Ống xi phông nhiệt; 3. Thiết bị gia nhiệt; 4. Thiết bị phân chia; 5. Thiết bị ngưng tụ; 6. Bình chứa Hidrô; 7. Thiết bị bay hơi; 8. Ngăn lạnh; 9. Thiết bị trao đổi nhiệt hơi- khí; 10. Thiết bị hấp thụ; 11. Bình chứa phân ly; 12. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng lỏng-lỏng
Chu trình lý thuyết: Dung dịch đặc được gia nhiệt ở thiết bị gia nhiệt 3 bằng đèn dầu. Hơi bay lên đi vào bộ phân chia 4 được giải nhiêt bằng không khí và 1 phần lỏng được đưa trở lại làm tăng nồng độ NH3 của pha hơi ra khỏi thiết bị phân chia 4, luồng hơi đi vào thiết bị ngưng tụ được coi như hơi NH3 sạch. NH3 ngưng tụ thành lỏng ở thiết bị ngưng tụ và tự chảy đến thiết bị bay hơi. Do áp suất tổng của cả hệ thống là như nhau nên thiết bị ngưng tụ được đặt cao hơn thiết bị bay hơi để lỏng NH3 tự chảy. Tại thiết bị bay hơi lỏng NH3 bay hơi do nhận nhiệt Qo và hơi khuếch tán vào khí H2, tạo thành hỗn hợp NH3 – H2. Hỗn hợp khí đi qua TB TĐN 9 tới thiết bị hấp thụ 10 nằm ở phía dưới. Ở thiết bị hấp thụ, hỗn hợp khí NH3-H2 tiếp xúc với dung dịch NH3-H2O loãng từ thiết bị gia nhiệt tới, dung dịch loãng không chiếm toàn bộ tiết diện ống. Dung dịch loãng hấp thụ hơi NH3 và nhả ra nhiệt lượng Qa rồi nhả ra môi trường xung quanh. H2
được giải phóng khỏi hỗn hợp khí tại thiết bị hấp thụ sẽ bay lên, đi qua thiết bị trao đổi nhiệt quay trở lại thiết bị bay hơi. H2 tuần hoàn được là nhờ sự chênh lệch khối lượng riêng của hỗn hợp khí đặc lạnh đi xuống qua TBBH với hỗn hợp khí loãng nóng đi lên qua thiết bị trao đổi nhiệt.
Tại thiết bị trao đổi nhiệt 9 H2 trước khi quay trở lại thiết bị bay hơi được làm lạnh bằng hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị bay hơi và do đó làm tăng thêm hiệu quả của hệ thống. Dung dịch
NH3-H2O đặc thu được ở thiết bị hấp thụ đi qua thiết bị trao đổi nhiệt 12 tới thiết bị gia nhiệt và chu trình tiếp tục...
Để dung dịch loãng từ thiết bị gia nhiệt chảy liên tục đều đặn tới thiết bị hấp thụ thì nước lỏng ở thiết bị gia nhiệt phải cao hơn cao độ của thiết bị hấp thụ H. Dung dịch đặc đi vào phía trên của thiết bị gia nhiệt phải thắng được trở lực cột áp tĩnh H tạo ra. Điều này được thực hiện nhờ ống xi phông nhiệt 2. Ống xi phông nhiệt có đường kính 4,5 mm và quấn 2,3 vòng thật chặt vào bề mặt gia nhiệt của thiết bị gia nhiệt. Dung dịch đặc trong ống xi phông sôi tạo ra khối lượng riêng khác giữa dung dịch đặc ở thiết bị hấp thụ với hỗn hợp ở ống xi phông và tạo thành lực đẩy hỗn hợp vào thiết bị gia nhiệt.
Máy lạnh hấp thụ khuếch tán có 3 vòng tuần hoàn: vòng tuần hoàn môi chất, dung dịch, H2. NH3 tuần hoàn qua mọi thiết bị của hệ thống. Dung dịch tuần hoàn qua thiết bị gia nhiệt và thiết bị hấp thụ. H2 tuần hoàn qua thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ. Bình chứa 6 chứa H2 dùng can bằng áp suất của hệ thống khi nhiệt độ không khí ở môi trường xung quanh thay đổi. Khi nhiệt độ không khí tăng thì NH3 đẩy H2 ra khỏi bình chứa 6 và do đó làm tăng áp suất toàn hệ thống.