Абсорбционные холодильные машины изобретены Лесли (1810г.) и Карре (1850г.). Водоаммиачные абсорбционные холодильные машины Карре появились на 25 лет раньше аммиачных компрессионных машин (Линде, 1875г.).
Круговой процесс абсорбционных машин осуществляется рабочей смесью веществ (растворов), состоящей из двух компонентов. Эти вещества имеют разные температуры кипения при том же давлении. Один компонент является холодильным агентом, другой – поглотителем (абсорбентом).
Рисунок 5. Простейшая схема абсорбционной системы кондиционирования точки 1 – 8 – состояние рабочего вещества.
Следовательно, в абсорбционной холодильной машине механический компрессор преобразуется в термический.
Круговой процесс абсорбционных холодильных машин характеризуется следующими особенностями:
температуры абсорбции и выпаривания при постоянных давлениях Рк и Ро переменны и зависят от начальных и конечных концентраций раствора:
слабый раствор поглощает пар, имеющийся при том же давлении более низкую температуру.
В простейшей абсорбционной холодильной машине непрерывного действия между кипятильником Кп, обогреваемым обычно паром, и абсорбентом Аб, охлаждаемым водой, циркулирует рабочий раствор, например, аммиака в воде, весовая концентрация которого e изменяется. Аммиак является холодильным агентом, а вода – абсорбентом.
Водоаммиачный насос Н подаёт в кипятильник крепкий раствор большой концентрации er при давлении конденсации Рк и температуре t1. Значительная часть образующихся в кипятильнике паров аммиака при температуре t5 поступает в конденсатор Кд, в котором вместе с парами воды сжижается. Слабый раствор концентрации eа при температуре t2 дросселируется в регулирующем вентиле РВ1 до давления кипения Ро и температуры t3, затем направляется в абсорбер Аб, где абсорбируются пары, поступающие из испарителя И. Тепло абсорбции отводится охлаждающей водой.
Раствор становится крепким er и при температуре t4 подается насосом обратно в кипятильник Кn. Этим цикл раствора, протекающий при переменных температурах абсорбции и выпаривании, завершается. Образующийся в кипятильнике Кn пар концентрации e5 сжижается в конденсаторе Кд и жидкость поступает через дроссельный вентиль РВ2 в испаритель И. Пар из испарителя И поглощается в абсорбере Аб слабым раствором концентрации eа. Элементы кругового процесса Кд, РВ и И не отличаются от тех же элементов компрессионной холодильной машины.
Такая абсорбционная холодильная машина непрерывного действия по сравнению с другими наиболее проста, но энергетически не совершенна.
Тепловая экономичность абсорбционной холодильной машины может быть повышена ректификацией выпариваемого раствора (отделением паров аммиака от воды). Тогда в конденсатор Кд поступают почти чистые пары аммиака концентрации e, близкой к 1. Применяют также регенеративный теплообменник, в котором крепкий раствор нагревается до поступления в кипятильник, уходящим из него слабым раствором. Возможны и более сложные регенеративные процессы.
Движущим механизмом абсорбционных холодильных машин непрерывного действия является только насос Н, перекачивающий крепкий раствор в кипятильник.
Кроме жидких абсорбентов, применяют твердые абсорбенты – хлористый кальций, хлористый литий и другие соли.