Описываемая ниже холодильная машина, схема которой изображена на прилагаемом рисунке, представляет собою очень интересный с точки зрения термодинамики прибор.
Охлаждение получается вследствие поглощения тепла при испарении жидкого аммиака в испарителе 8. Испаритель помещен в охлаждаемом помещении, которое отделено от остальных частей прибора теплонепроницаемой перегородкой 7. Из термодинамики известно, что теплота может быть отнята от одного тела и передана другому, более нагретому, чем первое, телу, лишь при затрате некоторого количества работы.
Посмотрим, каким образом это происходит в описываемом приборе. Источник тепла, в виде газовой горелки или электрического нагревательного прибора, нагревает насыщенный водный раствор аммиака, идущий по змеевику 1. При этом происходит испарение аммиака и воды. Смесь паров проходит через дефлегматор 4, в котором водяные пары вполне конденсируются и уходят в сосуд 3, а аммиачный газ идет дальше, в конденсатор 5, охлаждаемый проточной водой, идущей по трубке 6. В конденсаторе аммиачный газ сгущается в жидкость, так как давление в приборе достаточно велико (около 15 атм.), чтобы аммиак мог ожижаться при относительно довольно высокой температуре охлаждающей воды водопровода. При сжижении аммиака происходит выделение скрытой теплоты, которая уносится охлаждающей водой. Даньше жидкий аммиак попадает в испаритель 8, наполненный водородом. Хотя давление в испарителе такое же, как и в конденсаторе, тем не менее аммиак начинает испаряться, так как парциальное давление его паров в испарителе значительно меньше давления его насыщенных паров при той же температуре. Смесь аммиачного газа и водорода ("H") поступает в поглотитель 10, где встречается со слабым раствором аммиака, поступающим из сосуда 3 по трубке 11. Этот слабый раствор поглощает аммиак. Так как при растворении аммиака происходит выделение тепла, то поглотитель также снабжен охлаждением водой, циркулирующей по змеевику 6. Насыщенный раствор из поглотителя опять идет в змеевик 1, и, таким образом, кругооборот завершается. Процесс идет непрерывно. Перенос тепла происходит за счет энергии, затрачиваемой нагровательным прибором. Для уменьшения этой затраты изобретатель прибора старался по возможности устранить бесполезные потери тепла. Для этой цели им введены регенераторы 12 и 13. В регенераторе 12 слабый раствор аммиака, нагретый в сосуде 3, идет по трубке, окруженной встречным потоком крепкого аммиачного раствора, и отдает свою теплоту, подогревая последний и тем самым облегчая работу источника тепла.
В регенераторе 13 происходит обмен тепла между водородом, идущим из поглотителя, и холодной смесью водорода и аммиачного газа, идущей в поглотитель. Чистый водород, охлаждаясь, уменьшается в объеме, и поэтому испарение аммиака в испарителе происходит легче.
Холодильники, снабженные описанной холодильной машиной, оказались очень надежными в работе. Для поддержания температуры 4° Ц. в холодильном шкафу емкостью 0,2 кб. м при наружной температуре 20° Ц. требуется затрата электрической энергии 180 ватт и расход охлаждающей воды 50 л в час.
Схема холодильной машины. 1 — нагреваемый змеевик, в котором происходит выделение аммиачного газа из крепкого водного аммиачного раствора. 2 — труба отводящая нагретые газы. 3 — конденсировавшийся водяной пар с небольшой примесью аммиака. 4 — дефлегматор, в котором аммиачный газ окончательно очищается от водяных паров. 5 — конденсатор, где аммиачный газ вновь сгущается в жидкость. 6 — труба с проточной охлаждающей водой. 7 — теплонепроницаемая перегородка. 8 — испаритель, где в присутствии водорода (Н), уменьшающего парциальное давление аммиачных паров, происходит вторичное превращение аммиака в газообразное состояние, сопровождаемое поглощением тепла. 9 — трубка, проводящая смесь водорода и аммиачного газа в поглотитель. 10 — поглотитель, в котором слабый раствор, поступающий по трубке 11, насыщается аммиаком. 11 — соединительная трубка. 12 — тепловой регенератор для жидкостей. 13 — тепловой регенератор для газов.
