Главная | Обратная связь

цикл абсорбционной холодильной установки

Еще одной разновидностью холодильных циклов, в которых используется хладагент в виде влажного пара, является цикл абсорбционной холодильной установки. От уже рассмотренных циклов паровых холодильных установок — парокомпрессионной и пароэжекторной — он отличается способом сжатия пара, выходящего из испарителя.

В рассматриваемой установке используется явление абсорбции пара жидким раствором. Абсорбцией называют поглощение вещества всем объемом поглощающего тела. Как известно, пар чистого вещества может быть поглощен (сконденсирован) этим же веществом в жидком состоянии лишь в том случае, если жидкость имеет температуру меньшую, чем температура пара. На этом принципе, в частности, основаны рассмотренные смешивающие регенеративные подогреватели.

В отличие от чистых веществ растворы обладают замечательной способностью абсорбировать (поглощать) пар раствора одного состава жидким раствором другого состава даже в том случае, когда температура жидкости выше температуры пара. Именно это свойство раствора и используется в абсорбционных холодильных установках.

Температура кипения бинарного раствора при постоянном давлении зависит от состава раствора. При этом температура кипения будет тем выше, чем больше в растворе доля компонента с более высокой температурой кипения. Характерной особенностью растворов является то, что пар, получающийся при кипении раствора, имеет иной состав, чем находящийся с ним в равновесии жидкий раствор; пар более богат низкокипящим компонентом.

Схема абсорбционной холодильной установки представлена на рис.4. В качестве одного из возможных хладагентов в такой установке используется влажный пар аммиака. Жидкий насыщенный аммиак, дросселируясь в редукционном вентиле 1 от давления p₁ до давления p₂ , охлаждается от температуры T1 до температуры T₂ . Затем влажный пар аммиака поступает в испаритель 2, где степень сухости пара увеличивается до х = 1 за счет притока теплоты q₂ от охлаждаемого объема. Сухой насыщенный пар аммиака при температуре Т₂ поступает в абсорбер 3, куда подается также

раствор аммиака в воде, имеющий температуру T₁. Поскольку при одном и том же давлении вода кипит при значительно более высокой температуре, чем аммиак, легкокипящим компонентом в этом растворе является аммиак. Этот раствор абсорбирует пар аммиака; теплота абсорбции, выделяющаяся при этом, отводится охлаждающей водой. Концентрация аммиака в растворе в процессе абсорбции увеличивается, и, следовательно, из абсорбера выходит обогащенный раствор (при температуре T₂< T_ıı < T1 и давлении p₂). С помощью насоса 4, повышающего давление этого обогащенного раствора от р2 до р1 , раствор подается в генератор аммиачного пара 5, где за счет теплоты, подводимой к раствору от внешнего источника, происходит испарение раствора. Выделяющийся при этом пар значительно более богат аммиаком, чем раствор, из которого он получается. Практически из раствора выделяется почти чистый аммиачный пар, так как парциальное давление водяного пара в газовой фазе при этих температурах ничтожно мало. Этот аммиачный пар при температуре Tı и давлении р1 поступает затем в конденсатор 6, где он конденсируется, и жидкий аммиак в состоянии насыщения направляется в редукционный вентиль 1. Что же касается выходящего из парогенератора 5 раствора, содержание аммиака в котором значительно снизилось в результате выпаривания, то этот бедный аммиаком раствор дросселируется в редукционном вентиле 7 от давления р1 до давления р2 и затем поступает в абсорбер 3, гдеон обогащается аммиаком за счет абсорбируемого аммиачного пара. Следует заметить, что при дросселировании в вентиле 7 температура бедного раствора практически не изменяется).

Из приведенной схемы установки видно, что абсорбционный узел этой установки, состоящий из абсорбера 3, генератора аммиачного пара 5, насоса 4 и редукционного вентиля 7, служит в конечном итоге для сжатия аммиачного пара от давления р2 на выходе из испарителя до давления р1 на входе в конденсатор. Преимущество этого способа сжатия аммиачного пара заключается в том, что если в обычной парокомпрессионной установке на сжатие пара затрачивается значительная работа, то в случае абсорбционной установки насос повышает давление жидкости (водоаммиачный раствор), причем затрата работы на привод этого насоса пренебрежимо мала по сравнению с затратой работы в компрессоре, да и сам насос компактен и конструкционно прост.

2. Почему в газокомпрессорной холодильной установке нецелесообразна замена детандера дросселем?

В газокомпрессорной холодильной машине в отличие от паровой холодильной машины работа детандера лишь несколько меньше работы компрессора, а удельная холодопроизводительность, в основном, определяется работой детандера. Поэтому при замене в газовой холодильной машине детандера дроссельным вентилем, не только значительно возрастает работа цикла вследствие потери работы детандера, но уменьшается и удельная холодопроизводительность, так как в этом случае холодопроизводительность определяется только эффектом дросселирования, который для газов очень мал.

Литература

1. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1973.

2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980.