Абсорбционные холодильные машины

В отличие от компрессионных холодильных машин получение холода в абсорбционных машинах осуществляется не путем непосредственной затраты механической энергии, а за счет использования тепла невысокого потенциала.

Действие абсорбционных холодильных машин основано на поглощении (абсорбции) паров холодильного агента каким-либо абсорбентом при давлении испарения р₀ и доследующем его выделении (при давлении кон­денсации р) путем нагревания. Вместо сжатия холодильного агента в ком­прессоре, необходимого для последующей его конденсации водой, здесь для той же цели применяются выделение (десорбция) и отгонка холодильного агента из растворителя под избыточным давлением.

В абсорбционных холодильных машинах наиболее распространенным холодильным агентом является аммиак, а поглотителем (абсорбентом) — вода. Как известно, аммиак очень хорошо поглощается водой, и этот рас­твор имеет температуру кипения значительно более высокую, чем темпе­ратура кипения самого аммиака.

Рис. XIX-1.

В водноаммиачной абсорбционной холодильной машине (рис. XIX-1) концентрированный водноаммиачный раствор, содержащий около 50% аммиака, поступает в кипятильник I, работающий при повышенном давле­нии р для того, чтобы отгоняемые из раствора пары аммиака могли быть сконденсированы водой в поверхностном конденсаторе II. Затем жидкий аммиак проходит через вентиль III; дросселируется до давления р₀ (атмосферного или несколько более низкого) и при этом частично испа­ряется и охлаждается. Смесь жидкого и парообразного аммиака посту­пает в испаритель IV, где, испаряясь, отнимает тепло от охлаждаемой среды. Холодопроизводительность машины определяется количеством отнимаемого тепла.

Пары аммиака направляются из испарителя в абсорбер V, где они поглощаются орошающим абсорбер слабым водоаммиачным раствором, который поступает из кипятильника I. Для повышения степени поглоще­ния при абсорбции процесс следует проводить при пониженной темпера­туре. Поэтому по пути из кипятильника в абсорбер слабый водноаммиачный раствор охлаждается в теплообменнике VI и затем (за счет частичного самоиспарения) при прохождении через вентиль (дрос­сель) VII. Охлаждение слабого раствора в теплообменнике VI произво­дится более холодным концентрированным раствором аммиака, подавае­мым насосом VIII из абсорбера V через теплообменник VI на испарение в кипятильник I. Выделяющееся в абсорбере при поглощении аммиака тепло отводится (через стенку змеевика) охлаждающей водой. Наличие теплообменника VI повышает эффективность работы установки, так как концентрированный раствор поступает в кипятильник уже подогретым и поэтому расход тепла в нем может быть уменьшен.

В кипятильник I подводится с теплоносителем (обычно греющим глу­хим паром) тепло, необходимое для кипения водноаммиачного раствора и образования паров хладоагента. Это тепло эквивалентно работе, кото­рую надо затратить для переноса тепла с более низкого уровня (от охла­ждаемой среды в испарителе IV) на более высокий уровень (охлаждающей воде в конденсаторе II), т.е. для осуществления холодильного цикла. Для повышения экономичности установки на практике испарение водно-аммиачного раствора в кипятильнике обычно дополняют его ректифика­цией в ректификационной колонне непрерывного действия.