Пароводяные эжекторные холодильные машины

В компрессионных паровых холодильных машинах вода не может быть применена в качестве хладоагента, так как для получения низких температур испарения необходимы очень низкие давления и, кроме того, ввиду весьма значительных удельных объемов водя­ного пара для его сжатия потребовались бы поршневые компрессоры недопустимо боль­ших размеров.

Однако применение вместо поршневых компрессоров пароструйных эжекторов поз­воляет эффективно использовать воду в качестве хладоагента. Вода обладает и рядом до­стоинств (высокая теплота парооб­разования, дешевизна, безопас­ность и безвредность).

Рис. XIX-2.

Рис. XIX-2.

В пароводяной эжекторной хо­лодильной машине (рис. XIX-2) водяной пар давлением 40·10⁴— 60×10⁴ н/м² (~4-6 am) поступает из парового котла в сопло эжек­тора I. При расширении пара в эжекторе создается значительный вакуум, соответствующий низкому остаточному давлению в испарителе II, из которого в эжектор засасы­ваются холодные водяные пары. В диффузоре эжектора скорость смеси паров падает, а давление возрастает от давления в испарителе до давления в конденсаторе III, где происходит сжижение смеси паров охлаждающей водой. Конденсат па­ра откачивается насосом IV обратно в паровой котел, одновременно не­которая часть конденсата подается тем же насосом через регулирующий вентиль (дроссель) V в испаритель для компенсации убыли в нем воды из-за ее испа­рения. Вода, охлажденная в испарителе II до низкой температуры вследствие ее частич­ного испарения в условиях глубокого вакуума, подается потребителю холода. Отдав холод и нагревшись, вода вновь возвращается в испаритель.

Для того чтобы составить тепловой баланс пароводяной эжекторной холодильной машины, обозначим: Q_K — тепло, затрачиваемое на получение рабочего пара; Q₀ — тепло, отнимаемое от охлаждаемой воды потребителем холода (холодопроизводительность ма­шины); С_конд — тепло, отводимое охлаждающей водой в конденсаторе. Соответственно тепловой баланс пароэжекторной холодильной машины будет иметь вид:

Q_K + Q₀ + С_конд

Холодильный коэффициент в пароводяной эжекторной холодильной машины пред­ставляет собой отношение холодопроизводительности Q₀ к теплу Q_K, затраченному на полу­чение рабочего пара:

Пароводяные эжекторные холодильные машины применяются при относительно вы­соких температурах, испарения, примерно от -10 до +10 °С. В этих пределах изменения температур (достаточных, например, при кондиционировании воздуха) они могут успешно конкурировать с компрессионными и абсорбционными холодильными машинами.

Недостатком этих машин является большой расход охлаждающей воды в конденса­торе, где необходимо конденсировать не только пар, служащий хладоагентом, но и рабочий пар, поступающий в эжектор для создания вакуума в испарителе. Кроме того, в эжекторных машинах трудно регулировать холодопроизводительность, так как паровые эжекторы работают наиболее эффективно при полной нагрузке. Обычно такое регулирование при­ходится осуществлять путем отключения части параллельно работающих эжекторов.

В качестве холодильного агента в пароводяных эжекторных машинах для достиже­ния температур ниже 0 ^oС могут быть использованы холодильные рассолы.

Литература

1. Касаткин А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. Изд.9-е, М.: Химия. 1973 – 754 с.

2. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Изд. 2-е, М.: Химия. 1972 – 493 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. Изд. 2-е, М.: Химия. 1991 – 496 с.