Абсорбционная холодильная установка

В этой установке рабочим веществом является бинарный раствор – это смесь, состоящая из двух полностью растворимых друг в друге веществ (например, водо-аммиачный раствор), имеющий различные температуры кипения. Вещество с меньшей температурой кипения является холодильным агентом (аммиак), с более высокой температурой кипения – абсорбент (вода). Схема такой установки имеет вид (рис. 5.4, а).

К парогенератору (1) подводится теплота с температурой большей, чем температура окружающей среды . В результате кипения жидкости малой концентрации при р₂ образуется пар высокой концентрации, который поступает в конденсатор (2), где конденсируется, отдавая теплоту охлаждающей воде с температурой окружающей среды (см. рис. 5.4, б).

Образовавшаяся жидкость высокой концентрации дросселируется в регулирующем вентиле (3) от давления р₁ до р₂ (р₁ > р₂), в результате температура жидкости понижается и становится меньше, чем в охлажденном помещении (4).

Вследствие подвода теплоты жидкость в испарителе испаряется и пар с параметрами р₂ и T₂ поступает в абсорбер (5), где абсорбируется (т.е. поглощается) при температуре > жидкостью, отдавая теплоту абсорбции охлаждающей воде.

При кипении жидкости в генераторе (1) ее концентрация снижается, а в абсорбере, вследствие поглощения концентрированного пара, повышается. Для поддержания концентрации в обоих устройствах одинаковыми между ними необходимо осуществить циркуляцию с помощью насоса (6) или естественную, за счет разности плотностей растворов разной концентрации.

Жидкость при движении из генератора в абсорбер дросселируется регулирующим вентилем 7.

Эффективность такой установки оценивается коэффициентом использования теплоты , где - теплота равна холодопроизводительности в испарителе, - теплота, затраченная на испарение жидкости в генераторе.

Коэффициент теплоиспользования имеет значение от ξ = 0,169 до ξ = 0,5 в более совершенных машинах.

На диаграмме Ts цикл изобразится (см. рис. 5.4, б).

Работа абсорбционной холодильной установки может рассматриваться как совокупность трех тепловых резервуаров.

В первом резервуаре (генераторе) подводится теплота равная пл. 1-2-3-4-1; во втором – испарителе подводится теплота - пл. 4-5-6-7-4, в третьем отводится теплота - пл. 1-8-9-7-1 (конденсатор - , абсорбер - ). Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

(5.5)

где - теплота, отведенная в конденсаторе;

- теплота, отведенная в абсорбере.

Рис. 5.4

Вопросы для самопроверки

1. Что такое холодильный коэффициент и коэффициент трансформации теплоты (отопительный коэффициент)? Как связаны эти величины?

2. Изобразите принципиальную схему воздушной холодильной установки и ее идеальный цикл в координатах p, v и T, s.

3. Каково назначение детандера в воздушной холодильной установке и почему его нельзя заменить дроссельным вентилем?

4. Изобразите схему парокомпрессионной холодильной установки с дроссельным вентилем и ее идеальный цикл в координатах T, s.

5. Какие преимущества имеет парокомпрессионная холодильная установка по сравнению с воздушной?

6. Изобразите принципиальную схему абсорбционной холодильной установки. Как повышается давление хладагента в этой установке?

7. Как влияет переохлаждение хладагента после конденсатора на значение коэффициента трансформации теплоты теплонасосной установки?

8. Какими свойствами должны обладать хладагенты?

9. Опишите основные методы сжижения газов.