19. Схема и принцип действия абсорбционной холодильной машины.

Использование тепловой энергии для совершения работы по переносу теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому реализуется в абсорбционных холодильных машинах (АХМ). Абсорбционные холодильные машины работают с использованием свойств бинарных растворов, компоненты которых имеют существенно различающиеся температуры кипения при равных давлениях, а взаимная растворимость их имеет также существенную зависимость от температуры. Причем растворимость снижается с повышением температуры.

С хема АХМ приведена на рис. 6.1. при организации технологического процесса абсорбционной холодильной машины используется прямой и обратный термодинамические циклы. Котел Kmгенерирует пар холодильного агента, который поступает в турбинуТ,которая является приводом компрессора Кс. Далее пар поступает в устройствоА, где конденсируется и насосом Н опять подается в котел. Это прямой термодинамический цикл, результатом которо­го является трансформация теплоты, подведенной к котлу Km, в механичес­кую энергию турбины.

В технической литературе элемент, называемый выше «котел», может на­зываться также кипятильником или генератором.

Компрессор Кс перемещает пары хладоагента по тракту традиционного хо­лодильного цикла: компрессор Кс — конденсаторК— регулирующий вен­тиль РВ (или другое расширительное или дросселирующее устройство) — ис­паритель И.Это — обратный термодинамический цикл.

В описанной выше технологической схеме путем трансформации теплоты получена механическая энергия, которая расходуется на совершение работы по переносу теплоты от тела менее нагретого (охлаждаемая в испарителе сре­да) к телу более нагретому (охлаждающая в конденсаторе среда). Тепловая энергия израсходована на отбор теплоты от охлаждаемой среды в испарителе. Описанную выше схему можно упростить, убрав из нее процессы, представ­ленные на рис. 6.1 штриховыми линиями и совместив обратный и прямой термодинамические процессы. Совмещение прямого и обратного термодина­мических процессов (отказ от турбины и компрессора) возможно при приме­нении бинарных растворов. Бинарный раствор, как уже отмечено выше, со­стоит из двух компонентов с высокой взаимной растворимостью, имеющих существенно отличающиеся температуры кипения. Совмещенный термодина­мический цикл с использованием свойств бинарных растворов и применяется в абсорбционных холодильных машинах.

В котле Kmза счет подвода теплоты Q_kиз бинарного раствора выделяется компонент с низкой температурой кипения. Состав следующих элементов на пути движения паров этого компонента раствора полностью аналогичен со­ставу элементов парокомпрессорной холодильной машины. Путем изменения температуры в котле можно менять давление паров легкокипящего компо­нента и выбрать его таким, чтобы в процессе охлаждения в теплообменникебыла достигнута полная конденсации паровой фазы. По аналогии с пароком­прессорной холодильной машиной этот теплообменник называется конденса­тором. Снижение давления конденсата осуществляется в регулирующем вен­тиле РВ, при этом понижается и температура дросселируемого вещества. Сле­дующий теплообменник предназначен для отвода теплоты от охлаждаемой среды при кипении конденсата. Этот теплообменник называется испарите­лем. Легкокипящий компонент бинарного раствора выполняет в данной час­ти цикла те же функции, что и в парокомпрессорной холодильной машине хладоагент. В абсорбционной холодильной машине легкокипящий компонент тоже называется хладоагентом.

Далее технологический процесс изменения свойств холодильного агента отличается от характера его превращений в парокомпрессорной ХМ. Хладоа-гент поступает в абсорберА, где опять происходит взаиморастворение компо­нентов раствора. Компонент бинарного раствора, имеющий высокую темпера­туру кипения и поступающий в абсорбер из котла, называется поглотителем, или абсорбентом. Растворимость хладоагента в поглотителе увеличивается со снижением температуры. По этой причине для обеспечения процесса сорбции поглотителем поступающего из испарителя хладоагента в абсорбере темпера­тура должна быть ниже, чем температура раствора в котле. Поглотитель в абсорбере охлаждается за счет холодных паров хладоагента и (или) путем отвода теплоты с помощью другого теплоносителя. Эти процессы реализуются в специальном теплообменнике (теплообменниках). При растворении хладоа­гента в поглотителе выделяется теплота, которая тоже отводится с помощью теплообменника абсорбера. В целом в абсорбере должна компенсироваться теплота охлаждения поглотителя, поступающего из котла, и теплота взаим­ного растворения компонентов бинарного раствора.

Температура поглотителя снижается и при дросселировании его в регули­рующем вентиле РВ1. Обогащенный хладоагентом бинарный раствор с помо­щью насоса Н опять подается в котел. Далее цикл повторяется.

Абсорбционная холодильная машина имеет два контура циркуляции: хо­лодильный контур циркуляции хладоагента и тепловой контур циркуляции поглотителя. На участке перемещения их насосом из абсорбера в котел конту­ры совмещены. При циркуляции хладоагента совершается обратный термо­динамический цикл, при циркуляции поглотителя — прямой термодинами­ческий цикл.

В цикле абсорбционной холодильной машины на компенсацию работы по переносу теплоты затрачивается тепловая энергия. Наличие вторичных теп­ловых ресурсов с необходимым температурным уровнем, определяемым ре­жимом работы котла (кипятильника), определяет область применения абсор­бционных холодильных машин.