16.2 Цикл пароежекторної холодильної установки
Пароежекторні холодильні машини мають приблизно ті ж дос- тоїнства, що й абсорбційні. Недоліки: великий шум при роботі ежектора, ще більш низька, чим в абсорбційних машинах, енергетична ефектив- ність, можливість охолоджувати об’єкт лише до декількох градусів вище нуля через використання води як холодоагента. Внаслідок цих недоліків пароежекторні машини мають досить обмежену область застосування. Їх використають там, де важлива простота експлуатації й надійність холодильної машини, а підвищеними енергетичними втратами можна зневажити.
Обов’язковою умовою для роботи пароежекторних машин є наявність значної кількості водяної пари тиском 0,7÷1,0 Мпа. Якщо для його одержання споруджувати спеціально паровий котел, то пропаде перевага простоти й дешевини пароежекторної машини. Тому їх експлуатують, як правило, тільки там, де вже є джерело водяної пари потрібних параметрів, причому в надлишку, щоб його вистачало й для основного об’єкта, і для холодильної машини. Такі умови є, напри- клад, на судах з великими паротурбінними установками. В основному ж пароежекторні машини поширені на великих будівельних об’єктах, де є власна котельня і є нестаток у холоді.
Використання в якості хладоагента води й водяної пари має певні переваги перед іншими хладоагентами. Вода має високу теплоту паротворення (при 0° С значення г = 2500 кдж/кг), майже у два рази більше, ніж в аміаку, і в 10 разів більше, ніж у вуглекислоти. Вода абсолютно безпечна й нешкідлива. Однак вода непридатна для одержання низьких температур, тому що при цих температурах питомі обсяги пари надзвичайно великі й потрібні були б величезні розміри механічних компресорів.
Розвиток пароструминних ежекторів, що володіють простотою конструкції й відносно малими габаритами, привело до створення пароежекторних холодильних установок, у яких для стиску хладоагента витрачається не електрична енергія, а кінетична енергія струменя робочої пари. Причому робочою парою в цих установках є пара самого хладоагента, тільки більше високого тиску.
ІІ а T б
І IV 8 1
ІІІ 6 4
7 5
VII V 2 3
VI
S
Рис. 16.3. Схема (а) і Ts (б) – діаграма цикла пароежекторної установки.
Робоча пара з котла І (рис. 16.3а) надходить у сопло ежектора ІІ, розширюється в ньому до тиску Рп і здобуває велику швидкості. Протікаючи через камеру змішання ежектора, струмінь цієї пари захоплює із собою пару з випарника ІІІ, змішується з ним і надходить у дифузор IV, де підвищує тиск до Рк. Після цього суміш направляється в конденсатор V, де, віддаючи теплоту паротворення охолодній воді, конденсується. Частина отриманого кондесата направляється через дросельний клапан VI, частина скипає й знижує температуру до Тx, потім надходить у випарник, де віднімає теплоту q2 від охолоджуваного середовища. Інша частина конденсату живильним насосом VII вертається в паровий котел, де за рахунок теплоти палива q знову перетворюється в пару, і цикл повторюється.
Теоретичний цикл пароэжекторной установки на Тs – діаграмі (рис. 16.3б) зображується таким чином: 1-2 – адіабатний процес виті- кання робочої пари в соплі ежектора; 3-4 – стиск суміші пари в дифузорі; 4-6 – охолодження й конденсація суміші пари в конденсаторі; 6-7 – дроселювання частини рідини, що надходить у випарник; 7-5 – випар цієї частини рідини.
Ефективність пароэжекторной установки, що затрачає для одержання холоду енергію не у вигляді роботи, а у вигляді теплоти порівняно високого потенціалу, оцінюється коефіцієнтом використання теплоти
де q2 -теплота, яка підводиться у випарнику до 1 кг хладоагента в процесі випару; q - теплота, затрачувана ззовні на здійснення циклу.
Тому що кількості хладоагента й робочої пари в циклі різні, то наведений графік є певною мірою умовним. Важливою перевагою цих установок є їхня відносна простота, але термодинамічна ефективність їх невисока.
В останні роки набули застосування бромистолітиєві холодильні установки. Принцип дії їх не відрізняється від принципу роботи водо- аміачних абсорбційних холодильних установок, з тією лише різницею, що в бромистолітиєвій установці водяна пара є легкокиплячим компонентом, що відгоняють у генераторі, а абсорбуючою речовиною є розчин бромистого літію у воді. Бромистий літій має високу температуру кипіння й не відгоняється з водяними парами, тому ректифікації не потрібно. Тому що холодильним агентом є вода, яка замерзає при 0 0С, то такі установки, звичайно, застосовуються тільки для одержання холодної води з температурою + 1,7÷7 0С у системах кондиціювання повітря, у виробництві синтетичних волокон та т.і.