Абсобционные холодильные машины (ахм). Принцип работы ахм.

Принцип работы АХМ основан на совмещении части прямого и обратного циклов. АХМ работает на рабочей паре (на двух компонеетах): на абсорбенте и абсорбанте. Рабочее вещество: легкокипящий компонент, поглотитель: высококипящий компонент.

В генераторе кипит смесь поглотителя и РВ, причём (по 2^-ому закону Кановалова) концентрация легкокипящего вещества в паровой фазе выше.

Из генератора (Г) пар направляется в паровую турбину (ПТ). Из Г обедненный раствор направляется в абсорбер (А) через дроссель (ДР). В абсорбере происходит поглащение пара слабым раствором. Обедненный раствор встречается с паром и происходит абсорбция- экзотермическая реакция (+Q). Чтобы абсорбция не заперлась, теплоту абсорбции необходимо отволить.

Обогащенный раствор направляется насосом в генератор.

Полученную работу можно использовать в обратном цикле.

Условия совмещения части прямого и части обратного циклов.

1. Равенство работ паровой турбины и компрессора;

2. Равенство давлений: р_к=р_h, р_а=р₀;

3. Равенство концентраций рабочего вещества, выходящего из испарителя и генератора

Q_h+Q₀+Q_н=Q_а+Q_k

Q_h – нагрузка генератора

Q_a – нагрузка абсорбера

Q_н – тепловой эквивалент работы насоса

Q₀ – нагрузка испарителя

Q_k – нагрузка конденсатора

=Q₀/Q_h

количество холода на единицу затраченной энергии.

Принципы работы ахм.

Рабочие вещества и рабочие пары АХМ.

Поглотитель РВ

NH₃+H₂O NH₃

традиционные пары

LiBr+ H₂O H₂O

1. t<0 – R22(-40), R12(-29), NH₃(-33) - аммиак

2. t>0 – для СКВ LiBr+ H₂O

3. ДЭМТЭГ+R22

Движущей силой абсорбции является разность давлений между давлением пара в объёме идавлением пара в пограничном слое над раствором (зависит от t охлаждающей воды, чем выше температура тем выше способность к абсорбции).

Абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина (абхм).

Схема итеоретический цикл одноступенчатой АБХМ. (Рис.7)

РТО – регенеративный теплообменник.

В РТО осуществляется внутренняя регенерация теплоты в цикле, для уменьшения нагрузки на генератор и абсорбер.

Введем обозначения:

А – абсорбер, Г – генератор, И – испаритель, КД – конденсатор, Н – насос.

Процессы.

2 – состояние на выходе из А,

4 –­­ состояние крепкого раствора на выходе из РТОна выходе из Г,

8 – состояние крепкого раствора на выходе из РТО,

7 – состояние слабого раствора на выходе из РТО,

3’-3 – конденсация,

3-1’ – кипение (испарение РВ),

8

2 – процесс абсорбции

1’

3’

7 - десорбция (кипение в Г),

4

4-8 – охлаждение крепкогораствора в РТО,

2-7 – нагрев слабого раствора в РТО.

Тепловой расчет теоретического цикла абхм.

Условия осуществления теоретического цикла.

1.Теплоёмкость внешних источников бесконечна.

Теплопередающая поверхность основных аппаратов бесконечна.

Отсутствие температурных напоров в основных аппаратах.

2.Отсутствие гидрогазодинамических потерь между аппаратами и в аппаратах.

3.Отсутствие недорекуперации теплоты на холодном конце РТО.

4.Отсутствие недовыпаривания раствора в генераторе и недонасыщения в абсорбере.

Расчет.

1. t₀=t_s, p₀=f(t₀), i_1’=f(t₀ или p₀), p₀=p_a

2. t_k=t_w=t₂=t₈, t₂ – низшая температура раствора в абсорбере.

3. p_k=f(t_k)

4. p_h=p_k

5. i₃=f (t_k)

6. _a=f (t₂,p_a)

7. i₂=f (p_a,t₂)

8. t₄=t_h, t_h – высшая температура раствора в генераторе

9. ₄=f (p_h,t₄)

10. i₄=f (p_h,t₄).

а – кратность циркуляции раствора в цикле – количество раствора выходящего из абсорбера на 1 кг пара РВ выпаренного в испарителе.

Определяется из солевого (материального) баланса любого растворного аппарата.

11. Материальный баланс по соли:

( a-1)*_r=a*_a, => a=_r/(_r-_a), где =_r-_a – зона деггазации в цикле.

12. Температура крепкого раствора после теплообменника

t₈=t₂

i₈=f (_a, t₈)

Тепловой баланс РТО по крепкому раствору

q_т/о^r=(a-1)*(i₄-i₈)

Тепловой баланс РТО послабому раствору

q_т/о^a=a*(i₇-i₂)

q_т/о^r=q_т/о^a => i₇=q_т/о^r/a+i₂

13. Определение состояния раствора в начале процесса десорбции (Рис. 8).

i_7º=f (p_h,a), tg=(i_7º’-i₇)*m_i/((_a-₀)*m_)

где m_i=мм/(ккал/кг), m_=мм/(%*)

₅=f (<,p_h)

i₅=f (p_h,₅)

t₅=f (p_h,₅)

13. Энтальпия пара на выходе из генератора

_m=(₅-₄)/2

i_3’=f (_m,p_h)

1’- 8 – линия абсорбции

6 – равновесное состояние раствора

tg=(i_1’-i₈)*m_i/((_r-₀)*m_)

t₆=f (<,p_a)

13. Удельная массовая холдопероизводительность

q₀=i_1’-i₃

13. Удельная нагрузка конденсатора

q_k=i_3’-i₃

13. Удельная нагрузка генератора

q_h=i_3’+(a-1)*i₄-a*i₇

13. Удельная тепловая нагрузка абсорбера

q_A=i_1’+i₈*(a-1)-a*i₂

=q₀/q_k

Количество холода получаемое в машине на единицу теплоты затраченной в генераторе

20. Массовый расход ХА

D=Q₀/q₀

20. Массовый расход слабого раствора

G_a=a*D

20. Массовый расход крепкого раствора

G_r=(a-1)*В

20. Тепловые потоки

Q_h=q_h*D

Q_a=q_a*D

Q_k=q_k*D

Q_т/o=q_т/о*D

Тепловой баланс.

Q_h+Q₀=Q_k+Q_a

Тепловой нагрузкой насоса пренебрегаем.