15. Каскадные холодильные машины. Схема и цикл простейшей каскадной хм. Достоинства и недостатки каскадных хм.

Для получения более низких температур с помощью парожидкостных циклов используются каскадные холодильные машины.

Каскадная ХМ это система состоящая из двух и более холодильных машин (циклов, ветвей), работающих в разных температурных диапазонах. Эти машины работают на разных хладагентах и связаны между собой только тепловой связью с помощью теплообменных аппаратов, так называемых конденсаторов-испарителей. Две смежные холодильные машины, в таком случае, образуют каскад. Связующий теплообменный аппарат для одной машины выполняет роль конденсатора, для другой – испарителя. Сами холодильные машины, входящие в систему, могут быть одно-, двух- и более ступенчатые, компрессорные и абсорбционные.

преимуществами каскадных ХМ:

а) объем (а следовательно и масса) компрессора каскадной ХМ меньше чем у многоступенчатых из-за меньших удельных объемов всасываемого пара (давление выше);

б) меньше относительные потери мощности в клапанах компрессора, т.к. при низких давлениях газодинамические потери в клапанах становятся соизмеримыми с работой сжатия;

в) меньше потери трения, т.к. меньше размеры цилиндров в компрессорах нижних ветвей;

г) общая степень повышения давления в компрессорах (при одинаковых Т₀ и Т_к) в каскадных ХМ ниже, чем в многоступенчатых, следовательно выше значение коэффициентов подачи  и КПД;

д) более дешевые и надежные испарители. Так как давление в них выше атмосферного, то стенки аппаратов можно делать более тонкие.

Применяют каскадные ХМ для получения холода с температурами в диапазоне от -80 до -140 С.

16. Основные показатели работы парокомпрессионных холодильных машин

17.Общие сведения об абсорбционных хм. Схема и рабочий процесс идеального абсорбционного холодильного агрегата.

Абсорбционные холодильные агрегаты относятся к группе теплоиспользующих ХМ. В этом их большое преимущество перед компрессорными ХМ, так как для привода абсорбционных агрегатов используется более дешевая низкопотенциальная тепловая энергия, а не более ценная электрическая энергия. Особенно эффективно их применение там, где имеются источники теплоты в виде вторичных энергоресурсов, т.е. в виде отработанного пара, горячей воды, дымовых газов, теплоты химических реакций и т.п. Именно с помощью абсорбционных ХМ и тепловых насосов возможно более полное использование топливно-энергетических ресурсов, уменьшить тепловое загрязнение окружающей среды, т.е. решать самые актуальные задачи энергетики.

Наиболее распространенными являются машины работающие на бинарном растворе, состоящем из абсорбента (поглотителя) и хладагента.

Основные требования к таким растворам:

а) способность смешиваться в любых соотношениях (взаиморастворяться). Ограниченная растворимость ХА в абсорбенте приводит к ограничению возможностей в реализации циклов;

б) более высокая нормальная температура кипения абсорбента по сравнению с хладагентом. Уменьшение разности в нормальных температурах кипения влечет за собой необходимость ректификации ХА, т.е. усложняет схему и вносит дополнительные термодинамические потери.

Раствор с бóльшим содержанием хладагента в абсорбенте называют крепким, с меньшим – слабым. Применительно к воде, когда она используется как ХА, иногда принимают и наоборот. На это необходимо обращать внимание при использовании в расчетах различную справочную и методическую литературу.

В настоящее время широкое применение нашли такие смеси:

а) водоаммиачный раствор. Здесь вода  абсорбент, аммиак  хладагент;

б) раствор бромистого лития. Здесь бромистый литий – абсорбент, вода – хладагент.

Абсорбционные ХМ бывают непрерывного и периодического действия.

Холодильные машины непрерывного действия содержат все аппараты, необходимые для непрерывной работы. Они могут быть одноступенчатые, двухступенчатые, абсорбционно-резорбционные и комбинированные.

Одноступенчатые ХМ применяют в том случае, если параметры греющей среды достаточны для получения требуемой температуры в испарителе.

Двухступенчатые ХМ – при использовании греющей среды более низкого потенциала или для получения более низких температур в испарителе.

В абсорбционно-резорбционной машине конденсатор заменен абсорбером, который называют резорбером. При этом охлаждающая резорбер вода нагревается до более высоких температур и может использоваться в системах теплоснабжения.

В комбинированных ХМ в одной из ступеней может быть использован компрессор.

. Схема идеальной абсорбционной холодильной машины:

1 – абсорбер; 2 – генератор; 3 – конденсатор; 4 – испаритель; 5, 6 – гидромоторы (детандеры); 7 – насос; 8 – охладитель абсорбента.

В испарителе 4 к рабочему агенту подводится теплота q_н низкого потенциала. Под воздействием этой теплоты хладагент кипит при Т_н и Р_н (низшие значения температуры и давления цикла). Пары ХА попадают в абсорбер и смешиваются с абсорбентом, который поступает из охладителя 8 через детандер 6.При поглощении ХА абсорбентом выделяется теплота абсорбции q_а, которую отводят при температуре Т_с (Т_сТ_н) охлаждающей средой. Полученный в абсорбере крепкий раствор, находящийся под давлением Р_н, перекачивают насосом 7 через охладитель абсорбента 8 в генератор (кипятильник) 2, находящийся под более высоким давлением Р_в. В теплообменнике 8 крепкий раствор подогревается.В генераторе из раствора выпаривается ХА за счет подведенной извне теплоты q_в. с температурой Т_в (Т_вТ_с). Если температуры кипения ХА и абсорбента существенно отличаются (на 200-300 C), то пар состоит из практически чистого хладагента. Пар ХА направляется в конденсатор 3, где он конденсируется. Теплота конденсации q_с отводится в окружающую среду водой или воздухом при температуре Т_с.Горячий абсорбент (слабый раствор) проходит теплообменник 8, где он охлаждается, и поступает в абсорбер.В идеальном случае работа насоса 7 равна сумме работ детандеров 5 и 6, т.к. равны перепады давлений и производительность насоса равна сумме расходов через детандеры.