3.Схема, принцип действия и изображение цикла простейшей абсорбционной водоаммиачной холодильной машины (авхм)
В
Г за счет подвода теплоты qГ
от внешнего греющего источника кипит
крепкий по аммиаку раствор. Из раствора
выделяется более летучий аммиак. Пар
аммиака поступает в КД, где за счет
отвода теплоты внешним охлаждающим
источником в количестве qК
охлаждается и конденсируется.
Образовавшаяся жидкость поступает в
РВ2, дросселируется от давления в КД до
давления в И и поступает в И. В И за счет
подвода теплоты от охлаждаемого источника
в количестве q0
кипит жидкий аммиак и образовавшийся
пар направляется в А. Из Г слабый по
аммиаку раствор поступает в РВ1,
дросселируется до давления в А и
направляется в А. Здесь слабый раствор
поглощает пары аммиака, поступающие из
И. Теплота абсорбции в количестве qА
отводится внешним охлаждающим источником.
Концентрация раствора в результате
поглощения пара возрастает до крепкого
раствора, который забирается насосом
и подается в Г.
Для построения цикла необходимо по известным параметрам внешних источников определить возможные параметры раствора в узловых точках цикла как для жидкой, так и для паровой фаз. Температурный режим работы АВХМ определяется тремя независимыми параметрами внешних источников: 1) Высшей температурой греющего источника th1; 2) Низшей температурой охлаждающей среды tW1; 3) Низшей температурой охлаждаемого хладоносителя tS2. По th1 находят высшую температуру кипения раствора в Г (на выходе из Г): t2 = th1 – Δth, (Δth ≈ 10°С). По tW1 находят давление и температуру конденсации: tK = tW1 – ΔtK, (ΔtK ≈ 5°С), далее, используя таблицы со свойствами чистого аммиака, находим PK = f(tK). Наличие в парах аммиака паров воды снижает PK, но использование таблиц свойств чистого аммиака дает некоторое завышение PK в запас и к ошибке не приводит.
Подача охлаждающей среды в КД и А может осуществляться параллельно и последовательно сначала в КД, затем в А. Параллельная подача: по tW1 находим низшую температуру раствора при абсорбции пара в А (t4 = tW1 + ΔtA). Последовательная подача: tW2 = tW1 + ΔtW, ΔtW – нагрев воды в КД (ΔtW = 2 ÷ 5°С). Далее t4 = tW2 + ΔtA.
По tS2 находим низшую температуру кипения в И: t0 = tS2 – Δt0, Δt0 ≈ 5°С. C помощью таблиц со свойствами чистого аммиака по t0 находим Р0′. Действительное значение Р0 будет ниже Р0′: Р0 = Р0′ - ΔР, ΔР учитывает наличие воды в аммиаке. По t0 определяем высшую температуру кипения в И: t8 = t0 + Δt0′. Для упрощения расчетов пренебрегают гидравлическим сопротивлением паровых трубопроводов между Г и КД, между И и А. Тогда давление в Г равно давлению в КД, давление в И равно давлению в А (Ph = PK, PA = P0).
Построение цикла. На диаграмме отмечают РK и Р0 для паровой и жидкой фаз раствора. На пересечении t4 и Р0 = РА находят положение т.4 в области жидкости. Т.4 имеет параметры t4, Р0 = РА, ξR, h4. Т.4 характеризует состояние крепкого раствора на выходе из А. Изменением энтальпии раствора при прохождении насоса пренебрегают. В Г раствор подогревается до равновесного состояния т.10 (t10, РК, ξR, h10), а затем кипит при РК = Рh (процесс 102). Т.2 (t2, PK, ξA, h2), характеризующую состояние раствора в конце процесса кипения, находят на пересечении t2 и PK в области жидкости. Состояние пара, равновесного жидкости в начале процесса кипения, характеризуется т.1' (t10, РК, h1'), а состояние пара, равновесного жидкости в конце процесса кипения (т.2), характеризуется т.2' (t2, PK, h2'). Положение т.1' и т.2' находят, используя вспомогательную линию изобары РК в области пара. Эти точки лежат на пересечении t10 и t2, проведенных в области влажного пара, и линии PK для сухого насыщенного пара. Считают, что из Г выходит пар, равновесный среднему состоянию раствора в процессе кипения: ξm = (ξA + ξR) / 2. Положение т.5' (t5, PK, ξ d, h5') находят с помощью вспомогательной линии изобары PK в области паровой фазы. Эта точка лежит на пересечении t5, проведенной в области влажного пара, и линии PK для сухого насыщенного пара. Пар с состоянием 5' поступает в КД, где конденсируется за счет охлаждения внешним охлаждающим источником (процесс 5'6). Жидкость, состояние которой характеризуется т.6 (t6, PK, ξ d, h6), дросселируется в РВ2 от PK до Р0 и в состоянии влажного пара поступает в И. Так как при дросселировании энтальпия не меняется, то состояние влажного пара будет характеризоваться т.7 (t7, P0, ξ d, h6), совпадающей на диаграмме с т.6. Влажный пар при P0 состоит из жидкости (т.70 (t7 = t70, P0, h7)) и пара (т.7' (t0, P0, h7')). Положение т.70 находят на пересечении t0 и P0 в области жидкости. Положение т.7' находят на пересечении t0, проходящей в области влажного пара через т.7, и изобары P0 для сухого насыщенного пара. В И за счет подвода теплоты от охлаждаемого источника жидкость в состоянии 70 кипит (процесс 7080), температура при этом меняется от низшей t0 до высшей t8. Положение т.80 (t8, P0, h80), характеризующей состояние жидкости в конце процесса кипения, находят на пересечении t8 и P0 в области жидкости. Т.8' (t8, P0, h8'), характеризующая состояние пара, равновесного жидкости в конце процесса кипения, находится с помощью вспомогательной линии изобары P0 в области паровой фазы. Считают, что из И выходит влажный пар, состояние которого характеризуется т.8 (t8, P0, ξ d, h8). Т.8 лежит на пересечении t8 в области влажного пара и линии постоянной концентрации ξ d. Слабый раствор из Г (т.2) дросселируется в РВ1 от Ph до PА и поступает в А. Поскольку при дросселировании энтальпия не меняется, то т.3 (t30, PА, ξА, h3'), характеризующая состояние влажного пара после дросселирования жидкости, на диаграмме совпадает с т.2. Влажный пар при P0 состоит из жидкости (т.30 (t30, PА, h30)) и насыщенного пара (т.3' (t30, PА, h3')). Положение т. 3' и т.30 находят методом последовательных приближений. Т.30 лежит на пересечении t30, проведенной в области влажного пара, и P0 для насыщенной жидкости. Т.3' лежит на пересечении t30, проведенной в области влажного пара, и P0 для насыщенного пара. В А при давлении PА происходит поглощение пара раствором (процесс 304). Концентрация раствора увеличивается до ξR.
Билет №16