Глава VIII

Для охлаждения потоков до более низких температур, чем 'это возможно в водяных и воздушных холодильниках, применяют специальные способы получения холода. В этом случае исполь­зуют различные холодильные циклы, в которых в качестве рабо­чего агента (хладоагента) служат различные вещества (сернистый ангидрид, аммиак, пропан, хлористый метил, фреоны и др.), которые легко переводятся в сжиженное состояние при обычных или несколько пониженных температурах.

Одним из способов получения низких температур является использование эффекта охлаждения жидкости при дросселиро­вании с понижением давления и поглощением тепла при испаре­нии. В зависимости от способа создания давления в системе раз­личают компрессионные, абсорбционные и пароэжекторные хо­лодильные установки.

Для оценки эффективности холодильного цикла используют холодильный коэффициент е, который представляет собой отно­шение удельной хладопроизводительности q₂ к работе А, затра­ченной на осуществление цикла -

s=g₂/А (VIII,1)

Чем больше холодильный коэффициент, тем экономичнее уста­новка.

1. Компрессионные холодильные установки

В установках этого типа хладоагент сжимают в компрессоре, затем охлаждают до температуры окружающей среды и после этого он адиабатически расширяется и испаряется, отбирая соот­ветствующее количество тепла от охлаждаемого объекта.

В первых холодильных машинах в качестве холодильного агента использовали воздух. Однако вследствие малой экономич­ности уже в конце XIX в. воздух был вытеснен аммиаком и угле­кислым газом. В настоящее время в компрессионных холодильных

Рис. VII1-2. Цикл компрессионной холодильной установки: а — на диаграмме pV; б — на диаграмме Ts.

достигает сухости х = 1 (точка Г) и перегревается (точка 2). Перегретый пар с параметрами, отвечающими точке 2, направ­ляется в конденсатор, в котором он охлаждается от Т₂ до Т₂, (точка 2') и конденсируется (линия 2'—3) при давлении р₂ = = const. В качестве охлаждающей среды в конденсаторе исполь­зуется окружающий воздух или вода. В конденсаторе отнимается тепло q_±.

(VIII,2)

А Яг—Яг Н — Н h — ^li Для идеального холодильного цикла (обращенного цикла Карно)

s=T₂/(T_t-T₂) (VII 1,3)

2. Абсорбционные холодильные установки

Схема абсорбционной холодильной установки дана на рис. VII1-3. В установке вместо компрессора имеются абсорбер У, насос 2 и десорбер (кипятильник) 3. При помощи этих агрегатов пару, полученному в испарителе 7 холодильной установки при давлении р_ъ сообщается давление р₂ > р_1у т. е. как в компрес- соре. В остальном абсорбционная холодильная установка не от-

личается от компрессионной.

Работа абсорбционной установки осущетвляется следующим образом. Из испарителя 7 сухой насыщен- ный пар хладоагента направляется в абсорбер У, в котором поглощается

Процесс дросселирования изображается линией 3—4, а при адиабатном расширении — линией 3—4'. Получившийся после дросселирования влажный пар с температурой Т_г (точка 4) по­ступает в испаритель, где к нему при постоянных давлении р_х и температуре Т_г подводится тепло q₂, величина которого опре­деляет хладопроизводительность установки. Подвод тепла в испа­рителе соответствует линии 4—L Затем процесс повторяется. Величина q₂ отвечает площади 1—4—5—6 на Ts-диаграмме. Внешняя работа, затрачиваемая в холодильном цикле на 1 кг рабочего тела, равна

A =qi~q₂= Н ~ h — (^l'i — h) = 4 — н так как при дросселировании /₃ = /₄. Тогда согласно уравне­нию (VIII, 1) холодильный коэффициент будет равен

е =

<7а

Я%

Рис. VII1-3. Схема абсорбционной холодильной установки:

/ — теплоноситель в десорбер; II — хладоагент в абсорбер; 1 — абсорбер; 2 — насос; 3 — десорбер^ (кипятильник); 4 — редукционный кла- пан; 5 — конденсатор; 6 — дроссель; 7 — испа- ритель.

потоком абсорбента, уходящим из десорбера 3. Насыщенный рас­твор абсорбента забирается из абсорбера 1 насосом 2 и при давлении р₂ > р± подается в десорбер 3. Для обеспечения нор­мальной работы абсорбера из него отводят тепло. В десорбере 3 раствор абсорбента нагревают, и пары хладоагента отводят при давлении р₂ в конденсатор 5. Далее работа установки ана­логична компрессионной.