Абсорбционная холодильная машина

Это теплоиспользующая машина имеет широкое применение в промышленности. В этой холодильной машине хладагент не однокомпонентное вещество, а двухкомпонентное, например водоаммиачный раствор, в котором аммиак является хладагентом, а вода абсорбентом (поглотителем).

В генераторе Г (кипятильнике), при подводе к нему теплоты , раствор выпаривается. Пар, с высокой концентрацией легкокипящего компонента (аммиака), поступает в конденсатор, а оставшаяся жидкость (слабый раствор близкий к воде) – в абсорбер. Сконденсированный в конденсаторе пар аммиака, в виде жидкости, направляется в испаритель. Образующийся здесь пар за счет теплоты , отбираемой от охлаждаемой среды, подводится к абсорберу, в котором он поглощается слабым раствором, поступившим из генератора.

Этот процесс называется абсорбцией, и сопровождается выделением теплоты , которая отводится из аппарата с помощью холодной воды. Крепкий, насыщенный поглощенным газом раствор, из абсорбера перекачивается насосом в генератор. Помимо водоаммиачного раствора, в абсорбционных машинах широко применяется раствор бромистого лития, в котором хладагентом является вода, а абсорбентом – бромистый литий. Энергетическую эффективность абсорбционной холодильной машины оценивают тепловым коэффициентом:

,

где - тепловой эквивалент работы насоса.

Таким образом, в этой машине роль компрессора выполняет генератор, абсорбер и насос. Основное количество энергии, необходимое для ее работы, подводится к генератору в виде теплоты . Количество электрической энергии для работы насоса – незначительно.

По сравнению с парокомпрессионными, абсорбционные холодильные машины более надежны в эксплуатации, но существенно уступают по металлоемкости и энергетическим затратам. При одинаковой подведенной теплоте , теплота будет существенно больше теплового эквивалента работы компрессора (см. холодильный коэффициент). Учитывая это, абсорбционные холодильные машины целесообразно применять на предприятиях, где имеется дешевая энергия для обогрева генератора.

Цикл парокомпрессионной холодильной машины с влажным ходом

Теоретические циклы холодильных машин изображают в термодинамических диаграммах, которые позволяют лучше понять принцип действия холодильных машин. Кроме того, термодинамические диаграммы служат теоретической базой для расчета холодильных машин и их элементов. Наиболее распространенными являются диаграммы и .

Цикл идеальной одноступенчатой холодильной машины с регулирующим вентилем близок к циклу Карно, и протекает в области влажного пара хладагента. Цикл этой машины изображен в диаграмме, и отражает процесс кипения и испарения хладагента линией 4-1 в испарителе, линией 1-2 – процесс адиабатического сжатия хладагента в компрессоре, линия 2-3 – процесс конденсации хладагента в конденсаторе, линия 3-4 – процесс дросселирования хладагента в регулирующем вентиле.

Сухой ход компрессора

Особенностью рассмотренных выше циклов с регулирующим вентилем и переохлаждением жидкого хладагента, является всасывание компрессором влажного пара и сжатие его до состояния сухого насыщенного пара, т.е. «влажный ход компрессора». Такой режим работы компрессора теоретически является выгодным, т.к. он приближает процесс холодильной машины к идеальному циклу Карно (машины).

В практических условиях компрессор работает «сухим ходом», т.е. всасывает сухой насыщенный или перегретый пар (хладагент). Для обеспечения сухого хода компрессора в схеме холодильной машины должен быть добавлен еще один элемент, вспомогательный аппарат – отделитель жидкости, в который поступает хладагент со степенью сухости состояния точки 1 на диаграмме, где в результате уменьшения скорости и изменения направления движения, капельки жидкости отделяются от образующегося пара. Жидкость в этом аппарате стекает вниз, откуда поступает обратно в испаритель. Здесь , она дополнительно кипит при постоянной температуре , соответствующей давлению , отнимающей тепло от охлаждаемой среды в процессе 4-1.

Сухой ход в условиях действительного процесса оказывается практически выгодным. Во-первых, чем выше температура пара, засасываемого компрессором, тем мене интенсивен теплообмен пара со стенками цилиндров, который уменьшает холодопроизводительность компрессора и увеличивает расход электроэнергии на сжатие пара.

Поэтому на диаграмме практического цикла холодильной машины, сжатие начинается с точки .

Во-вторых, при сухом ходе компрессора исключается возможность гидравлического удара в цилиндрах при попадании в них хладагента.

В практических условиях, компрессор засасывает пар хладагента перегретым на 5…15С выше - для аммиака, и на 20…30С - для хладона-12.