8.2.3. Абсорбційна машина з теплообмінником розчинів

Енергетична ефективність АХМ може бути значно підвищена включенням у схему регенеративного теплообміну в прямому та зворотному циклах. В найпростішому циклі АХМ слабкий розчин виходить з генератора маючи високу температуру, яка дорівнює вищій температурі кипіння t₂. Для того, щоб у абсорбері розпочався процес поглинання пари холодильного агента, що надходить з випарника, необхідно охолодити його до рівноважного стану за постійного тиску р₀, віддаючи теплоту навколишньому середовищу. В той же час із абсорбера у генератор подається міцний розчин з температурою t₄, який необхідно спочатку нагріти зовнішнім гарячим джерелом до рівноважного стану, що відповідає тиску р_к, перш ніж розпочнеться кипіння (процес 4-1⁰).

Включення регенеративного теплообмінника розчинів ТР, у якому теплота від слабкого розчину буде передаватися міцному, зменшить кількість теплоти, що відводиться у абсорбері та підводиться у генераторі. На рис. 8.3. показана схема АВХМ з теплообмінником розчинів та її процеси в h- діаграмі для рідкої фази розчину. В теплообмінник з генератора надходить (f-1) кг слабкого та з абсорбера f кг міцного розчину. В результаті теплообміну температура слабкого розчину на виході з теплообмінника дорівнюватиме температурі міцного розчину на вході (t₃=t₄). Враховуючи різницю температур, яка має місце в реальних процесах теплообміну, t₃=t₄+∆t. Склавши тепловий баланс теплообмінника, можна визначити температуру t₁ міцного розчину на виході з нього. Кількість теплоти, яка віддається міцним розчином,

. (8.26)

Кількість теплоти, яку отримує міцний розчин,

. (8.27)

Нехтуючи втратами у навколишнє середовище отримуємо

. (8.28)

Рис.8.3. Схема абсорбційної водоаміачної холодильної машини з теплообмінником розчинів та її процеси у діаграмі h–

Знайшовши таким чином h₁ наносять на діаграму точку 1, яка характеризує стан міцного розчину на виході з теплообмінника. Він може бути охолодженим, насиченим чи киплячим. В останньому випадку теплообмінник конструктивно виконують із двох частин: рідинного теплообмінника та форгенератора (передгенератора). Тоді усе навантаження буде складатися з теплового навантаження теплообмінника та форгенератора . Температура вологої пари на виході з форгенератора визначається шляхом побудови графіка залежності ентальпії пари від її температури. Для цього необхідно задатися кількома значеннями температури вологої пари та визначити для неї ентальпію за формулою

, (8.29)

де , , – ентальпія, концентрація пари та тангенс кута нахилу ізотерми в області вологої пари, відповідно.

Побудувавши залежність та знаючи ентальпію h₁, визначають температуру t₁.

В АХМ з теплообмінником розчинів теплові навантаження генератора та абсорбера менші, ніж машини без теплообмінника, на величину його теплового навантаження.

Питоме теплове навантаження генератора в машині з теплообмінником

. (8.30)

Зменшення теплового навантаження генератора знаходять скориставшись (8.14)

(8.31)

Питоме теплове навантаження абсорбера в машині з теплообмінником

. (8.32)

Зменшення теплового навантаження абсорбера знаходять скориставшись (8.17)

.(8.33)

Оскільки включення у схему регенеративного теплообмінника зменшує теплове навантаження генератора, тепловий коефіцієнт машини збільшується

. (8.34)

При графічній побудові циклу АВХМ з рідинним теплообмінником у діаграмі h-ξ, необхідно провести лінію через точки 2 та 1 лінію до перетину її в точці О' з лінією ξ_d=сonst. Як видно з рис.8.3., включення у схему рідинного теплообмінника не змінює довжини відрізків 6-8 та 5’-6, величина яких дорівнюють питомій холодопродуктивності q₀ та питомому тепловому навантаженню конденсатора q_к, однак зменшує питомі теплові навантаження генератора q_г та абсорбера q_а на величину питомого теплового навантаження теплообмінника q_tc= q_tм, величина якого дорівнює довжині відрізку О- О'.