3. Абсорбционная теплонасосная установка (атну) со струйным абсорбером.
Д – десорбер; А – абсорбер; Г – генератор (теплообменник); К – конденсатор; И – испаритель; Р1, Р2 – рекуператоры, Н – нагреватель.
Приведённая схема абсорбционной ТНУ отличается от классической иным способом абсорбции рабочего тела и, вследствие этого, изменением соотношения между давлениями в абсорбере и десорбере.
Основной элемент схемы – абсорбер, являющийся фактически водоструйным компрессором. Из сопла абсорбера струя подогретого раствора вытекает с высокой скоростью, которая зависит от давления и температуры жидкости. Струя раствора и частично выделившееся РТ в камере смешения абсорбера создают разрежение и увлекают РТ, подведённое из испарителя. Тем самым в диффузоре образуется двухфазный поток, который тормозится. Кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию давления, РТ переходит в раствор с выделением теплоты реакции растворения и конденсации.
Процесс растворения идёт при повышенном давлении, более высоком, чем в испарителе, температура раствора также повышается. Запас потенциальной энергии в слабом растворе создаётся за счёт подвода энергии к нему извне в насосе. Так как для повышения давления жидкости требуется работа, во много раз меньшая, чем для сжатия газа или пара, то процесс преобразования энергии в термохимическом трансформаторе протекает более экономично, чем в агрегатах типа парокомпрессионного теплового насоса.
Недостатками данной схемы по сравнению со схемой с абсорбционной колонной являются повышенный расход энергии на циркуляцию абсорбента и большая мощность самого насоса. Применение струйного абсорбера даёт следующие преимущества:
Абсорбция РТ происходит в результате механического смешения сред в трубопроводе, а не в результате создания подходящих температурных условий, как в колонне. Это даёт возможность получить температурный потенциал в среде после нагревателя даже более высокий, чем в паре после десорбера.
Схема содержит гораздо меньшее количество обязательных элементов, что даёт возможность гибко подойти к её компоновке в зависимости от нужд конкретной технологии и значительно снизить капитальные затраты. Обязательными в схеме являются только абсорбер, десорбер и насос. Кроме того, необходимо наличие какого-либо из теплообменников-нагревателей (Н или К) и какого-либо из теплообменников-охладителей (Г или И). Также как и в схеме с колонной рекуператоры обязательными не являются.
4. Термохимические трансформаторы с турбиной.
Д – десорбер; А – абсорбер; Г – генератор (теплообменник); К – конденсатор; И – испаритель; Р1, Р2 – рекуператоры, Н – нагреватель.
Турбина встраивается в технологическую схему вместо конденсатора и дросселя, т.е. фактически выполняет одновременную функцию понижения давления и охлаждения. В связи с тем, что с вала турбины снимается работа, глубина охлаждения РТ в ней больше, чем в дросселе (совершение работы в данном случае приравнивается к нагреву внешнего теплоносителя).
Отличием остальной части схемы от схем с конденсаторами является то, что в Р2 и Х происходит охлаждение и нагрев газа, а не охлаждение жидкости и её испарение. Это значительно снижает эффективность по холоду и увеличивает необходимые размеры теплообменного оборудования. В остальном установка с турбиной работает также как и установка с конденсатором и дросселем.
Технологические схемы с турбиной удобно применять, когда на производстве ограниченные возможности по использованию образующегося низкопотенциального тепла.