А. В. Бараненко. Холодильные машины

Рис. 5.19. Схема абсорбциоивого бромистолитиевого холодиль­

ного агрегата АБХА-2500:

,1 - коидеисатор; 2 - генерIПОР; 3 - регулирующий веитиль; 4 - рас­

ходомер; 5 - зжектор; 6 - воздухоотделитель; 7 - испаритель; 8 -

абсорбер; 9 - подогреватель слабого раствора; 10 - переохладитель сме­

шаниого раствора; 11 - теплообмеииик растворов; 12 - насос смешан­ иого раствора: 13 - насос слабого раствора; 14 - иасос рециркулициои­ иой воды; 15 - термометр; 16 - вакуум-насос

гидрозатвор, а для отделения капель воды от пара, поступаю­

щего из испарителя в абсорбер и из генератора в конденсатор,

служат ЖaJIюзийные решетки.

Агрегат содержит также подогреватель слабого раствора, вклю­

чаемый в работу при возникновении опасности кристаллизации

крепкого раствора в растворном теплообменнике, а также пере­

охладитель смешанного раствора (в данной модификации АБХА),

служащий для улучшения процесса адиабатно-изобарной абсорб­ ции пара в абсорбере в пространстве над его трубным пучком.

за счет теплоты технологической воды, поступающей в труб-'

ное пространство испарителя с производства, кипит рабочее ве­ щество (вода), стекающее в виде пленки по наружной поверх-

196

ности труб испарителя. Давление кипения зависит от требуемой

температуры охлаждения технологической воды (5-7 ос) и со­ ставляет 0,7-0,9 кПа. Испаритель выполнен пленочным, чтобы

исключить отрицательное влияние гидростатического давления

столба жидкости на температуру кипения. Для обеспечения тре­ буемой плотности орошения труб испарителя через него органи­

зована рециркуляция рабочего вещества. Водяной пар из испа­

рителя, пройдя жалюзийную решетку, поступает в межтрубное

пространство абсорбера и абсорбируется в нем смешанным раст­

вором, распыляемым форсунками над трубным пучком абсорбе­

ра. В данной конструкции абсорбера АБХА крепкого раствора, поступающего из генератора в абсорбер, недостаточно для обес­ печения требуемой плотности орошения труб абсорбера. J) связи

с этим к крепкому раствору в одной из секций абсорбера подме­

шивают часть слабого раствора, образовавшийся смешанный рас­

твор подают соответствующим насосом на орошение трубного

пучка абсорбера. Другой поток слабого раствора подается насо­

сом через теплообменник, в котором он нагревается за счет отво­

да теплоты от горячего крепкого раствора, в генератор и выпа­

ривается в нем за счет подвода теплоты от горячей воды или греющего пара. Давление кипения раствора в генераторе зави­

сит от давления конденсации пара, которое, в свою очередь, за­

висит от температуры и расхода охлаждающей воды, подавае­ мой в трубное пространство конденсатора. Охлаждающая вода в аг­

регатах типа АБХА подается обычно последовательно: сначала

через абсорбер, а затем через конденсатор; возможна и парал­ лельная подача охлаждающей воды через указанные аппараты.

Давлеиие конденсации водяного пара составляет 4,5-7 кПа. Кон­

денсат из конденсатора сливается в, испаритель через гидроза­

твор за счет разности давлений между конденсатором и испари­

телем и вследствие того, что поддон конденсатора расположен

выше испарt-lтеля.

Генератор выполнен двухъярусным для уменьшения отрица­ тельного влияния rидростатического давления столба раствора· при его кипении. Благодаря тому что генератор является затоп­ ленным, снижается коррозийное воздействие раствора на тепло­

обменную поверхность труб аппарата. При работе АБХА, не­

смотря на высокую герметизацию агрегата, в его аппараты про­

,никает извне некоторое количество воздуха, которое необходи­

,мо УДaJIЯТЬ во избежание ухудшения показателей работы АБХА и возникающей при этом кислородной коррозии аппаратов. Для

этого служит система воздухоудаления, состоящая нз воздухо­

отделителя, эmeктора и вакуумного насоса. Воздухоотделитель

представляет собой вспомогательиый абсорбер, в трубное про­ странство которого подается небольшое количество охлаждае­

мой воды, отбираемое из трубопровода подачи ее в испаритель. Над трубным пучком аппарата распыляется небольшое количе­

ство смешанного раствора, возвращаемого затем в абсорбер. Бла­

I'Oдаря этому пар из парогазовой смеси абсорбируется при более

197

низком давлении, чем в основном абсорбере, а обогащенная га­

зами смесь отсасывается вакуумным насосом и выбрасывается в атмосферу. Холодопроизводительность агрегата регулируется изменением расхода горячей воды или греющего пара и измене­

нием циркуляции слабого раствора в цикле в зависимости от

температуры охлаждаемой воды после выхода ее из'испарителя.

С повышением тепловой нагрузки на испаритель увеличивается температура кипения рабочего вещества (воды) в испарителе,

поэтому для ее снижения повышают концентрацию раствора,

выходящего из генератора, как путем увеличения расхода горя­

чей воды или греющего пара, так и путем повышения темпера­

туры воды или давления пара.

На рис. 5.20 приведена конструкция агрегата АБХА-2500 и

его основных аппаратов. Особенности протекающих в аппаратах

процессов определяют конструкцию агрегата. Для снижения гид­ равлических сопротивлений проходу пара и достижения макси­ мальной компактности агрегата генератор 15 с конденсатором

18, а также испаритель 4 с абсорбером 7 объединены в соответ­

ствующие блоки. Блок генератор - конденсатор устанавливают

на блоке абсорбер - испаритель. В генераторе затопленного типа высота каждого яруса составляет около 300 мм. Если генератор

обогревается водой, то она подается в нижний ярус 3, а затем в

верхний 16. Слабый раствор подается в верхний ярус по труБО­

проводу 2. Верхний ярус снабжен поддоном с двойными боковы­

ми стенками, образующими между собой .щели по всей длине

аппарата, через которые раствор переливаеТся в нижний ярус.

Внутренние боковые стенки поддона имеют большую высоту, чем

наружные, и в нижней части снабжены отверстиями для перете­

кания раствора в щели между стенками.

Для поддержания уровня в нижнем ярусе корпус генерато­ ра снабжен переливным устройством 14, ПQЗВОЛЯЮЩИМ отводить

выходе из межтрУбноro пространства и благодаря этому умень­

шить гидравлическое сопротивление проходу пара.

Трубный пучок испарителя расположен над трубным пучком абсорбера для того, чтобы исключить заброс капель раствора в хладагент. Так как теплота парообразования воды велика, то

образующеrocя при кипении раствора в генераторе пара, а затем

конденсата в конденсаторе недостаточно, чтобы оросить труб­ ный пучок испарителя с требуемой плотностью орошения. Вслед­

ствие этого осуществляют рециркуляцию воды через испаритель

и подводят ее к распылительному коллектору с форсунками по

трубопроводу 13. Воду на рециркуляцию отводят по трубопрово­ ду 12. Чтобы избежать уноса капель воды из испарителя в аб­

сорбер, боковые стороны трубного пучка испарителя ограждают

вертикальными многослойными жалюзийными решетками 5 по всей длине аппарата. Теплопередающая поверхяость абсорбера

представляет собой ленточную компоновку трубного пучка, а при малом числе труб в пучке и наличии широкого фронта

натекания паров по всему наружному контуру снижаются гид­

равлические потери. Трубный пучок выгораживает зону отбора

паровоздушной смеси, обеспечивая возможность кратчайшим

путем через коллектор выводить неабсорбируемые газы по тру­ БОпроводу 11. Расположение коллектора в центральной части

трубного пучка не препятствует орошению его трубок и не нару­ шает абсорбции. Смешанный раствор подается в абсорбер по тру­ бопроводу 6 и распыляется форсунками над трубным пучком. Крепкий раствор по трубопроводу 9 вводится в одну из секций абсорбера и в ее нижней части смешивается со слабым раст­ вором.· Смешанный раствор отводится из той же секции по трубопроводу 8, а слабый - из другой секции - по трубопро­

воду 10.

Принципиальная схема агрегата АБХА-1000 является такой же, как и схема агрегата АБХА-2500, но конструкция некото­ рых аппаратов АБХА-1000 несколько отличается от конструк­

ции аппаратов АБХА-2500 (наличие вытянутых по вертикали

трубных пучков абсорбера и испарителя, расположение их ря­

дом друг с другом с разделяющей жалюзийной решеткой, нали­

чие одноярусного затопленного генератора и некоторые другие

отличия). Теплообменник растворов агрегата располагается под блоком абсорбериспаритель, конструктивно является кожу­ хотрубным, многоходовым по межтрубному и трубному простран­

ствам и в целях уменьшения объема для заполнения раствором

выполнен прямоугольной формы.

Конструкция агрегаТаАБХА-5000 производительностъю 5800 кВт

приведена на рис. 5.21.

Агрегат выполнен вытянутым по вертикали с полуовалом в

верхней и нижней частях и состоит из двух блоков: генератора -

конденсатора и абсорбера - испарителя; плоское днище гене­ ратора 3 стыкуется с плоской ~ерхней частью абсорбера 14, что

позволяет сократить раз­

меры агрегата и размес­

тить теплообменный пучок генератора в один слой.

раствора размещены по пе­

риферии корпуса блока аб­

Рис. 5.21. КОИСТРУХЦИЯ абсорбцио_ого сорбер _ испаритель на'

~~~~ооотиевого холодильного агрегата . его вертикальных сторо-

нах. Смешанный раствор

распыляется форсунками, установленными на вертикальных тру­

бах 15, в которые подается переохлаж.ценныЙ раствор.

Блок абсорбер - испаритель разделен поперечными и про­

дольными перегородками на шесть изолированных по паровому

пространству ступеней. Переохлажденный раствор после распы­ ления насыщается парами воды из соответствующей ступени ис­

парителя, что позволяет осуществить ступенчатые процессы аб­

сорбции и кипения. Каждая из шести ступеней является авто­

номной и имеет свой рециркуляционный растворный насос. Уро­

вень раствора в генераторе поддерживается постоянным с помо­

щью переливного устройства 4. Для того чтобы капли раствора

не уносились из генератора в конденсатор, между ними устанав­

ливают жалюзийные решетки 17. Неконденсирующиеся газы от­

бираются по трубопроводу 1, слабый раствор подводится в гене­

ратор по трубопроводу 16, крепкий раствор отводится по трубо­

проводу 5, смешанный раствор для переохлаждения в водорас­

творных теплообменниках абсорбера подается по трубопроводу

6, крепкий раствор для смешения со слабым подводится по тру­

бопроводу 12, смешанный раствор из отсека абсорбера отводит­

ся по трубопроводу 13, рециркулируемая вода из поддона испа­ рителя - по трубопроводу 10, слабый раствор из полостей аб-

200

сорбера - по трубопроводу 11. Теплообменник для охлаждения крепкого и нагрева слабого растворов конструктивно выполнен

таким же, как и в агрегате АБХА-2500.

Экспериментальные характеристики агрегата АБХА-2500 при­ ведены на рис. 5.22. Они являются основными и представляют собой зависимость холодопроизводительности от концентрации

крепкого раствора при температуре охлажденной воды t 2 = 7 ОС

и охлаждающей t", = 22 ОС. Номинальную холодопроизводитель­

ность агрегат развивает при максимальной рабочей концентра­

ции крепкого раствора 64,5%. Сопоставлены характеристики АБХА с чистыми поверхностями (линия 1) и разной степени загрязнения (линии 2 и 3). Загрязнение поверхностей и, как

следствие, уменьшение коэффициента теплопередачи абсорбера

и конденсатора в 1,5-1,8 раза приводят к снижению холодопро­ изводительности агрегата'на 20-30%. С включенным переохла­

дителем смешанного раствора холодопроизводительностъ АБХА выше (линия 4), чем без переохладителя (линия 5).

На рис. 5.23 приведены спецификационная характеристика

агрегата (линия 1) по техническим условиям, устанаВЛИ\lающая

зависимость холодопроизводительности от температуры охлаж­

денной воды, и соответствующие зависимости для чистого (ли­

ния 2) и загрязненного (линия 3) АБХА. При снижении хоЛ:одо­ ПРОИЗВОДИ'l'Р.льности более чем на 10-15% от спецификацион­ ных значений требуется чистка труб абсорбера и конденсатора. Значениедействительного 'reплового коэффициента составило в опы­

тах 0,68-0,74.

лаждающая вода подавалась парал­

лельно в абсорбер и конденсатор. Пересчет экспериментальных

данных примеиительно к номинальным параметрам греющей и

охлаждающей В9ДЫ, а также к номинальному расходу охлаж­ денной воды позволил получить расчетную ха.рактеристику

АБХА-5000, на основании анализа которой мождо сделать вы­

вод о том что в номинальном режиме работы при температуре

охлажден'ной воды 7 ос, температуре греющей воды 120 ос

и температуре охлаждающей воды 26 ос lJarperaTe может

быть достигнута холодопроизводительность 5800 кВт. Значе­

ние действительного теплового коэффициента составило в опы­

тах 0,70-0,72.

При наличии высокотемпературных греющих источн:иков

(160-180 ос) энергетическая эффективность АБХМ может быть

значительно повышена путем двухступенчатой генерации пара.

В этом случае в схему АБХМ включается ступень генератора

высокого давления (ВД). Греющая среда подводится в генератор

ВД, где частично выпаривается раствор. Раствор довыпарива­

ется в генераторе низкого давления (ИД) за счет теплоты кон­

денсации паров хладагента ВД, отводимых из генератора ВД. Ступенчатая генерация позволяет снизить потребление греющей среды и охлаждающей воды и повысить эффективность АБХМ

в сисТемах котельных и при использовании промышленных от­

боров турбин ТЭЦ. С этой целью создан бромистолитиевый агре­

гат АВХА-2500-2В со ступенчатой генерацией пара. Он изго­

товлен на базе серийного агрегата АБХА-2500, но дополнитель­ но оснащен высокотемпературной приставкой.

Высокотемпературная приставка конструктивно выполнена

в виде единого блока, состоящего из генератора ВД, теплообмен-

ника растворов ВД, подогревателей слабого раствора, гидроза­

творов и запорной силъфонной арматуры.

Генератор ВД - кожухотрубный горизонтальный аппарат

длиной 6700 и диаметром 1100 мм. Теплообменная поверх­ ность генератора состоит из труб диаметром 25х2 мм, и ее пло-

парат с площадью поверхнос~и теплообмена 147м2. В качестве

подогревателей слабого раствора использованы три cTaHfapTHblx теплообменника ТИГ-157 с площадью поверхности 10 м . Общая

Высокотемпературную приставку устанавливают на дополни­ тельном фундаменте на отметке 2500 мм параллельно блоку аб­ сорбер - испаритель. Расстояние между осями фундаментов аг­ регата и приставки - 3000 мм, размеры площадки, занимаемой

приставкой, - 8000х2000 мм. Приставку заполняют раствором бромистого лития в количестве 2 т.

Агрегат АБХА-2500-2В работает по схеме с параллельной по­

дачей слабого раствора через генераторы высокого и низкого дав­

лений. Рабочие процессы в агрегате протекают следующим об­ разом (рис. 5.25).

В трубном пространстве испарителя И циркулирует техноло­ гичесltая вода, которая отдает теплоту кипящему на наружной

поверхности труб рабочему веществу и охлаждается. Образо­

вавшиеся пары хладагента направляются в аБСорБер Аб, где по­

глощаются раствором бромистого лития. Слабый раствор бро­ мистого лития на9ОСОМ Н подается в теплообменник растворов ИД ТО2., затем разделяется на два

разовавшийся конденсат смешивается с конденсатом вторично­

го пара из генератора Г1 и через гидрозатвор Гз направляеТся в испаритель И. Подогреватели слабого раствора П1 и П2 уста­ новлены на линиях подачи слабого раствора в генераторы ВД и

. НД в целях снижения температуры конденсата греющего пара.

Основными преимуществами такой схемы перед схемами

АБХА с прямоточным движением раствора через генераторы ВД и ид являются снижение на 3-5% теплоты греющего источника

что для условий испыта-

ний действительное значение производительности агрегата ниже

теоретического в среднем на 22%. Сопоставление действитель­

ных процессов с теоретическими позволило установить основ­

ные необратимые потери действительных процессов. Проведенные испытания показали, что в режиме, близком

к номинальному по параметрам охлаждающей и охлажденной

воды, проектная производительность достигнута при более низ­ кой температуре греющей воды (на 5 ос), чем принято в проекте,

что объясняется относительно малыми значениями потерь дей­ ствительных процессов. Значение действительного теплового ко­ эффициента составило в опытах 0,68-0,72. Применение в АБХМ

затопленных генератора и растворного теплообменника, а так­ же пленочных генератора и абсорбера с рецнркуляцией через

них соответственно крепкого и слабого растворов приводит к уве­

личению расхода дорогостоящего раствора на зарядку генерато­

ра и теплообменника и включению в схему дополнительных на­

сосов для рециркуляции растворов через генератор и абсорбер.

Поэтому предложен новый тип АБХМ с пленочными генерато­

ром, растворным теплообменником и абсорбером без рециркуляционных насосов [47, 59 и 82]. .

Сибирский филиал НПО .Техэнергохимпром. разработал та­ кой агрегат типа АБХМ-Ор-l,О номинальной производительнос­ тью 1160 кВт для охлаждения воды (от 22 до 18 ОС), циркули-

t

САам/Мcm6Dp

6mtnltJOINtHHU/(

Рис. 5.28. Конструкция агрегата абсорбциоивой БРОМИСТОЛИ'1'иевой холодиль­

вой машииы ABXM·Op-l,О и его освовиых аппаратов:

рующей через карбонизационнУю колонну при производстве каль­

цинированной соды на Стерлитамакском ПО • Сода•. Слабый рас­ твор из абсорбера агрегата (рис. 5.28) подается насосом через

трубное пространство растворного теплообменника в генератор, где распыляется форсунками, стекает по наружной поверхности

трубок генератора, а затем, после выпаривания, через гидроза-

206

творы поступает на распыление в теплообменник над его труб­

ным пучком. После охлаждения крепкий раствор из теплооб­

менника через гидрозатворы поступает в абсорбер, где также

распыляется над его трубным пучком. Таким образом, в рас­ творных аппаратах АБХМ организуется самотечная подача рас­

твора сверху вниз последовательно через пленочные генерато­

ры, теплообменник и абсорбер; в схему агрегата ВКлючен только

один насос слабого раствора. Агрегат и трубные пучки его аппа­

ратов выполнены вытянутыми по вертикали. Растворные аппа­ раты расположены в центральной части корпуса агрегата сим­

метрично относительно его продольной оси. Трубные пучки ге­

нератора, теплообменника и абсорбера имеют прямоугольную форму и содержат такое число труб в верхних рядах, которое

обеспечивает требуемую плотность их орошения раствором без

дополнительной рециркуляции. Трубные пучки конденсатора

и испарителя также имеют прямоугольную форму и расположе­

ны симметрично вдоль наружных боковых сторон соответствую­ щих блоков агрегата. Как и в других типах АБХМ, в агрегате

АБХМ-Ор-l,О организована рециркуляция рабочего вещества

(воды) через испаритель. .

Промышленные испытания агрегата АБХМ-Ор-l,О подтвер­ дили его работоспособность.

В условиях дефицита охлаждающей воды или при полном ее отсутствии перспективным является применение АБХМ с воз­

душным охлаждением абсорбера и конденсатора. Опытно-про­ мышленный образец такой машины типаАБХМ-Ор-l,О во с воз­

душным охлаждением абсорбера и конденсатора разработан Си­

бирским филиалом нпо .Техэнергохимпром. и испытан на Стер­ литамакском ПО .Сода. в системе охлаждения аммонизирован­

ного рассола. Генератор и растворный теплообменник АБХМ вы­

полнены пленочными по аналогии с агрегатом АБХМ-Ор-l,О, а в абсорбере осуществляется адиабатно-изобарный процесс аб­ сорбции таким же образом, как и в агрегате АБХА-5000. Схема АБХМ-Ор-l,О во приведена на рис. 5.29. В испарителе 1 кипит

вода, охлаждая при этом аммонизированный рассол, поступаю­ щий с производства кальцинированной соды. Водяной пар из

испарителя поступает в полый абсорбер 2, где происходит про­ цесс адиабатно-изобарной абсорбции смешанным раствором, пред­

варительно охлажденным в воздушном охладителе З. Смешан­

ный раствор подается в охладитель насосом в, арециркуляция

воды через испаритель осуществляется насосом 9. Часть слабого

~aCTBopa из абсорбера насосом 7 подается в трубное пространст­ во теплообменника 4, где нагревается за счет теплоты горячего

крепкого раствора, и поступает затем в пленочный генератор 5: После выпаривания в генераторе образовавшийся крепкий рас­

твор через гидрозатворы 10 и 11 стекает в пленочный раствор­

ный теплообменник, а из него - в коллектор смешения со сла- .

бым раствором. Блок генератор - теплообменник расположен выше блока абсорбер - испаритель, и поэтому крепкий раствор

207

,ю&1НН6IU

рассол

Рис. 5.29. Схема абсорбциоввой БРОМИСТОJIитиевой ХОJIОДИJIЬНОЙ машины АБХМ-Ор-1,0 во

из теплообменника поступает на смешение со слабым самоте­ ком. Водяной пар из генератора поступает в воздушный конден­

сатор 8, где конденсируется, и образовавшийся конденсат через гидрозатвор 12 стекает в испаритель. Для интенсификации тепло­

обмена со стороны воздуха в конденсаторе и охладителе смешанного

раствора установлены вентиляторы с регулируемым углом поворо­

та лопаток. Номинальная производительностьАБХМ-Ор-1,0 во-

750 кВт при охлаждении аммонизированного рассола от 25

до 20 OC~

Металлоемкость, габаритные размеры АБХМ и количество рас­

твора для ее зарядки можно существенно снизить путем приме­

нения в них пластинчатых аппаратов. Такие опытно-промыш­ ленные АБХМ были созданы и успешно испытаны в СПБГАХПТ.

Особевиости монтажа и эксплуатации АБХА. Агрегаты типа

АБХА устанавливают, как правило, на отцрытых площадках,

ащиты управления - в специальном отапливаемом поме­

щении.

Монтаж АБХА состоит из подготовительных работ по уста­

новке агрегата на фундаменте, выверке его в проектном поло-

208

жении и закреплении, обвязке, испытании и сдаче его для ком­

плексного опробования, проводимого на нейтральной и рабочей средах. Для обеспечения консервации агрегата предусмотрена линия подачи в него газообразного азота давлением не более

0,167 МПа. Особое внимание при монтаже обращают на качест­

во запорной арматуры, отделяющей вакуумную часть аппаратов от атмосферы или внешних трубопроводов; монтаж на вакуум­ ных линиях сальниковой арматуры запрещен. Прокладки для фланцевых соединений изготовляют из вакуумной листовой ре­

зины; допускается применение прокладок из фторопласта. Все

внутренние трубопроводы монтируют в соответствии с требова­

ниями по изготовлению, монтажу и испытанию стальных трубо­

проводов, работающих под вакуумом. Все трубопроводы перед

мон-тажом очищают от посторонних предметов и грязи. Монти­

руют также И· резервуар для разведения и хранения раствора

и обвязывают его трубопроводами.

После полного окончания монтажных и электромонтажных работ, выполнения защитного заземления, проверки и наладки

автоматической защиты электронасосов агрегат промывают вод­

ным конденсатом, подаваемым 11 испаритель до полного запол­

нения его поддона. Затем с помощью электронасоса осуществля­

ют рециркуляцию воды через испаритель и его межтрубное про­

странство промывают до тех пор, пока сливаемая из аппарата вода не станет чистой. После промывки испарителя заполняют

конденсатом абсорбер, включают растворные насосы и промыва­ ют абсорбер, генератор, теплообменник растворов и другие эле­

менты агрегата.

После монтажа агрегат испытювaioт аа плотность избыточ­ ным давлением азота, равным 0,167 МПа, с последующим об­

мыливанием; пузыри и пузырчатая сыпь н е Д о п у с к а ю т с я.

Проводят также испытания на смеси хладона с азотом давлени­ ем 0,167 МПа с проверкой плотности галоидным течеискателем. Затем проверяют натекание воздуха в предварительно отваку­ умированный агрегат. При этом допускается рост давления в аг­ регате не более 0,133 кПа за 18 ч. После устранения всех обна­

руженных неплотностей агрегат вновь испытывают на герметич­

ность.

Для разведения бромистого лития и ингибиторов применяют

дистиллят или водный конденсат. Работы проводят в защитном

комбинезоне (или в резиновом фартуке), резиновых перчатках,

сапогах; обязательно надевают защитные очки. Резервуар узла

приготовления и хранения раствора заполняют необходимым

количеством дистиллята, в котором растворяют кристалличес­

кий бромистый литий до получения раствора с массовой кон­ центрацией около 40%.

В качестве ингибиторов применяют хромат и гидрооксид ли­

тия, оптимальная массовая концентрация которых в растворе

(в пересчете на раствор бромистого лития концентрацией 59%)

должна составлять соответственно 0,18 и 0,10%. Ингибиторы

209

14 П/р л. С. Тииофеевского

разводят в специальной емкости, которую заполняют дистилля­ том. Каждый из ингибиторов растворяют и заправляют в рас­ твор бромистого лития отдельно.

Комплексное опробование агрегата на нейтральной среде про­

водят для проверки работоспособности всех систем агрегата и его предпусковой промывки горячим дистиллятом или вод­

ным конденсатом. После горячей промывки и проверки работо­

способности агрегата дистиллят (конденсат) сливают из аппара­

тов, а затем проводят его испытания на натекание воздуха под

вакуумом, вакуумирование и зарядку ингибированным раство­ ром бромистого лития.

Автономный режим работы агрегата назначают без охлажде­

ния технологической воды, чтобы удалить из раствора и дистил­ лята неконденсирующиеся газы (воздух, азот и т. д.), а также чтобы выпарить раствор. При этом в агрегат подают охлаждаю­

щую и технологическую воду, а генератор прогревают постепен­

но; раствор и дистиллят дегазируют непрерывно при работаю­ щей системе воздухоудаления. После получения концентрации

раствора на выходе из абсорбера, равной 56-57%, при требуе­

мых уровнях заполнения абсорбера раствором и испарителя дис­ тиллятом агрегат переводится с автономного на нормальный ре­ жим работы. При работающих растворных и водяном насосах по мере снижения температуры технологической воды, выходящей

из испарителя, включается тепловая нагрузка на испаритель

путем подачи технологической воды к охлаждаемому объекту. Увеличивают расход теплоносителя через генератор и, сливая избыток дистиллята из испарителя, доводят концентрацию креп­ кого раствора на выходе из генератора до 60-61 %. Путем изме­

нения тепловых нагрузок испарителя и генератора, а также ко­

личества подаваемого из абсорбера в генератор слабого раствора

добиваются стабилизации температуры технологической воды, выходящей из испарителя, на заданном уровне. При этом стаби­

лизируют и все другие параметры работы агрегата. Зона дегаза~ ции раствора должна находцться в пределах 3,5-4,5%. Зону де­

газации изменяют, изменяя количество раствора, подаваемого

в генератор из абсорбера. В дальнейшем, постепенно увеличивая I

расход теплоносителя через генератор, концентрацию крепкого

раствора доводят до 64,5% при указанных выше пределах изме­ нения зоны. дегазации раствора в цикле. Одновременно увеличи­

вают и тепловую нагрузку на испаритель. После выхода на ус­

тойчивый режим работы и поддержания его в течение 1 ч агре­

гат переводят на автоматический режим работы. Производительность агрега!l'а регулируют, изменяя тепловую

нагрузку на генератор. При этом изменяется концентрация креп­ кого раствора, поступающего из генератора в абсорбер. С увели­

чением концентрации крепкого раствора возрастает движущая

сила абсорбции, что приводит к увеличению количества абсор­ бируемого пара при цостоянном давлении абсорбции, а следова­ тельно, и производительности агрегата. Температуру техноло-

Рис. 5.30. Абсорбциоввая холодильная машина без теплообмеииика и ректифи­

катора: а - схема машины; б - процессы на ;-t-диаграмме;

1 - абсорбер; 11 - насос раствора; 111 - генератор; lУ - конденсатор; V - регулирующий

вентиль хладагента; Уl - испаритель; У11 - регулирующий вентиль раствора

гической воды при постоянной производительности агрегата сни­

жают также путем повышения концентрации крепкого раство­

ра. При работе агрегата на растворе концентрации выше 62% и при температуре охлаждающей воды на входе в абсорбер ниже 24 ос в работу включают подогреватель слабого раствора, чтобы предот­

вратить кристаллизацию крепкого раствора в теплообменнике.

Абсорбционные бромистолитиевые агрегаты типа АБХА-1000, АБХА-2500 и АБХА-5000 и их модификации при работе в режи­

мах получения холода эксплуатируют, как правило, сезонно

ина зимний период должны консервироваться.

Водоаммиачные холодильные машины. Схемы и циклы во­

доаммиачных холодильных машин разнообразным, и выбор их

зависит от конкретных условий и требований объекта эксплуа­

тации.

Простейшая абсорбционная холодильная ма­ ш и н а. Данная машина отличается наибольшей простотой и на­

именьшим совершенством. Она включает в себя следующие

элементы (рис. 5.30): теплообменные аппараты - абсорбер, ге­

нератор, конденсатор, испаритель, а также дроссельные венти­

ли хладагента и раствора, насос раствора.

Рассмотрим работу машины и методы ее расчетов при исполь­

зовании в ней растворов со сравнительно небольшой разностью

нормальных температур кипения хладагента и абсорбента, ког­

да возникает соиспаряемость абсорбента с хладагентом при вы­

паривании раствора в генераторе. Примером такого раствора мо-

жет служить водоаммиачный раствор (разность нормальных тем­

ператур кипения 133,4 ОС).

В испарителе вследствие подвода теплоты внешнего охлаж­

даемого источника происходит кипение жидкости (хладагента с оп­ ределенным содержанием абсорбента) при постоянном давлении

Ро' Образовавшийся пар абсорбируется слабым раствором в аб­ сорбере с отводом теплоты абсорбции окружающей средой. В результате абсорбции концентрация раствора по хладагенту

увеличивается. Крепкий раствор из абсорбера насосом подается

в генератор, где раствор выпаривается за счет подвода теплоты

греющего источника. Выпаривание в генераторе происходит при

постоянном давлении Рк и уменьшении концентрации раствора

по хладагенту до ее значения в начале процесса абсорбции в аб­

сорбере. Концентрация по хладагенту образующегося при этом

пара будет значительно выше концентрации кипящего раство­ ра. Пар поступает в конденсатор, где конденсируется. Теплота конденсации отводится окружающей средой. Жидкость, полу­

ченная в конденсаторе, дросселируется в дроссельном вентиле

хладагента и поступает в испаритель. Слабый раствор, образо­ вавшийся D генераторе, дросселируется в дроссельном вентиле раствора и поступает в абсорбер. Таким образом замыкаются

циклы циркуляции раствора и хладагента.

Процессы абсорбции хладагента в абсорбере и выпаривания

раствора в генераторе протекают при постоянных давлениях,

определяемых давлением кипения жидкости в испарителе Ро

и конденсации жидкости в KOHдeHC~ТOpeРк' Поскольку концент­

рации растворов в эти~ процессах переменны, то переменны

и температуры растворов. При абсорбции пара в абсорбере ков­

центрация раствора увеличивается по хладагенту (низкокипя­

щему компоненту), а следовательно, температура раствора умень­

шается.

В генераторе, наоборот, концентрация раствора по низкоки­

пящему компоненту (хладагенту) уменьшается, а поэтому тем­

пература раствора в процессе выпаривания возрастает.

Температурные условия работы АХМ определяются парамет­

рами трех независимых внешних источников: температурой гре­

ющего источника Th , температурой окружающей среды (охлаж­

дающей воды) Тш и температурой охлаждаемого источника т,2'

Разности темпkратур между средами в аппаратах принимают

на основании технико-экономического анализа при минимуме

приведенных затрат. Задавшись перепадами температур в аппа­

ратах, определив температуры растворов и хладагента, а также

Температура конденсации в конденсаторе Т = Т + АТ. Дав- w1

ление Рк принимают по термодинамическим таблицам для чис­

того аммиака.

В действительнОСти давление в конденсаторе будет несколько

ниже в связи с тем, что в конденсаторе конденсируется хлада­

гент с примесью абсорбента. Некоторое завышение давления конденсации при расчете машины идет в запас эффективности машины и, следовательно, не приведет в дальнейшем к ошибке.

Низшая температура кипения в испарителе ТО = ТВ2 - АТ. По

значению То и термодинамическим таблицам определяют. давле­

ние насыщенного пара аммиака в испарителе ро. Расчетное дав­

ление в испарителе принимают меньшим на величину Аро = = (0,01+0,005) МПа в связи с тем, что в испаритель поступает не

чистый хладагент, а его смесь с абсорбентом:

Ро = Ро - Аро·

. По значению ТО определяют также высшую температуру ки­

пения в испарителе ТВ = ТО + АТ. Последняя разность темпера­ тур зависит от интенсивности теплообмена в испарителе и кон­ центрации жидкости по хладагенту. Чем интенсивнее теплооб­ мен и меньше концентрация, тем эта разность температур боль­

ше и наоборот.

Низшая температура раствора в абсорбере при параллельной подаче охлаждающей воды в конденсатор и абсорбер ~ = ТШ + АТ.

При последовательной подаче воды в конденсатор и абсорбер

. Для упрощения расчетов сопротивлениями в соединительных

трубопроводах можно пренебречь и принять равными давления в генераторе и конденсаторе, а также в абсорбере и испарителе.

Располагая значениями давлений в аппаратах и температур

растворов и хладагента, впишем цикл в диаграмму ~-i и найдем

все необходимые для расчета машины параметры состояния рас­

твора и пара.

Обозначим на диаграмме (рис. 5.30, б) изобары ро и Рк В жид­ кой и паровой фазах. Пересечение изотермы Т4 с изобарой Ро оп­ ределит состояние крепкого раствора на выходе из абсорбера (точка 4) с параметрами Ро' Т4, ~r и i 4 • Раствор из абсорбера

насосом перекачивается в генератор. Изменением энтальпии рас­

твора в насосе можно пренебречь. Тогда 'lIOчка 1 характеризует

состояние раствора в начале выпаривания в генераторе с пара­

метрами Рк' Т4, ~r' 14' В этом состоянии раствор представляет

собой ненасыщенную жидкость. Поэтому в начале процесса выпа­

ривания раствор нагревается до равновесного состояния без из­

менения концентрации - процесс 1-10. А далее раствор кипит

при давлении Рк' В процессе кипения его параметры изменяются

от ~o , ~r' t1 о дО Т2, I;a, i 2 • Точка 2 определяется пересечением

изотермы Т2 С изобарой Рк' Состояние пара, равновесного рас­

твору в точках 10 и 2, характеризуется точками l' и 2'. Поло­

жение этих точек ОПJ)eдеJlяется пересечением изотерм

в области влажного пара ~o и Т2 С изобарой Рк для сухого на-

сыщенного пара. Пар в состоянии 5', равновесном среднему со­

стоянию раствора в процессе кипения, из генератора поступает

в конденсатор, где конденсируется при постоянной концентра­

ции ~ - процесс 5'-6. Теплота конденсации отводится окру­

жающей средой (охлаждающей водой). После конденсатора жид­

кость дросселируется в регулирующем вентиле хладагента до дав­

ления Ро' Состояние влажного пара после дросселирования ха­ рактеризуется точкой 7. Поскольку в процессе дросселирования

энтальпия и общая концентрация жидкости не меняются, то точ­

ка 7 совпадает с точкой 6.

Влажный пар состояния 7 включает в себя насыщенную жид­ кость состояния "а и насыщенный пар состояния 7'. Точки 70

и 7'определяются пересечением изотермы в области влажного пара

сизобарами РО дЛЯ наеыщенной жидкости и сухого насыщенно­

го пара. Влажный пар состояния 7 поступает в испаритель. Ки~

пение жидкости в испарителе вследствие подвода теплоты от

охлаждаемого источника характеризуется процессом 70-ВО. При

этом 'температура жидкости меняется от низшей Хто в начале

процесса кипения до высшей Т80 ~ конце процесса кипения.

Состояние насыщенного пара в конце процесса кипения харак­ теризуется точкой 8' и определяется пересечением изотермы Т8

В области влажного пара с изобарой РО дЛЯ сухого насыщенного

пара. В испаритель поступает и в нем кипит жидкость очень вы­

сокой концентрации, поэтому состояния пара в начале и крнце

процесса кипения (точки 7'и 8')почти одинаковы. В связи с этим

со сравнительно небольшой погрешностью состояние влажного пара

на выходе из испарителя (точка 8) можно определить пересече­

нием изотермы Т8 В области влажного пара с линией постоянной

концентрации ~. Слабый раствор после генератора (точка 2) дросселируется в дроссельном вентиле раствора (точка 3) и по­ ступает в абсорбер. Точка 3 совпадает с точкой 2, поскольку в про­

цессе дросселирования энтальпия и общая концентрация рас­

твора не меняются. В точке 3 раствор находится в состоянии влажного пара, который включает в себя насыщенную жидкость состояния 30 и насыщенный пар состояния 3'. Положение то­

чек 30 и 3' определяется пересечением изотермы Т3 В области

влажного пара с ИЗОQарами РО дЛЯ насыщенной жидкости и на­

сыщенного пара. В начале процесса абсорбции слабый раствор абсорбирует пар, образовавшийся при дросселировании, с уве­

личением концентрации раствора от ~зо до ~d' а в дальнейшем

пар хладагента, поступающий из испарителя. При этом концент­

рация раствора по хладагенту увеличивается дО ~Г' В конце про­

цесса абсорбции состояние крепкого раствора характеризуется точкой 4. Теплота абсорбции отводится окружающей средой (ох­ лаждающей водой).

Тепловой и графический расчеты простейшей с х е м ы м а ш и н ы. При холодопроизводительности машины

Qo количество циркулирующегохладагента обознач.им буквой D,

а количество крепкого раствора! поступающего из абсорбера в ге­

нератор, - буквой F. Тогда количество раствора, поступающего

из генератора в абсорбер, составит F-D.

Тепловой баланс машины без учета теплового эквивалента

работы насоса

Тепловой баланс машины, отнесенный к 1 кг циркулирую­

щего хладагента,

Количество крепкого раствора, циркулирующего в машине, отнесенное к 1 кг хладагента, называется кратностью циркуляции:

1 = F/D.

Материальный баланс генератора по хладагенту (аммиаку)

(5.64)

где ~г - количество аммиака, поступающего в генератор с креп­

ким раствором; ~d - количество аммиака, отводимое с 1 кг

пара; (1 - l)~a - количество аммиака, отводимое со слабым

раствором.

Из выражения (5.64) следует, что

Зная параметры состояния раствора и хладагента в узловых точках цикла и кратность циркуляции раствора, можно опреде­

лить удельные тепловые потоки в аппаратах. Процессы в аппа­

ратах протекают при постоянных давлениях, поэтому тепловые

потоки можно определить по разности энтальпий вещества

в конце и начале процесса.

Тепловой баланс генератора

qr + fi.. = i5, + (1 -1)i2 ,

Аналогично тепловой баланс абсорбера

qa +fi.. =(/-1)i2 +i8 •