А. В. Бараненко. Холодильные машины

Откуда

Так как в конденсаторе конденсируется 1 кг пара, то

Удельная тепловая нагрузка испарителя

Тепловой коэффициент машины

(5.70)

Работа насоса

(5.71)

Значение удельного объема раствора v можно определить по

таблицам, либо по приближенной формуле

Схема построений для графического расчета машины показа­

на на рис. 5.30, б.

Значения qO и qK определяются отрезками 8-8 и 5'-6. Для

определения qr и qa необходимо провести прямую через точки 2 и 4 до пересечения ее в точке О с линией ~d = const. Из подобия

треугольников 2-0-В и 2-4-А следует

Состояние влажного пара на выходе из испарителя на диа­ грамме ~-i (точка 8) определяеТся пересечением изотермы влаж­

ного пара Т8' проводимой из точки ВО, с линией постоянной

концентрации ~.

Определить положение точки 8 графически с достаточной сте­

пенью точности весьма сложно, цоскольку в области высоких концентраций изотермы влажного пара проходят почти верти­

кально.

тельно i8 , получим

(5.76)

Значения k являются функциями температуры и давления

и приведены в термодинамических таблицах водоаммиачного

раствора.

Абс орбционная машин а с теплообмен ни ком. В простейшей схеме машины крепкий раствор поступает в гене­

ратор в охлажденном состоянии при температуре Т.. и перед на­

чалом процесса выпаривания должен быть нагрет внешним ис­

точником до равновесного состояния (точка 10) при давлении Рк'

С другой стороны, горячий слабый раствор, поступающий из генератора в абсорбер, прежде чем он будет способен абсорбиро­ вать пар из испарителя, должен быть охлажден окружающей средой (охлаждающей водой) до равновесного состояния при дав­

лении РО' Осуществление регенеративного теплообмена между

горячим слабым и холодным крепким растворами в специаль­ ном растворном теплообменнике позволит уменьшить количест­

во теплоты, подводимой к раствору в генераторе внешним грею­

щим источником, и уменьшить количество теплоты, отводимой

от раствора в абсорбере окружающей средой (охлаждающей во­

дой). При этом увеличивается тепловой коэффициент машины.

На рис. 5.32 представлены схема абсорбционной машины с ре­

генеративным растворным теплообменником и цикл этой машины

в жидкой фазе раствора. Крепкий раствор в количестве '(кг/с)

поступает в теплообменник с температурой Т.. и в результате

теплообмена с горячим слабым раствором нагревается до темпера­

туры Т1 (п'роцесс 4-1 на диаграмме ~-t). Слабый раствор в ко­

личестве (f - 1) (кг/с), проходя теплообменник, охлаждается от

температуры Т2 дО температуры Тз (процесс 2-3 на диаграм­ ме ~-i). Задавшись разностью температур между растворами на

217

6)

t- i-

~.o "

Рис. 5.32. Абсорбциовиая холодильная машина с теплооб­

холодном конце теплообменника, можно определить температу­

ру слабого раствора на выходе из теплообменника: Тз = Т4 + fiT.

Температуру крепкого раств'Ора на выходе из теплообменника

Т1 определяют из теплового баланса аппарата. Количество теплоты, отдаваемое слабым раствором,

(5.77)

Количество теплоты, воспринимаемое крепким раствором,

Без учета потерь в окружающую среду qT.C = qT.K = qT' Откуда

Зная il' можно нанести точку 1 на диаграмму ~-i. В зависи­

мости от условий осуществления цикла машины состояние сла­

бого раствора, поступающего из теплообменника ~ абсорбер, и состояние крепкого раствора, поступающего из теплообменни­

ка в генератор, может быть охлажденным, насыщенным или

перегретым.

Удельная теплота генератора в машине с теплообме!lНИКОМ

Разность в значениях удел,ьной теплоты геиераторов простей­

шей машины и машины с теплообменником

Разность в значениях удельной теплоты аппарата

Таким образом, при наличии в схеме машины растворного

теплообменника значения удельных теплот генератора и абсорбе­

ра уменьшаются на значение тепловой нагрузки теплообменника. В связи с уменыпением удельной теплоты генератора при включении в схему машины теплообменника тепловой коэффи­

циент машины возрастает:

(5.84)

Абсорбционная машина с теплообменником растворов и ректификацией пара после генера­

т о р а. Как уже отмечалось, при сравнительно небольшой раз­

ности нормальных температур кипения абсорбента и хладагента

абсорбент соиспаряется с хладагентом в генераторе. Вследствие

этого абсорбент попадает в конденсатор и далее в испаритель. Хладагент, как более низкокивmций компонент, испаряется в испа­ рителе в первую очередь, а абсорбент постепенно накапливается в испарителе. Давление кипения повышается, и со временем ма­ шина прекращает работать. Дренирование раствора из испари­ теля в абсорбер снижает эффективность машины. Поэтому для растворов со сравнительно небольшой разностью нормальных тем­ ператур кипения (характерным примером ,является рассматри­ ваемый водоаммиачный раствор) необходимо повышать концент­

рацию пара по хладагенту на выходе из генератора. Это приво­

дит К повышению холодильного коэффициента обратного цик­ ла. В то же время увеличение концентрации пара по хладагенту неизбежно евязано с его охлаждением, что ,влечет за собой сни­ жение термического КПД прямого цикла. При решении вопро­ сов о применении в схемах машин устройств, приводящих к по­

вышению концентрации пара по хладагенту на выходе из гене­

ратора, необходимо учитывать оба эти обстоятельства., Отноше­

ние fiQo/fiQr должно быть больше 1.

Концентрацию пара по хладагенту повышают его ректифика­

цией (рис. 5.33). Как прJiВИЛО, в верхней части генератора уста­

навливают ректификационную колонну, по тарелкам или насад­

ке которой стекает крепкий раствор после теплообменника в про­ тивоток пару, поднимающемуся из генератора. В результате теп, ломассообмена между паром и раствором температура пара от средней в генераторе Тт охлаждается до близкой к низшей тем­

пературе кипения в генераторе ~o. Следовательно, концентра­

ция выходящего пара должна быть близка к концентрации рав­

новесного пара ~1' в начале кипения раствора при давлениирк

и температуре ~o. При расчетах машины тепломассообмен меж­

ду раствором и паром считают идеальным, а пар - равновесным

Рис. 5.33. Абсорбциоввая холодильная машвва с теплооб- \

меввиком и водяным дефлегматором: а - схема машины; (J - процессы на !;-t-диаграмме;

1 - абсорбер; II - насос раствора; III - теплообменник растворов; IV - генератор; V - дефлегматор: VI - конденсатор; VII - регулн­ рующий вентиль хладагента: VIII - испаритель: IХ - регулнрую­

щий вентиль раствора

раствору в начале кипения раствора в генераторе (точка 10). Сле­

довательно, при наличии ректификационной КOJtонны состоя­ ние пара хладагента на выходе из нее будет характеризоваться

точкой l' с параметрами Рк' ~o, ~1" i1••

Дальнейшее повышение концентрации пара может быть осу­

ществлено: водой; крепким раствором до его поступления в теп­

лообменник; частью крепкого раствора, отводимого в ректифи­

катор помимо теплообменника; частью жидкого хладагента, от­

водимого в ректификатор из конденсатора.

Пар ректифицируется водой в специальном теплообменном

аппарате, называемом дефлегматором или водяным ректификато­

ром. Схема машины с дефлегматором и ее процессы на ~-i-диа­ грамме представлены на рис. 5.33.

В дефлеrматоре пар, идущий из генератора, охлаждается в ре­

зультате теплообмена с охлаждающей водой и при этом частич­

но конденсируется. В результате концентрация пара на выходе

из дефлегматора возрастает до значения ~e" Образовавmаяся флегма стекает в верхнюю часть реJ<ТИфикационной колонны.

Количество флегмы, возвращающейся в генератор, определя­

ют из материального баланса дефлегматора

(1 + R)~1' = ~e' + R~II'

где R - КOJtичество флегмы, отнесенное к 1 кг хладагента; ~8 - концентрация флегмы, равновесной пару на выходе из дефлег­

матора.

Отсюда

С учетом того, что количество образующейся флегмы очень

мало по сравнению с паром, проходящим через аппарат, можно

допустить, что флегма и пар находятся в равновесии между со­

бой. Тогда теr-щература флегмы будет равна температуре посту­

пающего пара, а ее концентрация равновесна пару в состоянии l' и равна ~г' Сделав это допущение, можно написать

Теплоту, отводимую водой в дефлегматоре, определяют из теп­

лового баланса этого аппарата:

qд = (1 + R)i1, - (ie• + Ri10 ),

Дефлегмация пара водой увеличивает тепловую нагрузку ге­

нератора:

При отсутСтвии ректификации пара водой удельная теплота

генератора будет составлять

(5.91)

Несмотря на увеличение теплоты генератора, в водоаммиач­

ных машинах ректификация водой всегда приводит к увеличе­ нию теплового коэффициента машины, поскольку холодопрои­

зводительность возрастает в большей степени, чем теплота гене­

ратора.

ИJUСnf1/1Umи.

6

Рис. 5.34. Способы ректификации пара ПОСJIе генератора: а­

XOJIOA1IЫM крепким раствором до его поступления в теПJIооб· мении!:; (J - частью крепкого раствора, отводимого в геиера· тор помимо теПJIооБМeввиJ(а растворов; б - частью жидкого

ХJIадагента, отводимого иа кондеисатора;

Схемы машин с другими способами ректификации пара пос­ ле генератора представлены На рис. 5.34.

При ректификации пара холодным крепким раствором до его

поступления в теплообменник (рис. 5.34, а) раствор насосом по­

дается в дефлегматор, где охлаждает и ректифицирует пар. При

этом температура раствора возрастает от Т.. дО Т..,. Последнюю температуру определяют по энтальпии ' .." которую можно вы­ числить из теплового баланса дефлегматора

222

t.., = t.. + qд/t .

В этой схеме не полностью используется тепловая энергия слабого раствора. Крепкий раствор поступает в растворный теп­ лообменник при более высокой температуре 74" и соответствен­

но выше оказывается температура слабого раствора на выходе

из теплообменника и входе в абсорбер: 73 = Т..' + АТ. Поэтому

тепловая нагрузка абсорбера увеличивается на значение тепло­ ты дефлегматора. Таким обр~зом, в данной схеме теплота деф­

легматора не отводится наружу в этом аппарате и приходится ее

отводить в абсорбере. Тепловая нагрузка генератора является

такой же как и в схеме машины с ректификацией водой. Следо­

вательно, термодинамическая эффективность рассмотренной схе­

мы машины находится на том же уровне, что и в случае ректи­

фикации пара водой.

В рассмотренных схемах через теплообменник растворов про­ ходят разные количества крепкого и слабого растворов; Посколь­

ку крепкого раствора циркулирует через теплообменник боль­ ше, то, не уменьшая использование энергии слабого раствора,

часть холодного крепкого раствора можно отвести помимо теп­

лообменника в ректификатор (рис. 5.34,6). В результате можно

частично регенерировать теплоту ректификации, так как эта часть крепкого раствора, попадая в ректификатор, в процессе дефлег­

мации нагревается, возвращая теплоту ректификации в прямой совмещенный цикл.

На рис. 5.35 показана зависимость теплоты ректификации

от температуры кипения при использовании рассмотренных схем

ректификации (см. рис. 5.34). Как следует из графиков, послед­

няя схема существенно снижает затраты на ректификацию па­

ров, особенно при низких температурах кипения. Однако при

снижении t o ниже -30 ·С количество ОТВОДIJМОГО холодного креп­

кого раствора увеличивается настолько, что уменьшается эф­

фект регенерации теплоты в теплообменнике растворов, увели­

чиваются затраты теплоты в генераторе и, следовательно, умень­

шается эффект от применения данной схемы.

Чтобы о~истить пар до концентрации по аммиаку; близкой

кединице, необходимо произвести их охлаждение до сравни-

r[" , кДж/и

2000

1600

тельно низкой температуры. При низких давлениях конденса­

ции сокращается перепад температур в дефлегматоре и ухудша­

ются условия для очистки паров. В этом случае более стабиль­ ный режим обеспечивается ректификацией паров частью жид­

кого аммиака из конденсатора (рис. 5.34, в). При такой схеме ректификации достигается максимальная удельная массовая хо­

лодопроизводительность и повышается энергетическая эффек­

тивность машины. Считая процесс тепломассообмена между па­

ром. проходящим через ректификатор, и жидкостью, отбирае­

мой из конденсатора, совершенным, состояние пара на выходе

из ректификатора можно принять со следующими параметра­

ми: Те, =76 и ~e' =1 кг/кг. Количество жидкости, отводимое из

конденсатора на ректификацию х = qд/q~, где q~ = te, - i6 - теп­

лота конденсации 1 кг хладагента.

Теплота, отведенная: в конденсаторе,

(5.92)

Недостатком данной схемы машины является необходимость

установки конденсатора выше ректификационной колонны генера­

тора либо включения в схему насоса для частичного отбора жид­

кого хладагента из конденсатора и подачи' его в ректификатор.

Абсорбционная машина с обратной подачей

раствора через абсорбер и генератор. В предыду­

щих параграфах показано, что в процессах абсорбции и выпари­

вания температуры растворов переменны. При абсорбции тем­

пература раствора уменьшается, а при выпарийании возрастает.

Уходящий из генератора горячий слабый раствор можно исполь­

зовать для подогрева раствора в начале процесса выпаривания.

Для этой цели горячий слабый раствор Подается в змеевик об­ ратной подачи генератора, где его теплота используется для нагре­ ва и выпаривания раствора. Далее слабый раствор поступает в теплообменник. Холодный крепкий раствор при выходе из аб­ сорбера имеет температуру ниже температуры раствора в началь­ ных стадиях процесса абсорбции и может быть использован для охлаждения более теплых частей абсорбера. Таким образом, при­ менение принципа обратной подачи крепкого раствора дает воз­ можность использовать часть теплоты абсорбции для подогрева

холодного крепкого раствора.

Схема и цикл машины с обратной подачей раствора в генера­ торе и абсорбере изображены на рис. 5.36.

При пропускании крепкого раствора через змеевик обратной

подачи в идеальном случае о.н достигает температуры слабого

поступающего в абсорбер раствора. Процесс 4*-4 - нагрев креп­

кого раствора в змеевиках обратной подачи абсорбера. Теплота

слабого раствора передается уже не охлаждающей воде, а креп­ кому раствору и, таким образом, вновь возвращается в генера­

тор. Следовательно, на это значение уменьшается qr'Точка В,

лежащая на пересечении прямой 2-1 с ~e' = const, переместит-

224

Рис. 5.36. АбеорбЦJ!ОВRaЯ ХОJIОДJIЛЬВ8Я м8ППIВa С обратной подачей раствора

/ - абсорбер; /1 - змеевики обратной ПОl{ачи абсорбера; //1 - насос раствора; /V - pery- лирующие вентиль p8CТ1topa: V - теllJlOOбllенник растворов; VI - генератор; V/1 - эмееви­ ки обратной подачи генератора

ся выше и, следовательно, в равной степени уменьшаются значе­

ния q(' и qa' Процесс 2*-2 - охлаждение слабого раствора в зме-

евиках обратной подачи генератора. '

Однако при этом уменьшится теплота теплО()бменника на ко­

личество' теплоты, отданной в змеевике обратной подачи, вслед­

ствие чего энтальпия поступающего в генератор крепкого рас­

твора уменьшается. Именно это снижение энтальпии косвенным образом вызывает некоторое сокращение теплоты генератора за

счет уменьшения теплоты ректификации.

Уменьшение теплоты теплообменника приводит к уменьше­ нию внутренней необратимости в прямом совмещенном цикле.

Чем больше зона дегазации (A~ = ~г - ~), тем выгоднее обрат­ ная подача раствора. При определенной разности (~г ..;. ~a) на­

грузка на теплообменник становится равной нулю. При этом

точки 2 и 3 совпадают на изобаре Ра, а точки 1 и 4 - на изобаре

РК и все четыре точки находятся на одной изотерме.

Абсорбционные машины, работающие с пре­

в ы ш е н и е м т е м пер а т у р. При достаточном расширении

зоны дегазации, небольшом перепаде между давлениями испа­ рения РО и конденсации РК можно получить такой режим работы абсорбционной машины, при котором температура в начальной стадии абсорбции будет выше температуры в начальной стадии выпаривания. это превышение температур можно использовать

для обогрева части генератора за счет части теплоты абсорбции. Принцип превышения температур практически можно реализо-

225

15 П/р л. С. ТИМофеевекого

вать путем обратной подачи через генератор и абсорбер. Реали­

зацияпринципа превышения температур приводит к сокраще­

нию теплоты генератора, подводимой извне, и, следовательно,

к повышению эффективности машины.

Влияние температур внешних источников на

эффективность абсорбционных холодильных

м а шин. Температуры греющего и охлаждаемого источников,

а также охлаждающей среды, оказывают существенное влияние

на эффективность отдельных процессов и абсорбционной маши­

ны в целом. Для образцового цикла эти температуры находятся в однозначной зависимости, определяемой термодинамически­ ми свойствами рабочего раствора.

&ияние температуры греющего источника. При заданных

То и То. с следует говорить о вполне определенной оптимальной температуре греющего источника. Это положение не теряет своего

значения при переходе от образцового цикла к действительно­ му. При понижении Th уменьшится высшая темпера,тура рас­

твора в генераторе Т2' На ~-i-диаграмме точка 2 сместится

вправо. Концентрация слабого раствора увеличится, Ч1'О, в свою

очередь, приведет к уменьшению зоны дегазации и увеличению

кратности циркуляции раствора. При этом возрастет теплота

генератора и абсорбера, а тепловой коэффициент машины умень­ шится. При дальнейшем понижении Тh зона дегазации может

уменьшиться настолько, что осуществить цикл машины окажется

невозможно. Для водоаммиачных абсорбционных машин мини­

мальное значение зоны дегазации составляет 4%. При сравни­

тельно низких значениях TjJ' когда невозможно осуществить

цикл одноступенчатой абсороционной машины, машина может

работать по более сложным схемам. Некоторые из них будут

рассмотрены в этой главе.

При повышении температуры греющего источника и неиз­

менных То и То.с повышается высшая температура.раствора в ге­ нераторе. Это приводит к уменьшению концентрации слабого

раствора и увеличению зоны дегазации. Следовательно, будут уменьшаться кратность циркуляции, теплота генератора и аб­ сорбера и увеличиваться тепловой коэффициент машины. Зна­ чительное увеличение Th вызовет дополнительную необратимость в процессе выпаривания раствора в генераторе",Этим, в частнос­

ти, объясняется тот факт, что повышение Th почти не отражает­

ся на экономичности машины и что АХМ оказываются наиболее

конкурентоспособными при умеренной температуре греющего ис­

точника. При высокой температуре греющего источника в аб­

сорбционной машине прямоЙ совмещенный цикл может быть

осуществлен с применением полной регенерации теплоты, ка­

кой, по существу, является система с превышением температур.

&ияние температуры охлаждающей среды. При понижении

температуры охлаждающей среды понижаются температура

и давление конденсации в конденсаторе, а следовательно, и дав-

ление в генераторе. Это приводит к уменьшению Rонцентраl@И

слабого раствора на выходе из генератора при неизменной тh, или при неизменной ~ дает возможность использовать греющнй

источник более низкой температуры. Охлаждение абсорбера бо­

лее холодной водой приводит К повышению концентрации креп­

кого раствора. Таким образом, понижение температуры охлаж­

дающей среды увеличивает зону дегазации, уменьшает кратность циркуляции раствора, повышает эффективность совмещенных

циклов и может привести к осуществлению циклов с превыше­

нием температур.

Повышение температуры охлаждающей среды приводит к по­

вышению давления в конденсаторе и генераторе, уменьшению

концентрации крепкого раствора и повышению концентрации

слабого. В ряде случаев при высокой температуре охлаждающей

среды и сравнительно низкой температуре греющего источника

зона дегазации становится настолько мала, что невозможно осу­

ществить прямой цикл машины и приходится переходить к двух­

ступенчатым и иным схемам машин.

&uяние температуры охлаждаемого источника. С пониже­

нием температуры охлаждаемого источника понижаются темпе­

ратура кипения в испарителе и давление в испарителе и абсорбе­

ре. Уменьшается также концентрация крепкого раствора, а сле­ довательно, становится меньше зона дегазации. Как следствие,

увеличиваются кратность циркуляции раствора, теплота гене­

ратора и абсорбера и уменьшается тепловой коэффициент. Повышение температуры охлаждаемого источника приводит

к противоположным результатам.

При .определенном сочетании температур внешних источни­ ков зона дегазации в одноступенчатой машине может оказаться слишком малой, равной нулю или даже отрицательному значе­

нию. В первом случае практическое осуществление цикла одно­

ступенчатой машины не рационально, ав остальных вообще невозможно. Между тем такие сочетания температур довольно

часто встречаются на практике при необходимости использова­

ния греющего источника низкой температуры, либо при низких

температурах кипения, а также высокой температуре охлаждаю­

щей среды. Сужение зоны дегазации вызывает сильное увели­

чение теплоты генератора и теплоты теплообменника растворов.

Резко увеличивается также расход энергии на привод насосов

крепкого раствора.

В этих случаях применяют абсорбционные машины с двух­ кратной или многократной абсорбцией, двухступенчатые ма­ шины, машины с материальной регенерацией, абс9рбционно­ резорбционные машины и другие машины, работающие по спе­

циальным циклам.

Абсорбционная холодильная машина с двух­ ступенчатой абсорбцией. Одноступенчатые машины, ра­ ботающие со сравнительно низкими температурами кипения

в испарителе, имеют иебоJIьшие значения теплоВого коэффици­

ента, что обусловлено большим значением теплоты ректифика­

п;ии, подводимой к генератору при выпаривании раствора.

Теплота генератора может быть уменьшена за счет снижения

кратности циркуляции раствора, которая обратно пропорционалъ­ на зоне дегазации (разности концентраций крепкого и слабого

растворов). Увеличение зоны дегазации позволяет уМеньшить

количество потребляемой теплоты греющего источника, расход

энергии на привОд расТВОРIiIОГО насоса и теплоту теплообменни-

. ка растворов. Зону дегазации можно расширить организацией

ступенчатой абсорбции, позволяющей получить более высокую

концентрацию крепкого раствора. Наибольший эффект от при­

~енения ступенчато:f абсорбции достигается при необходимос­

ти обеспечения нескольких температур кипения. Схема маши­

ны и цикл на диаграмме ~-i представлены на рис. 5.,37. Слабый

раствор из генератора охлаждается в теплообменнике растворов и последовательно подается в две ступени абсорберов. Первая

ступень абсорбера III обеспечивает работу испарителя с более

низкой температурой кипения. ИЗ первой ступени раствор пода­

ется во вторую ступень абсорбера 1, связанного с испарителем

с более высокой температурой кипения.

Повышение концентрации крепкого раствора при двухступен­

чатой абсорбции обеспечивает уменьшение теплоты генератора

и повышение теплового коэффициента машины.

При последовательном включении абсорберов можно получить

режим, при котором расход теплоты греющего источника будет

таким, как при предположении, что вся машина работала бы

6)

Рис. 5.37. Абеорбциоввая: ХОJlОДИЛblllUl м8ПDUIA с двухступенчатой

абсорбцией: а - СХема машины: (J - процессы 118 !;-t·диarрамме дJIЯ

ЖИДI<Oй фазы раствора:

1 И III - абсорберы выOOlCOI'O И ИИ3КОro AfIJ\JIeRИJI; II И Х - насоеы p8C'1'80pa;

только на одну более высокую температуру кипения. Последова­ тельное включение абсорберов обычно дает вооможность сокра­

тить размеры аппаратов.

При равных внешних условиях двухступенчатая абсорбция

позволяет получить экономию теплоносителя до 20%, охлаж­ дающей воды - до 20%, электроэнергии на привод растворных

насосов до - 40%, суммарной площади теплообменных поверх­

ностей до - 15% [98].

При работе машины с одной температурой кипения хладаген­ та в абсорбере высокого давления поглощается только пар, по­ лученный после первого дросселирования.

Двухступенчатая абсорбционная холодильная

м а ш и н а. Двухступенчатая абсорбционная машина представ­

ляет собой систему с двумя последовательно включенными ге­

нераторами и абсорберами. В такой схеме абсорбер низкого дав­ ления абсорбирует пар из испарителя. Образовавшийся раствор

промежуточной концентрации направляется в абсорбер проме­

жуточного давления, в котором происходит абсорбция пара пОСле

первого дросселирования хладагента из конденсатора, а также пара, поступающего из генератора промежуточного давления.

Крепкий раствор из абсорбера промежуточного давления через теплообменник растворов подается в генератор высокого давления.

В другом варианте двухступенчатая абсорбционная машина

представляет собой две последовательно включенные односту­ пенчатые машииы (рис. 5.38). Абсорбер первой ступени абсор­ бирует пар из испарителя, образовавшийся раствор через тепло­ обменник растворов первой ступени подается в генератор первой

ступени, работающий при npoмежуточном давлении Рm• Цикл

первой ступени машины на ~-i-диаграмме 1*-2*-3*-4*. Абсор­

бер второй ступени при давлении Рm абсорбирует 'пар из генера­

тора первой ступени, а "акже пар хладагента после первого дрос­ селирования. Крепкий раствор из абсорбера второй ступени че­ рез теплообменник растворов второй ступени поступает в гене­ ратор второй ступени, из которого образовавшийся пар поступа­ ет в конденсатор. Цикл второй ступени машины на ~-i-диаграм­

ме"1-2-3-4. Изображенный цикл соответствует машине с па­

раллельной подачей греющего источника на оба генератора и ох­

лаждающей воды на абсорберы и равенством температур раство­

ров в конце процессов выпаривания в генераторах и в конце

процессов абсорбции в абсорберах.

Концентрации пара, получаемого в обоих генераторах, долж­

иы быть одинаковыми, иначе концентрация пара, уходящего ~з

генератора ступени, не будет равна концентрации пара, погло­

щаемого в абсорбере этой же ступени. Такое положение приве­

дет к возникновению неустановившеrocя процесса, связанного

с перемещением раствора из одной ступени. в другую;

Тепловой расчет машины ведется по ступеням и не отличает­

ся от Последовательности расчета двух одноступенчатых схем..

6)

,особенностью является выбор промежуточного давления Рm, ко­

торое выбирается из условий минимальной суммарной теплоты

генераторов.

В рассматриваемой схеме два процесса выпаривания, в ре­ зультате которых получают ректифицированный пар. При этом

только примерно половина его используется для получения хо­

лода, что значительно уменьщает тепловой коэффициент маши­

ны. Однако здесь применяют греющий источник более низкой

температуры, который нельзя использовать для производства холода в одноступенчатой машине. .

При осуществлении двухступенчатого цикла возможна пос­

ледовательная подача греющего источника в генераторы и ох­

лаждающей воды в абсорберы. Это позволяет более полно ис­

пользовать теплоту греющего источника по сравнению с одно­

ступенчатой машиной при одинаковых параметрах греющего источника. Преимущество двухступенчатой схемы может быть

машине по сравнению с одноступенчатой тепловой коэффициент

снижается с 0,3 до 0,19. Однако благодаря более полному ис-

230

пользованию теплоты расход горячей воды меньше на 40%. По­

мимо этого, в связи с большими перепадами температур общая

поверхность аппаратов в двухступенчатой машине уменьшена

на 30%, а следовательно, и стоимость такой машины будет

меньше.

Абсорбционная машина с материальной реге­ н е р а Ц и е й. В цикле машины с материальной регенерацией слабый раствор до теплообменника может многократно дроссе­

лироваться до промежуточных давлений. Образовавшийся при дросселировании пар отделяется от слабого раствора в декон­

центраторах и поглощается в концентраторах крепким раство­

ром. Число ступеней материальной регенерации соответствует

числу пар деконцентраторов и концентраторов.

Схема машины с одной ступенью материальной регенерации и цикл на ~-i-диаграмме показаны на рис. 5.39. После дроссели­ рования в регулирующем вентиле УIII (рис. 5.39, а), в ходе ко­

торого уменьшаются концентрация раствора и его температура,

раствор поступает в деконцентратор УII, в котором отделяется

Рис. 5.39. Абсорбциониая холодильная машина с материальиой регенерацией:

образовавшийся при дросселировании пар. Пар поступает в кон­ центратор 111, где абсорбируется крепким раствором, подавае­

мым в концентратор насосом II из абсорбера 1.

В процессе абсорбции концентрация раствора увеличивается. Донасыщение крепкого раствора сопровождается повышением

температуры за счет теплоты~ выделяющейся при абсорбции пара.

В результате дополнитеJlЬНОЙ деконцентрации слабого раствора

и соответствующего Донасыщения крепкого раствора зона дега­

зации машины увеличивается. Генера1'ОР машины работает в об­ ласти более высоких концентраций раствора по сравнению с аб­

сорбером.

Переход от обычного цикла к циклу с материаль.ноЙ регене­ рацией снижает высшую температуру раствора в генераторе, что дает возможность использовать греющий источник более низкой температуры. При этом перемещение работы генератора в об­ ласть более высоких концентраций приводит к уменьшению теп­ лоты ректификации. Это имеет,особое значение при низких тем­ пературах кипения либо высоких температурах охлаждающей

среды.

Состояние раствора (цикл на ~-i-диаграмме рис. 5.39, 6) пе­ ред первым дросселированием характеризуется точкой 2. После дросселирования (процесс 2-2т), сопровождающегося парообра­

зованием при понижении давления от РК до Рт, концентрация

раствора уменьшится от ~al до ~, а температура от Т2 дО Т2",'

Средняя концентрация образующегося пара равна ~т' Отрезок

2т-2 представляет собой долю выделившегося пара, а отрезок 2-m - долю оставшейся жидкости. Крепкий раствор состояния

4 с концентрацией ~rl И при давлении Рт, представ.ляющий со­

бой переохлажденную жидкость, подается в концентратор, где абсорбирует образовавшийся при первом дросселировании пар

(процесс 4-4,,). Благодаря этому концентрация раствора уве­

личивается от ~rl до ~r2' Точка 4т' соответствующая новому

состоянию раствора, лежит на прямой смешения 4-m.

В целом ряде случаев наиболее неблагоприя'i'Ное сочетание

параметров (низкая температура греющего источника при высо­ кой температуре охлаждающей воды), при котором работа одно­ ступенчатой машины неосуществима, встречается лишь на про­ тяжении сравнительно небольшого периода самого жаркого вре­ мени года. При подобных обстоятель-ствах целесообразно проек­

тировать одноступенчатые машины с возможностью включения

материальной регенерации лишь при неблагоприятных услови­ ях, когда обычные режимы эксплуатации становятся невозмож­

ными.

Абсорбционно-резорбционные холодильные м а ш и н ы. Исполь-зован.ие иизкотемпературных греющих ис­

точников для получения относительно широкого диапазона тем­

ператур кипения хладагента, а также уменьшения материало­

емкости за счет снижения давления в аппаратах возможно в аб-

232

Рис. 5.(0. Одиоступеичатая абсорбциоиио.резорбциоииая хо­

сорбционно-резорбционных машинах. В таких машинах конден­ сация и испарение чистого аммиака заменены процессами аб­ сорбции и выпаривания раствора.

В отличие от обычной машины в абсорбционно-резорбцион­

ной машине конденсатор заменен абсорбером (называемым ре­ зорбером), а испаритель - генератором низкого давления (дега­

затором).

Схема машины и цикл на ~-i-диаграмме приведены на рис. 5.40.

Пар из генератора поступает в резорбер, где абсорбируется

слабым раствором, подаваемым из дегазатора. Крепкий раствор

из резорбера дросселируется в дегазатор, где кипит при низком давлении за счет теплоты, подводимой от охлаждаемого источ­

ника. Пар, образовавшийся при кипении раствора в дегазаторе,

абсорбируется в абсорбере раствором, циркулирующим между абсорбером и генератором. Между абсорбером и генератором

в прямом цикле и между дегазатором и резорбером в обратном

устанавливают теплообменники растворов. Для нормальной ра­

боты машины необходимо равенство концентраций пара, выхо­

дящего из дегазатора и генератора.

Положительными качествами одноступенчатых абсорбцион­

но-резорбционных машин являются возможность исполь-зования

более низких температур греющего источника, более иизких

давлений в, аппаратах и возможность большего по сравнению

с конденсатором подогрева воды в резорбере.

ПРИНЦИПИ8JlЫlое отличие абсорбционно-резорбционной маши­

ны от одноступенчатой абсорбционной машины состоит в том,