101
Расход ХА (аммиака) |
G = |
Qo |
, |
|
кг |
(5.47) |
||||
|
|
|
|
с |
||||||
|
|
|
q |
|
|
|||||
|
|
|
o |
|
|
|
|
|||
Тепловая нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- генератора |
Qг = G qг , |
(5.48) |
||||||||
- абсорбера |
Qa = G qa , |
(5.49) |
||||||||
- конденсатора |
Qк = G qк, |
(5.50) |
||||||||
- дефлегматора |
Qд = G qд, |
(5.51) |
||||||||
- теплообменника |
Qто = G qто |
(5.52) |
||||||||
Удельный расход теплоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э = |
qг |
= |
Qг |
|
(5.53) |
||||
|
|
q |
Q |
|
||||||
|
|
|
o |
|
o |
|
||||
Холодильный коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε = |
qо |
|
|
|
(5.54) |
||||
|
qг |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5.5 Экономическое сравнение компрессионных и абсорбционных холодильных установок
Проблемы энергосбережения в настоящее время чрезвычайно актуальны в первую очередь в связи с ограниченностью природных ресурсов, неравномерным их распределением, а также в связи с возрастающим техногенным загрязнением окружающей среды.
При проектировании систем хладоснабжения тип холодильной установки выбирается на основе технико-экономических расчетов. Поскольку основной статьей эксплуатационных расходов для холодильных машин всех типов явля-
102
ются затраты на энергию, методика сравнения энергетической эффективности различных типов холодильных установок представляет интерес.
В компрессионных и абсорбционных холодильных машинах используются различные виды энергии: в компрессионных – электрическая, абсорбционные потребляют энергию в виде теплоты, причем в последнем случае могут использоваться так называемые вторичные тепловые ресурсы.
Основным первичным ресурсом для выработки тепла и электрической энергии служит топливо, при сравнении вариантов используется понятие условное топливо.
Энергетическим показателем любой холодильной установки является холодильный коэффициент ε: отношение полезного эффекта (количество выработанного холода Qo ) к затраченной энергии. Так для компрессионной холодиль-
ной установки (КХУ) εк = Qo , где Nк - мощность привода компрессора. Для
Nк
абсорбционной (АХУ) εа = Qo , где Qг - расход теплоты в генераторе.
Qг
Удельный расход условного топлива (первичного энергоресурса) на выработку единицы холода в КХУ
|
b = |
a bэ |
(1 + β |
к |
), |
(5.55) |
|
|
|
||||||
|
к |
ε |
к |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
где bэ - удельный расход условного топлива в энергосистеме на отпуск |
|||||||
электроэнергии, в |
современных |
энергосистемах bэ = 0,32…0,34 кг/(кВт ч), ; |
|||||
βк - коэффициент |
расхода на |
собственные нужды, можно |
принять |
||||
βк = 0,05...0,07 ; a - размерный коэффициент, например a =278 (кВт ч)/ГГД .
Удельный расход условного топлива на выработку единицы холода в АХУ
b |
= |
bт |
(1 + β |
а |
), |
(5.56) |
|
|
|||||||
а |
|
ε |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
103
где bт - удельный расход условного топлива на единицу отпускаемого те-
пла; βа - коэффициент расхода на собственные нужды, можно принять
βа = 0,1...0,15 .
Условие одинаковой энергетической экономичности абсорбционной и
компрессионной установок |
|
|
|
|
|
(1 + βа) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
εа |
|
bт |
). |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
a b |
(1 + β |
|
(5.57) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
к |
к |
|||||
|
|
|
|
|
(1 + βа) |
|
|
|
|
э |
|
|
|
|||
|
εа |
|
bт |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
|
|
> |
a b |
(1 + β |
|
энергетически выгоднее абсорбционные установки. |
|||||||||
ε |
к |
к |
||||||||||||||
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При обратном знаке неравенства выгоднее компрессионные установки. Анализируя неравенство, можно сделать вывод, что энергетическая целе-
сообразность сравниваемых типов холодильных установок в значительной мере зависит от удельных расходов топлива на выработку теплоты bт и электроэнер-
гии bэ. Причем bэ является сравнительно стабильной величиной, а bт может
изменяться в достаточно широком диапазоне в зависимости от источника выработки теплоты (котельная, ТЭЦ). В случае если источником теплоты является ТЭЦ, то bт определяется параметрами свежего пара и пара в отборе турбин.
Так, если для заданных условий работы в компрессионной установке получен холодильный коэффициент εк = 4 , то равноэкономичная ей по расходу
топлива абсорбционная установка должна иметь следующие холодильные коэффициенты: при теплоснабжении от котельной εа =1,7 , при теплоснабжении
от ТЭЦ с начальными параметрами пара 13 МПа, 555 оС и использовании пара из отбора давлением 0,1 МПа εа = 0,68.
При использовании в качестве источника теплоты вторичных энергетических ресурсов промышленного предприятия абсорбционная холодильная уста-
104
новка становится энергетически целесообразной даже при весьма малых значениях холодильного коэффициента.
5.6 Пароэжекторные холодильные установки
Вода как холодильный агент имеет ряд ценных свойств. Она обладает высокой теплотой парообразования, абсолютно безопасна, безвредна, доступна и дешева. Однако использование ее как хладагента ограничено областью низких плюсовых температур, для получения которых требуется создание в испарителе вакуума. Это осуществляется в пароэжекторных холодильных установках (ПЭХУ), которые можно с успехом применять в системах кондиционирования воздуха.
Схема ПЭХУ представлена на рисунке 5.9. В испарителе смешивающего типа IV эжектором I создается вакуум. В испаритель поступает конденсат после дроссельного вентиля III и вода, циркулирующая в системе кондиционеров V при помощи насоса VII. Конденсат и вода в испарителе мгновенно вскипают, охлаждаясь до температуры, соответствующей температуре насыщения пара при данном давлении (вакууме). При этом образуется U кг влажного пара, который
Рисунок 5.9 - отсасывается эжектором и конденсируется в конденсаторе. Охлажденная вода поступает к потребителям холода.