Глава 7 холодильные машины, работающие с затратой тепловой энергии

7.1 Абсорбционные холодильные машины

В абсорбционных холодильных машинах рабочим те­лом служит бинарный раствор, одним из компонентов холодильный агент, другим — абсорбент (поглотитель.). Компоненты бинарной смеси должны иметь раз­личные температуры ки­пения.

В настоящее вре­мя применяются абсорб­ционные холодильные ма­шины водоаммиачные (аммиак - холодильный агент, вода - абсорбент) и бромистолитиевые (во­да — холодильный агент, бромистый литий - абсор­бент) .

На рисунке 7.1 изображена принципиальная схема водоаммиачной абсорбционной холодильной машины. Конденсатор 10, регули­рующий вентиль о и испаритель.4 абсорбционной холо­дильной машины аналогичны соответствующим аппара­там компрессионной холодильной машины, а функции компрессора выполняет комплекс аппаратов: абсорбер 6, насос 8, генератор 3 и дроссель слабого раствора 7; В абсорбере 5 находится малоконцентрированный водоаммиачный раствор, поглощающий пары аммиака, кото­рые поступают из испарителя.

Рисунок 7.1 – Схема водоаммачной абсорбционной холодильной машины

Давление в абсорбере равно давлению в испарите­ле р₀. Растворение аммиака в воде сопровождается вы­делением теплоты , которая называется теплотой аб­сорбции и отводится забортной водой. Насыщенный раствор перекачивается насосом8 в генератор р, при этом давление раствора повышается от ро до р_к. В ге­нератор подводят теплоту q_r, раствор нагревается, раст­воримость аммиака в воде уменьшается, парообразный аммиак выделяется из раствора и поступает в конден­сатор 10, а оставшийся малоконцентрированный раствор через дроссель слабого раствора 7 перепускается в аб­сорбер 6; в дросселе давление раствора понижается от Рк до Ро. В абсорбере раствор охлаждается, и вновь на­чинается поглощение им паров аммиака.

Для повышения экономичности машины в схему включают теплообменник 9, в котором горячий раствор, идущий из генератора, нагревает холодный раствор, поступающий из абсорбера в генератор.

В результате теплообмена уменьшается расход воды на охлаждение раствора в абсорбере и расход тепла на подогрев раствора в генераторе. С парами аммиака из генератора уносится и некоторое количество паров воды.

Для отделения их от аммиака после генератора в схему включают ректификатор 2, а затем дефлегматор 1. Смесь паров воды и аммиака охлаждается в ректи­фикаторе холодным раствором, поступающим из абсор­бера, в дефлегматоре-г-водой. Пары воды конденсиру­ются и возвращаются в генератор, а пары аммиака по­ступают в конденсатор.

Уравнение теплового баланса абсорбционной холо­дильной машины

,

где — удельная массовая холодопроизводительность (теплота, под­веденная к 1 кг холодильного агента в испарителе), кДж/кг;

— теплота, подведенная в генераторе, кДж/кг;

— работа, затраченная в насосе, кДж/кг;

— теплота, отведенная в конденсаторе, кДж/ktj

— теплота, отведенная охлаждающей водой в абсорбере, кДж/кг,

Степень тепловой экономичности работы абсорбционной холодильной машины характеризуется тепловым коэффициентом

При температуре кипения to= - 45 °С применяют двухступенчатые абсорбционные холодильные машины. Абсорбционные машины позволяют использовать тепло низкого потенциала. Это обусловливает возможность и перспективность их применения в судовых установках и в производствах, в которых имеется дешевое бросовое тепло. В абсорбционных машинах не происходит замасливания теплопередающей поверхности теп обменных аппаратов, отсутствуют потери мощности трение, так как, кроме насоса, нет машин с движущимися частями.

В последние годы для установок кондиционирования воздуха стали применять бромистолитиевые абсорбционные машины.