7.5. Показатели работы абсорбционных холодильных машин

7.5.1. Энергетическая эффективность циклов абсорбционных ХМ оценивается по аналогии с компрессорными ХМ:

а) тепловым коэффициентом (то, что в компрессорных ХМ считается холодильным коэффициентом)

, (7.2)

где Q₀, – холодопроизводительность абсорбционной ХМ, кВт; Q_г – расход тепла в генераторе (теплота греющей среды), кВт; Q_нэ – тепловой эквивалент затрат энергии в насосах, кВт.

Так как обычно Q_нэ« Q_г, то считают Q_нэ=0. Тогда

 (7.3)

 это количество единиц получаемого холода на единицу затраченной тепловой энергии в генераторе;

б) удельным расходом затраченной тепловой энергии

 (7.4)

 это количество единиц затраченной тепловой энергии на единицу полученного холода.

7.5.2. Термодинамическая эффективность абсорбционной ХМ оценивается эксергетическим КПД установки:

, (7.5)

где  удельный расход энергии в реальной абсорбционной ХМ;  удельный расход тепла в идеальной абсорбционной ХМ, работающей в тех же внешних условиях что и реальная ХМ.

Здесь Q_в – расход теплоты высокого потенциала (в генераторе); Q_н  расход теплоты в испарителе (холодопроизводительность).

Чтобы получить формулу для расчета воспользуемся уравнением теплового баланса для идеальной абсорбционной холодильной машины:

, (7.6)

где Q_н и Q_в – количество подведенной теплоты в испарителе и генераторе; Q_а и Q_к – количество тепла отведенного в абсорбере и конденсаторе.

Для идеальной ХМ по аналогии можно записать и эксергетический баланс (для реальной машины такого баланса не существует):

Е_н+Е_в=Е_а+Е_к (7.7)

Выразим эксергии через коэффициенты работоспособности тепловых потоков

, (7.8)

где коэффициент работоспособности любого i-го теплового потока определяется соотношением (см. формулу 1.2):

. (7.9)

Подставляя соотношения (7.9) в равенство (7.8) получим

. (7.10)

Так как Т_о.с  Т_с, то, практически, сомножитель .

Учитывая, что , то из (7.10) можно получить:

. (7.11)

Эта формула позволяет анализировать качественное влияние значений температур Т_н, Т_с и Т_в на экономичность абсорбционной установки.

На рис. 7.4 приведены в качестве иллюстрации зависимости удельного расхода энергии от внешних условий работы.

Зависимости удельного расхода энергии в форме тепла для идеальной абсорбционной холодильной установки (штриховые линии) и для действительной одноступенчатой аммиачной абсорбционной холодильной установки с регенерацией тепла (рис.7.2) (сплошные линии) на рис.7.4а получены при трех значениях температур t₀=4, -10 и –30 C. Под температурой генерации t_г понимается температура слабого раствора на выходе из генератора. Все кривые относятся к одной и той же температуре конденсации и абсорбции t_к=t_аб=30 C.

На рис.7.4б приведены зависимости удельного расхода тепла от температуры охлаждения t_с при тех же температурах испарения t₀=4, -10 и –30 C и температуре генерации t_г=120 C.

В се зависимости имеют форму гипербол.

Рис. 7.4. Зависимость удельного расхода теплоты в абсорбционных водоаммиачных холодильных идеальных (штриховые линии) и реальных (сплошные линии) установках от температур:

а) генерации t_г и испарения t₀, при температуре охлаждения t_с=t_к=t_аб=30 C;

б) охлаждения t_с и испарения t₀, при температуре генерации t_г=120 C.

Как видно из рис. 7.4а, при повышении температуры генерации t_г удельный расход энергии сначала сильно снижается, затем это снижение слабеет и зависимость переходит в почти горизонтальную прямую.

Таким образом все поле режимов можно условно разделить на две области: сильных зависимостей э^а=f₁(t_г) и э^а=f₂(t_c) и слабых зависимостей тех же величин. Линию a-b можно считать границей устойчивой работы установки. При сильных зависимостях режимы неустойчивы, т.к. малые изменения температур t_г и t_с влекут за собой сильное изменение удельного расхода.

При устойчивом режиме изменение указанных температур не сказывается существенно на производительности и удельном расходе энергии установки.

Расчетные параметры следует выбирать у линии a-b в области устойчивой работы установки.

Контрольные вопросы

1. Каким основным преимуществом перед компрессорными ХМ обладают абсорбционные холодильные агрегаты?

2. Какое устройство в абсорбционных ХМ используется для повышения давления паров ХА?

3. Какой компонент бинарной смеси используемой в работе абсорбционной ХМ, является хладагентом, а какой – абсорбентом?

4. Как получают холод в абсорбционных холодильных машинах?

5. Почему абсорбционная водоаммиачная ХМ конструктивно сложнее бромисто-литиевого агрегата?

6. Холод каких температур получают в водоаммиачной и бромисто-литиевой абсорбционных ХМ?

7. Что представляет собой тепловой коэффициент абсорбционной холодильной машины?

8. Чем определяется устойчивость и неустойчивость режима работы абсорбционного холодильного агрегата?