4. Принцип работы абсорбционной холодильной установки (аху)

Абсорбция – поглощение пара жидким веществом – абсорбентом (температура пара может быть меньше температуры абсорбента) с выделением теплоты.

В принципиальной схеме абсорбционной холодильной установки генератор заменяет нагнетательную часть компрессора парокомпрессорной холодильной установки (ПКХУ), а абсорбер – всасывающую часть парокомпрессорных холодильных установок. Остальное – совпадает.

Рис.4.1. Схема водно-аммиачной абсорбционной установки:

1 – генератор; 2 – конденсатор; 3 – дроссельный вентиль; 4 – испаритель; 5 – насос; 6 – перепускной вентиль; 7 – охлаждаемое помещение; 8 – абсорбер; 9 – змеевик с охлаждающей водой; 10 – насос.

Примерные параметры рабочего тела на схеме нанесены для наглядности.

Требования к абсорбентам:

• Достаточная скорость поглощения хладоагента;

• Температура кипения абсорбента должна быть намного больше температуры кипения хладоагента при том же давлении.

Наиболее распространены установки, где хладоагентом служит аммиак, а абсорбентом (поглотителем) – вода.

Аммиак хорошо растворим в воде, например при 0⁰С в одном объеме воды растворяется до 1148 объемов парообразного аммиака с выделением теплоты растворения примерно 1220 кДж/кг.

• В генераторе (1) происходит выпаривание насыщенного аммиачного раствора при подогреве его водяным паром. При этом отгоняется легкокипящий компонент - аммиачный пар с небольшой примесью паров воды.

Давление увеличивается, т.к. при данной температуре t=20⁰С Pнас=0,88МПа.

Для поддержания концентрации аммиака постоянной, выпаривание хладоагента компенсируется подачей его из абсорбера (8) с помощью насоса (10).

• Сухой насыщенный (х≈1) аммиачный пар в конденсаторе (2) превращается в жидкость (х=0);

• В дросселе (3) жидкость аммиака превращается во влажный насыщенный пар (х≈0,28) с уменьшением давления и температурой;

• В испарителе (4) влажный насыщенный пар аммиака за счет отбора теплоты от рассола превращается в сухой насыщенный пар(х≈1);

• В абсорбере сухой насыщенный пар аммиака поглощается водой;

• Слабым раствором аммиака, подаваемым из генератора через пропускной вентиль (6), теплота экзотермической реакции абсорбции отводится охлаждающей водой змеевика (9).

Холодильный коэффициент:

(4.1)

,

где:

q₂ – количество теплоты, получаемое 1кг хладоагентом в испарителе (холодопроизводительность);

q₁ – количество теплоты, затраченное в генераторе на выпаривание хладоагента.

Сравнить ε парокомпрессорной и абсорбционой холодильных установок нельзя ( ), т.к. затрачиваются различные виды энергии.

Два метода получения холода лучше сравнить по приведенным холодильным коэффициентам:

(4.2)

,

где:

q₂ – холодопроизводительность;

q_T – расход теплоты топлива (на 1кг хладоагента).

Оказывается, что при температуре использования от –15 до –20⁰С, ε_пр будет больше у абсорбционных холодильных установок, чем у парокомпрессорных холодильных установок. Пар для генератора берут из паровых турбин и паровых котлов.