Рабочие схемы абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин

В настоящее время в промышленности применяют абсорбцион­ные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ) с одно- и двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества, а также АБХМ с совмещенным или раздельным тепломассопереносом в абсорбере. В свою очередь, АБХМ с двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества могут работать по схемам с прямоточ­ным и параллельным направлением движения раствора и пара через ступени генераторов низкого и высокого давлений. Их целе­сообразно применять при температуре греющего источника, превы­шающей на 50-60 °С температуру, необходимую для осущест­вления одноступенчатых циклов АБХМ.

Выбирать ту или иную схему, а следовательно, и цикл АБХМ на первоначальном этапе разработки машины или системы ох­лаждения следует на основе анализа их термодинамической эф­фективности с учетом конкретных параметров внешних источ­ников теплоты.

Схема и теоретический цикл АБХМ с одноступенчатой гене­рацией пара рабочего вещества и совмещенным тепломассопе­реносом в аппаратах. Схема и теоретический цикл АБХМ при­ведены на рис. 4.12.

а) б)

Рис. 4.12. Абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина с одноступен­чатой

генерацией пара рабочего вещества и совмещенным тепломассопереносом в абсорбере:

а) схема машины; б) процессы на ξ-h-диаграмме; р₀, р_h, р_a, р_к - давления кипения рабочего вещества, раствора, абсорбции и конденсации пара соответственно; , , - концентрации слабого, крепкого растворов

и средняя в цикле соответственно

В качестве теоретического цикла АБХМ принят цикл при следующих условиях (рис. 4.12, б): отсутству­ют потери от неполноты насыщения и неполноты выпаривания раствора при абсорбции пара и кипении раствора в соответству­ющих аппаратах; в теплообменнике растворов имеет место пол­ная рекуперация теплоты, т.е. на холодной стороне теплооб­менника растворов имеет место равенство t₂ = t₈; гидравлические сопротивления, возникающие при прохождении пара из испари­теля в абсорбер и из генератора в конденсатор, отсутствуют; выс­шая температура t₄ раствора в конце его кипения в генераторе равна температуре t_h греющего источника; низшая температура t₂ при абсорбции равна температуре t_к конденсации пара, которая, в свою очередь, принята равной температуре t_o.c окружаю­щей среды; температура t₀ кипения воды в испарителе равна температуре t_s охлажденного источника; состояние пара, посту­пающего из генератора АБХМ в конденсатор, определяется при средней концентрации ξ_ср и давлении р_h раствора при его кипении.

В испарителе I (рис. 4.12, а) за счет подвода теплоты от охлаж­даемого источника в количестве q₀ кипит вода при давлении р₀ = р_а. При этом источник охлаждается до температуры t_s. Водяной пар, образовавшийся в испарителе, поступает в абсорбер II, где он абсорбируется крепким раствором, стекающим из генератора III через растворный теплообменник V и гидравлический за­твор VII в абсорбер. Вследствие абсорбции пара раствором кон­центрация последнего снижается.

Теплота, выделяющаяся в процессе абсорбции, отводится к источнику окружающей среды в количестве q_а при температуре t_ос. Слабый раствор из абсорбера насосом VI подается через рас­творный теплообменник в генератор, где он кипит при давлении p_h вследствие подвода теплоты от греющего источника в коли­честве q_h при температуре t_h. Водяной пар, образовавшийся в ге­нераторе, поступает в конденсатор IV, где конденсируется при давлении р_к = p_h. Теплота конденсации отводится к источнику окружающей среды в количестве q при температуре t_о.с. Конденсат из конденсатора стекает в испаритель через гидравличес­кий затвор VIII.

Основные процессы цикла (рис. 4.12, б) следующие: 2-7 - нагрев слабого раствора в теплообменнике растворов; 7-5 - адиабатно-изобарная десорбция пара рабочего вещества; 5-4 - кипение раствора в генераторе при совмещенном тепломассопереносе; 4-8 - охлаждение крепкого раствора в теплообменнике растворов; 8-9 - адиабатно-изобарная абсорбция пара рабочего вещества; 9-2 - абсорбция пара рабочего вещества при совмещенном тепломассопереносе в абсорбере; 3'-3 - отвод теплоты перегрева и конденсация пара рабочего вещества в конденсатор; 1-1' - кипение рабочего вещества в испарителе. Основные соотношения для расчета теоретического цикла АБХМ с одноступенчатой генерацией пара рабочего вещества и совмещенным тепломассопереносом в аппаратах определяются расчетным путем, либо с помощью ЭВМ, либо вручную после построения цикла на ξ-h-диаграмме (рис. 4.12, б) для водного раствора бромистого лития по заданным температурам t_s, t_o.c и t_h внешних источников теплоты и после определения основных параметров цикла АБХМ.

Тепловой поток в испарителе

q₀ = h_1´ - h₃. (4.42)

Тепловой поток в конденсаторе

q = h_3´ - h₃. (4.43)

Количество а* слабого (по соли бромистого лития) раствора, выходящего из абсорбера и поступающего через растворный теплообменник в генератор, определяют из материального баланса потоков в генераторе по соли бромистого лития:

, (4.44)

где g_п - количество водяного пара, выпариваемого в генераторе и поступающего в конденсатор, g_п = 1 кг; - концентрация водяного пара по соли бромистого лития, = 0 %. Тогда уравнение (4.44) примет вид:

(4.45)

После преобразования уравнения (4.45) получают

(4.46)

где - зона дегазации раствора в теоретическом цикле АБХМ.

Тепловой поток в абсорбере

q_a = h_1´ + a*(h₈ - h₂) - h₈. (4.47)

Тепловой поток в генераторе

q_h = h_3´ + a*(h₄ - h₇) - h₄. (4.48)

Тепловой поток в теплообменнике растворов

q_т = (a* - 1)(h₄ - h₈) = a*(h₇ - h₂). (4.49)

Насос слабого раствора перекачивает а* жидкости из абсорбера в генератор. Определив удельный объем раствора v, можно вычислить работу насоса

q_н = va*(p_h - p_a).

Тепловой баланс машины

q₀ + q_h + q_н = q_a + q. (4.50)

В связи с тем, что величина q_н существенно меньше q_h и q₀, в расчетах теплового баланса машины ее обычно принимают равной нулю.

Тогда уравнение (4.50) будет иметь вид:

q₀ + q_h = q_a + q. (4.51)

Тепловой коэффициент АБХМ

ξ* = q₀ / q_h. (4.52)

Величина ξ* показывает, какое количество холода может быть получено в испарителе на единицу затраченной в генераторе теплоты. Чем выше ξ*, тем более эффективным в энергетическом отношении является цикл АБХМ.

Список литературы

1. Холодильные машины: учебник / Под ред. Л.С. Тимофеевского. - СПб.: Политехника, 1997. - 992 с.

2. Холодильные машины: учебник / Под ред. И.А. Сакуна. - Л: Машиностроение, 1985. - 510 с.

3. Теплофизические основы получения искусственного холода: справочник / Под ред. А.В. Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 232 с.

4. Сильман М.А., Щумелишский М.Г. Пароводяные эжекторные холодильные машины. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 271 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………………...3

1. Физические принципы понижения температуры в обратных циклах…………4

2. Парокомпрессионные холодильные машины………………………………….10

2.1. Теоретические циклы и принципиальные схемы одноступенчатых

холодильных машин…………………………………………………………….11

2.2. Теоретические циклы и принципиальные схемы двухступенчатых

холодильных машин…………………………………………………………….23

2.3. Теоретические и действительные циклы и принципиальные схемы

трехступенчатых и каскадных холодильных машин…………………………36

3. Газовые холодильные машины…………………………………………………44

4. Теплоиспользующие холодильные машины…………………………………..51

4.1. Пароэжекторные холодильные машины………………………………….53

4.2. Абсорбционные холодильные машины…………………………………..65

4.2.1. Схема и принцип действия абсорбционной

холодильной машины……………………………………………………...66

4.2.2. Тепловые расчеты теоретических процессов различных схем

абсорбционных холодильных машин…………………………………….69

4.2.3. Особенности процессов абсорбционных бромистолитиевых

холодильных машин……………………………………………………….80

4.2.4. Рабочие схемы абсорбционных бромистолитиевых

холодильных машин……………………………………………………….82

Список литературы…………………………………………………………………86

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Столетов Виктор Михайлович