Основным преимуществом абсорбционных холодильных установок (АХУ) по сравнению с компрессорными явл. использование для выработки холода не электрической а тепловой энергии низкого и среднего потенциалов, которую можно получить от водяного пара, отбираемого, например, из турбины на теплоэлектроцентралях.
В абсорбционных холодильных уставках используется явление абсорбции пара раствором.
Абсорбцией наз. способность некоторых тел при определенных условиях поглощать другие тела.
В АХУ сам принцип переноса теплоты с более низкого на более высокий температурный уровень существенно отличается от всех рассмотренных ранее.
Рабочим веществом в АХУ явл. бинарный раствор, т.е. смесь, состоящая из двух полностью растворимых друг в друге веществ, причем эти вещества имеют резко различные температуры кипения. Вещество с меньшей температурой кипения явл. холодильным агентом, а с более высокой температурой кипения – абсорбентом.
Работа установки основана на том, что концентрация холодильного агента в кипящем растворе значительно ниже, чем в насыщенном паре этого раствора при том же давлении.
Это свойство бинарных растворов отражается на фазовой диаграмме (рис.30.3), в которой по горизонтальной оси отложены концентрации холодильного агента , а по вертикальной оси – температуры .
Точки 1 и 2 соответствуют температурам кипения соотвыетственно чистого абсорбента и чистого холодильного агента. Нижняя кривая 1 – а – 2 соответствует состояниям жидкой фазы, а верхняя кривая 1 – в – 2 соответствует газообразной фазе (насыщенному пару) при равновесном сосуществовании обеих фаз. Другими словами, кривая 1 - а – 2 представляет собой линию кипения раствора при данном давлении, а кривая 1 – в – 2 представляет линию крнденсации насыщенного пара.
Пусть состояние кипящей жидкости раствора изображается т.А на кривой 1 – а – 2. Тогда состояние пара, находящегося с ней в равновесии, характеризуется т.В на кривой 1 – в – 2, т.е. при кипении раствора с концентрацией легкокипящего компонента образуется пар, имеющий по сравнению с исходным раствором более высокую концентрацию легкокипящего компонента .
Если в испарителе, помещенном в охлаждаемом помещении (холодильной камере), образуется насыщенный пар с высокой концентрацией , состояние которого изображается т.В1, то этот пар может находится в равновесии с жидкостью, имеющей концентрацию . По отношению к жидкости с меньшей концентрацией , кипящей при температуре , этот пар явл. переохлажденным. Поэтому при соприкосновении их начнется конденсация пара, следствием которой будет полное поглощение (абсорбция) пара жидкостью. При этом теплота конденсации будет отводится при температуре жидкости , более высокой, чем температура пара . В результате будет происходить переход теплоты от тела менее нагретого (пар высокой концентрации) к телу более нагретому (жидкость низкой концентрации).
В соответствии со II-м законом ТТД этот процесс должен сопровождаться некоторым компенсирующим процессом. В АХУ таким процессом явл. переход некоторого количества
теплоты от тела с более высокой температурой, чем , к телу, с более низкой температурой, т.е. передача некоторого количества теплоты окружающей среде.
Принципиальная схема простейшей АХУ представлена на рис. 30.4.
Испарение водоаммиачного раствора с кон- центрацией аммиака происходит в пароге-ненраторе ПГ (1) при давлении и темпе- ратуре Т1. При этом на процесс испарения затрачивается количество теплоты , которое подводится горячим теплоносителем. Низкокипящим компонентом раствора явл. аммиак. Так как парциальное давление водяного пара над раствором при температурах, имеющих место в парогенераторе, очень мало, из раствора практически выделяется почти чистый аммиачный пар.
В конденсаторе 2 при постоянном давлениии температуре Т1, полученный пар превращается в жидкость, а выделившаяся в процессе конденсации теплота воспринимается охлаждающей водой. В редукционном вентиле 3 давление жидкого аммиака снижается до давления в абсорбере 6 , в котором концентрация раствора поддерживается на уровне . Этот процесс сопровождается понижением температуры от Т1 до Т2. После этого образовавшийся влажный пар аммиака поступает в испаритель 4, где его степень сухости увеличивается до единицы. Количество теплоты , необходимое для протекания процесса испарения, подводится к испарителю от тел, находящихся в холодильной камере 5. Затем полученный в испарителе сухой насыщенный пар при температуре Т2 и давлении поступает в паровое пространство абсорбера 6. Абсорбер заполнен раствором аммиака. Полученный из этого раствора пар, находится под давление и имеет более высокую температуру, чем пар, поступивший из испарителя. Поэтому в соответствии с четвертым свойством растворов холодный пар поглощается раствором. Выделяющаяся при этом теплота абсорбции отводится охлаждающей водой.
В процессе работы холодильной машины в парогенераторе и абсорбере поддерживается некоторый постоянный уровень концентрации растворов. С этой целью из абсорбера 6 обогащенный аммиаком раствор с помощью насоса 7 в определенном количестве подается в парогенератор 1. Одновременно раствор аммиака, обедненный вследствие выпаривания, из парогенератора 1 направляется в редукционный вентиль 8, дросселируется от давления до давления и поступает в абсорбер 6. Этот обедненный раствор по своим свойствам близок к воде, поэтому его температура в процессе дросселирования остается практически постоянной и равной температуре в парогенераторе Т1. Давление в парогенераторе соответствует температуре охлаждающей воды в конденсаторе, в то время как давление в абсорбере соответствует температуре в холодильной камере.
В отличие от ПКХУ роль компрессора здесь выполняет абсорбционный узел. Он состоит из парогенератора 1, абсорбера 6, насоса 7 и редукционного вентиля 8. Таким образом, вместо механической работы, необходимой на привод компрессора, в абсорбционной машине используется разность температур горячего (в парогенераторе) и холодного (в абсорбере) источников теплоты.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляев Н.М. Термодинамика.- К.: Вища школа.-1987.- 344 с.
2. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика.- М.:
Энергоатомиздат.-1983.- 416 с.
3. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика.-М.: Машиностроение.-1972-672 с.
4. Техническая термодинамика. / Е.В. Дрыжаков, С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др. /
Под ред. В.И. Крутова.- М.: Высшая школа, 1981.- 439 с.
5. Буляндра О.Ф. Технічна термодинаміка.- К.: Техніка.- 2001.- 320 с.
6. Базаров И.П. Термодинамика.-М.: Высшая школа.- 1983.-344 с.
7. Техническая термодинамика. / Г.Н. Данилова, В.Н. Филаткин, О.П. Иванов и др. /
Под ред. Э.И. Гуйго.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984.- 296 с.