Размещено на http://www.allbest.ru/

Тепловой расчет простейшей абсорбционной установки

1.Расчёт абсорбционной холодильной установки ведётся на 1 кг пара сжижаемого в конденсаторе

Уравнение теплового баланса:

(1)

В тепловом балансе не учитывается работа насоса на сжатие жидкости, перешедшее в тепло.

Если обозначить количество пара, сжижаемого в конденсаторе через D (кг/ч), а количество крепкого раствора, поступающего из абсорбера в генератор F (кг/ч). Из f (кг) раствора, поступающего в генератор выделяется по условию 1 кг пара уходящего в конденсатор, а (f-1) возвращается из генератора в абсорбер.

Если в конденсаторе конденсируется 1 кг пара, то и в испарителе пройдёт 1 кг. В абсорбер поступает (f-1) кг (слабого раствора) и 1кг влажного пара из испарителя, а уходит f кг крепкого раствора в генератор. Величина - называется кратностью циркуляции. Она м.б. определена по концентрациям жидкости и пара, проходящих через генератор. Зная температуры: греющего источника (tн), охлаждающей воды (tв) и охлаждающей среды (tс) можно при помощи -диаграммы установить концентрацию раствора, поступающего в генератор (), концентрацию слабого раствора, уходящего из генератора (), среднюю концентрацию пара, уходящего из генератора ().

Запишем уравнение материального баланса для аммиака, циркулирующего в генераторе:

Определим отдельные составляющие теплового баланса установки.

Тепловой баланс генератора: ,

где и - энтальпии крепкого слабого растворов;

- энтальпия пара, образующегося в генераторе.

Количество теплоты, которое надо подвести в генератор:

, кДж/кг.

Тепло, отведенное от конденсатора:

, кДж/кг

где - энтальпия жидкости на выходе из конденсатора.

Тепло, подведенное в испаритель:

,

где - энтальпия влажного пара, выходящего из испарителя.

Тепло, отведенное от абсорбера:

.

Из подобия треугольников 2а1 и 2В0 имеем:

Решаем это уравнение относительно :

.

Вычтем из : ;

.

Из подобия треугольников и определяем теплосодержание смеси на выходе из испарителя:

.

2.Полная схема одноступенчатой абсорбционной холодильной установки

Для повышения холодильного коэффициента и уменьшения расхода охлаждающей воды между генератором и абсорбером устанавливают ТА, в качестве генератора или ректификационная установка.

Применяется переохлаждение жидкого аммиака.

1. генератор;

2. конденсатор;

3. вентиль;

4. испаритель;

5. абсорбер;

6. перепускной вентиль;

7. насос;

8. теплообменник;

9. дефлегматор.

В теплообменнике происходит передача тепла от горячего слабого раствора, выходящего из генератора, к холодному крепкому раствору из абсорбера. Благодаря этому крепкий раствор поступает в генератор подогретым. В результате уменьшаются затраты тепла в генераторе. Слабый раствор охлаждается, следовательно, уменьшается количество тепла, отводимого из абсорбера.

В генераторе при кипении выделяется не только аммиак, но и водяной пар. При низких температурах крепкого раствора содержание водяных паров мало. Но по мере обеднение раствора и повышения его температуры количество водяных паров становится значительнее. Так при давлении 10 ата=1 МПа и температуре 1200С концентрация аммиака 82% и 18% паров воды. Эти водяные пары конденсируются и превращаются в воду, следовательно, жидкость испаряется в испарителе при уменьшенном давлении. В конденсаторе и испарителе вода из водяного пара, имея низкую температуру, начинает поглощать пары аммиака, следовательно, уменьшается количество жидкого аммиака, производящего холод. Также при поглощении выделяется тепло, которое также уменьшает холодопроизводительность установки. Т.о. для борьбы с этими явлениями и для повышения холодопроизводительности применяется ректификация паров. Для чего на встречу выходящей из генератора паровой смеси направляют богатый аммиаком раствор. Между ними происходит тепломассообмен. В процессе тепломассообмена пары аммиака обогащаются летучим компонентом, а раствор не летучим, т.е. водой. В таких установках содержание водяного пара может достигать в парах, поступающих в конденсатор, величину менее 1%.

Ректификация абсорбционной холодильной установки осуществляется различными способами. Например, при помощи холодного раствора до его поступления в теплообменник или с помощью дефлегматора, охлаждающегося водой. Кроме того, до поступления паров в дефлегматор концентрация аммиака в парах в колонне значительно повышается. При этом колонна составляет одно конструктивное целое с генератором.

В ректификационной колонне процесс ректификации пара, уходящего из генератора в конденсатор, осуществляется за счёт соприкосновения его с крепким раствором из теплообменника и обогащённой аммиаком флегмой, поступающей из дефлегматора. Обогащение флегмы происходит вследствие частичной его конденсации в дефлегматоре с помощью охлаждающей воды или крепким раствором. Недостатком использования охлаждающей воды является увеличение расхода греющего пара в генераторе.

3.Аппараты абсорбционной холодильной установки

абсорбционный холодильный установка

Генераторы для абсорбционных холодильных установок выполняются в виде горизонтальных или вертикальных кожухотрубных аппаратов или же в виде элементных двухтрубных аппаратов.

На рисунке изображён трубчатый генератор с ректификационной колонной, обогреваемой дымовыми газами. В межтрубном пространстве кипит аммиачная смесь. Эта смесь поступает в аппарат через ректификационную колонну.

Если аппарат вертикальный, то газ или греющий пар поступает в межтрубное пространство, а раствор кипит в трубах. Исходный раствор поступает в ректификационную колонну, расположенную над греющей поверхностью. Колонны генераторов в качестве насадок используют тарелки или кольца Рашига.

В элементных генераторах греющий пар или газ движется внутри трубок, а водоаммиачный раствор кипит в межтрубном пространстве. Этот аппарат имеет выносной ректификатор, в некоторых случаях и дефлегматор.

Абсорберы выполняются как горизонтальными, так и вертикальными плёночными (противоточные). В горизонтальных оросительных абсорберах раствор поступает в аппарат сверху и орошает трубки, внутри которых циркулирует охлаждающая вода. Снизу подаётся пар, поглощается раствором. Крепкий раствор в абсорбере отводится из нижней части.

Остальные аппараты (конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель, теплообменники) не имеют принципиального отличия от аппаратов для компрессионной холодильной установки рассмотренной ранее.

Параметрический ряд абсорбционных холодильных установок водоаммиачных по мощности, кВт (ккал/ч): 580 (500); 1160 (1000); 1860 (1600); 2900 (2500); 4650 (4000); 7330 (6300); 9280 (8000).

Водоаммиачные машины холодильной мощностью 1,16 МВт с температурой охлаждения 258 К работают на паре из отбора турбин ТЭЦ, на заводах искусственного волокна, на машиностроительных заводах и используются в строительстве.

4.Пароэжекторные холодильные установки

Таблица. Вода, как холодильный агент, имеет ряд ценных качеств (высокая теплота парообразования, безопасна, безвредна, дешёвая).

В таблице приведены параметры насыщенного водяного пара в области температур от -200С до +140С, из которой следует, что для получения низких температур испарения требуется создавать очень низкие давления, которые невозможно получить с помощью поршневого компрессора. Кроме того, таблица показывает, что удельный объём водяных паров велик, вследствие чего поршневой компрессор должен иметь огромные размеры, поэтому воду как хладоагент в компрессионных не используют. Однако развитие пароструйных эжекторов и указанные положительные качества воды позволили разработать пароэжекторные холодильные установки.

Впервые пароэжекторные холодильные установки стали применяться на военных кораблях, для применения эрорефрижерации пороховых погребов, для снарядных и продовольственных помещении. В настоящее время пароэжекторные холодильные установки нашли широкое применение в системах кондиционирования воздуха, где они весьма успешно конкурируют с компрессионными холодильными установками. В холодильных установках этого типа для получения холода используется теплота, подводимая с водяным паром. Рабочим телом также является вода. Поэтому температурный уровень производства холода определяется диапазоном температур 0С.

Целесообразность их использования определяется возможностью утилизации вторичных энергоресурсов в виде пара, а также пара из отбора турбин. Особенно в летний период времени, когда отборы не загружены отпуском теплоты на отопление.

Размещено на Allbest.ru