Искусственное охлаждение. Структурные схемы холодильных машин. Глубокое охлаждение, страница 3

Принципиальное устройство простейшей абсорбционной холодильной машины приведено на рис. 44.4.

Рисунок 44.4 – Схема водноаммиачной абсорбционной холодильной машины:
1 – кипятильник; 2 – конденсатор; 3, 8 – регулирующие вентили; 4 – испаритель;
5 – абсорбер; 6 – циркуляционный насос; 7 – теплообменник

В кипятильнике 1 под давлением порядка 0,6 МПа кипит 50 %-й водно-аммиачный раствор. Выделившийся аммиачный пар конденсируется в конденсаторе 2 с помощью охлаждающей воды, затем, проходя через дроссель 3, охлаждается до отрицательных температур и поступает в испаритель 4 в качестве хладоагента.

В испарителе аммиак испаряется за счет теплоты охлаждаемого вещества и в виде пара поступает в абсорбер 5, где поглощается слабым раствором. Для увеличения поглотительной способности этого раствора последний, под действием перепада давлений, проходит через теплообменник 7, где отдает часть своего тепла крепкому раствору, идущему из абсорбера 5 в кипятильник 1. После теплообменника охлажденный слабый раствор проходит через дроссель 8, еще больше охлаждается и подается в ороситель абсорбера 5. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор циркуляционным насосом 6 прокачивается через теплообменник 7 и подается в кипятильник 1, что обеспечивает постоянство в нем количества и качества раствора. Нагрев крепкого раствора в теплообменнике 7 позволяет снизить расход греющего пара в кипятильнике.

В описании теоретического цикла, приведенного выше, не упомянуты особенности работы реальной машины, которые связаны, в частности, с частичным испарением воды. Эти особенности существенно снижают эффективность машины, а меры, направленные на ликвидацию негативных явлений, усложняют ее конструкцию. Тем не менее, отсутствие движущихся частей, за исключением насоса, простота эксплуатации, а также низкий потенциал энергии делают абсорбционные холодильные машины вполне конкурентноспособными, а в определенных условиях и более эффективными, чем компрессионные машины.

Схема пароводяной холодильной машины

В народном хозяйстве широко используется уровень охлаждения в интервале температур 1,8 ÷ 7 °С. В этом интервале работают холодильные машины систем кондиционирования воздуха различных объектов. Это и здания промышленного назначения, и хранилища боеприпасов, и тоннели метрополитенов, и закрытые киноконцертные и спортивные сооружения, и многочисленные административные и бытовые помещения. В указанном диапазоне температур в качестве рабочего тела может быть использована вода. Она привлекательна тем, что имеет очень большие теплоемкость и теплоту парообразования, безопасна, безвредна и доступна. Однако температура замерзания воды устанавливает нижний предел температуры испарения и именно это обстоятельство определяет область применения пароводяных холодильных машин.

Температурам, близким к 0 °С, соответствуют очень низкие давления насыщения (675 Па) и очень большие удельные объемы водяных паров ( м³/кг). Эти характеристики объективно приводят к невозможности использования поршневых компрессоров для сжатия пара, но зато делают удобным и экономически целесообразным использование для этой цели пароструйных компрессоров – эжекторов. Структура пароводяной эжекторной холодильной машины приведена на рис. 44.5.

Рисунок 44.5 – Принципиальная и тепловая схемы пароводяной эжекторной машины:
а – структурная схема (1 – эжектор; 2 – конденсатор; 3 – котел; 4 – циркуляционный
насос; 5 – дроссельный вентиль; 6 – испаритель); б – энтропийная диаграмма цикла