Ответы на экзаменационные вопросы № 1-31 по дисциплине "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение" (Основные методы получения низких температур в технике и научных исследованиях. Особенности конструкции изоляции в системах холодоснабжения), страница 14

24. Схема и принцип действия абсорбционной холодильной машины.

Использование тепловой энергии для совершения работы по переносу теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому реализуется в абсорбционных холодильных машинах (АХМ). Абсорбционные холодильные машины работают с использованием свойств бинарных растворов, компоненты которых имеют существенно различающиеся температуры кипения при равных давлениях, а взаимная растворимость их имеет также существенную зависимость от температуры. Причем растворимость снижается с повышением температуры.

Схема АХМ приведена на рис. 6.1. при организации технологического процесса абсорбционной холодильной машины используется прямой и обратный термодинамические циклы. Котел Kmгенерирует пар холодильного агента, который поступает в турбинуТ,которая является приводом компрессора Кс. Далее пар поступает в устройствоА, где конденсируется и насосом Н опять подается в котел. Это прямой термодинамический цикл, результатом которого является трансформация теплоты, подведенной к котлу Km, в механическую энергию турбины.

В технической литературе элемент, называемый выше «котел», может называться также кипятильником или генератором.

Компрессор Кс перемещает пары хладоагента по тракту традиционного холодильного цикла: компрессор Кс — конденсаторК— регулирующий вентиль РВ (или другое расширительное или дросселирующее устройство) — испаритель И.Это — обратный термодинамический цикл.

В описанной выше технологической схеме путем трансформации теплоты получена механическая энергия, которая расходуется на совершение работы по переносу теплоты от тела менее нагретого (охлаждаемая в испарителе среда) к телу более нагретому (охлаждающая в конденсаторе среда). Тепловая энергия израсходована на отбор теплоты от охлаждаемой среды в испарителе. Описанную выше схему можно упростить, убрав из нее процессы, представленные на рис. 6.1 штриховыми линиями и совместив обратный и прямой термодинамические процессы. Совмещение прямого и обратного термодинамических процессов (отказ от турбины и компрессора) возможно при применении бинарных растворов. Бинарный раствор, как уже отмечено выше, состоит из двух компонентов с высокой взаимной растворимостью, имеющих существенно отличающиеся температуры кипения. Совмещенный термодинамический цикл с использованием свойств бинарных растворов и применяется в абсорбционных холодильных машинах.

В котле Kmза счет подвода теплоты Q_kиз бинарного раствора выделяется компонент с низкой температурой кипения. Состав следующих элементов на пути движения паров этого компонента раствора полностью аналогичен составу элементов парокомпрессорной холодильной машины. Путем изменения температуры в котле можно менять давление паров легкокипящего компонента и выбрать его таким, чтобы в процессе охлаждения в теплообменникеКбыла достигнута полная конденсации паровой фазы. По аналогии с парокомпрессорной холодильной машиной этот теплообменник называется конденсатором. Снижение давления конденсата осуществляется в регулирующем вентиле РВ, при этом понижается и температура дросселируемого вещества. Следующий теплообменник предназначен для отвода теплоты от охлаждаемой среды при кипении конденсата. Этот теплообменник называется испарителем. Легкокипящий компонент бинарного раствора выполняет в данной части цикла те же функции, что и в парокомпрессорной холодильной машине хладоагент. В абсорбционной холодильной машине легкокипящий компонент тоже называется хладоагентом.

Далее технологический процесс изменения свойств холодильного агента отличается от характера его превращений в парокомпрессорной ХМ. Хладоа-гент поступает в абсорберА, где опять происходит взаиморастворение компонентов раствора. Компонент бинарного раствора, имеющий высокую температуру кипения и поступающий в абсорбер из котла, называется поглотителем, или абсорбентом. Растворимость хладоагента в поглотителе увеличивается со снижением температуры. По этой причине для обеспечения процесса сорбции поглотителем поступающего из испарителя хладоагента в абсорбере температура должна быть ниже, чем температура раствора в котле. Поглотитель в абсорбере охлаждается за счет холодных паров хладоагента и (или) путем отвода теплоты с помощью другого теплоносителя. Эти процессы реализуются в специальном теплообменнике (теплообменниках). При растворении хладоагента в поглотителе выделяется теплота, которая тоже отводится с помощью теплообменника абсорбера. В целом в абсорбере должна компенсироваться теплота охлаждения поглотителя, поступающего из котла, и теплота взаимного растворения компонентов бинарного раствора.