Абсорбционные холодильные установки отличаются от парокомпрессионных тем, что для их работы требуется не только источник механической энергии, но и источник теплоты.
Принципиальная схема работы абсорбционной установки
Принцип работы абсорбционных холодильных машин (АБХМ) основан на изменении растворимости (абсорбции) одних веществ другими в зависимости от температуры. В качестве агрегата для повышения давления рабочего тела в АБХМ вместо компрессора применяется насос – b, в схему добавлены абсорбер d, десорбер g и регенеративный теплообменник e для повышения экономичности.
В испарителе a происходит испарение хладоагента за счет того, что его температура насыщения при давлении Р0 ниже температуры охлаждаемого объекта или потока теплоносителя. Таким образом в цикл подводится теплота q0. Далее хладоагент в состоянии сухого насыщенного пара поступает в абсорбер d,где он абсорбируется жидкостью. Пара «хладоагент – жидкость» выбирается из условия обеспечения необходимого значения растворимости.
В настоящей работе рассматривается работа абсорбционной холодильной установки на примере водоаммиачной холодильной установки.
Растворимость аммиака в воде зависит от температуры раствора и увеличивается с ее повышением. Диаграмма растворимости аммиака в воде приведена ниже.
Для обеспечения высокой степени растворимости в абсорбере необходимо поддерживать низкую температуру раствора, как правило для этого требуется источник охлаждающей воды.
Цикл работы абсорбционной холодильной машины (АБХМ)
Раствор с высоким содержанием аммиака (крепкий раствор) из абсорбера насосом подается под давлением в десорбер через регенеративный теплообменник, в котором раствор нагревается. Давление пара в конденсаторе c и испарителе a холодильной установки соответственно равны давлению в десорбере и абсорбере. В десорбере температуру раствора повышают с помощью источника тепла, например парового теплообменника.
В результате повышения температуры раствора его растворимость значительно снижается и аммиак выделяется из раствора (десорбируется). После этого раствор с низким содержанием аммиака (слабый раствор) через клапан h поступает в регенеративный теплообменник e, где он охлаждается и отдает часть подведенной теплоты пара крепкому раствору, подогревая его. Такое решение позволяет снизить затраты теплоты на работу АБХМ.
Высвободившиеся пары аммиака поступают в конденсатор, где происходят их охлаждение до температуры, соответствующей температуре насыщения Т1 при давлении Р1, и дальнейшая конденсация до жидкого состояния с отводом теплоты q1 в окружающую среду или теплоносителю.
Замыкается цикл изоэнтальпийным процессом дросселирования в дросселе f, в результате которого происходит снижение давления от Р1 до Р0 и температуры вследствие частичного вскипания хладагента.
Мощность насоса АБХМ
В качестве агрегата для повышения давления рабочего тела в АБХМ вместо компрессора применяется насос. В этом и заключается основное отличие абсорбционной холодильной установки от парокомпрессионной с точки зрения энергетических затрат.
Мощность насоса (кВт) или компрессора определяется по формуле:
где dP– напор, развиваемый насосом или компрессором, Пa;
Q – объемный расход среды, м3/с;
n – КПД насоса или компрессора.
Как видно из формулы для определения мощности, объёмный расход среды прямо пропорционально влияет на величину мощности. При одном и том же массовом расходе объемный расход хладагента в виде пара будет выше, чем объемный расход крепкого раствора ввиду того, что плотность газов значительно ниже плотностей жидкостей. Соответственно и затраты электроэнергии при работе АБХМ будут значительно ниже, чем при работе парокомпрессионной холодильной установки.
Однако, как было упомянуто выше, для работы АБХМ необходимы наличие источника теплоты для осуществления процессов десорбции и организация охлаждения для процесса абсорбции. При выполнении ТЭО необходимо учитывать эти факторы для корректного расчета эксплуатационных затрат.
Читайте также: Тепловой насос для отопления дома
Абсорбционные холодильные машины, выпускающиеся промышленностью, являются энергосберегающим оборудованием. АБХМ используют для работы вторичный источник тепловой энергии – отработавший или мятый пар, конденсат, уходящие дымовые газы и побочные продукты технологических процессов.
Использование вторичных источников энергии является неоспоримым преимуществом абсорбционных холодильных установок перед парокомпрессионными установками. Благодаря отсутствию компрессоров в АБХМ в несколько раз снижаются затраты на электроэнергию. АБХМ поставляются полностью собранными на заводе-изготовителе и стандартно снабжены автоматизированной системой управления.
