4.4.5 Абсорбционная холодильная машина

Основной особенностью, отличающей эту машину от компрессионных, является использование в качестве внешнего организующего энергетического воздействия не механической работы, а теплоты. Поэтому этот тип холодильных машин относят к числу теплоиспользующих установок. Они применяются реже, чем компрессионные, главным образом в стационарных хранилищах скоропортящихся продуктов.

Абсорбционная холодильная машина (рисунок 4.21) работает на принципе абсорбции и десорбции газообразного вещества некоторой средой.

Абсорбция – поглощение газа всем объёмом среды, которой обычно является жидкость. Наиболее часто в холодильной технике в качестве газа используют аммиак, а абсорбента – вода, хорошо растворяющая аммиак. Получающееся соединение является бинарной смесью с резко различающимися температурами кипения компонентов, что и используется при организации циклически повторяющихся процессов холодильной машины. Аммиак здесь выступает в роли хладагента.

Соединение аммиака с водой происходит в абсорбере (см. рис. 4.21), при этом необходимо отводить теплоту экзотермической реакции. Насыщенный водный раствор аммиака подаётся затем насосом в генератор NH₃, где за счёт подвода внешней энергии (пара из котельного агрегата или другого источника) происходит обратный процесс – выпаривание легкокипящего компонента смеси – аммиака.

Рисунок 4.21 – Принципиальная схема абсорбционной холодильной машины

Процесс поглощения аммиака сопровождается понижением давления и подсосом участвующих в реакции сред, а процесс выпаривания – повышением давления и их нагнетанием. Поэтому нетрудно обнаружить в подсистеме, выделенной синим цветом, аналогию компрессора в паровой компрессионной машине. В данном случае компрессор называют термохимическим. Он действует на основе непрерывно-периодического изменения концентрации аммиака в воде. В остальном схемы абсорбционной и парокомпрессионной холодильных машин идентичны. Тепловой баланс абсорбционной холодильной машины выглядит:

q_о +q_г +q_н = q_а +q_к,

где q_о, q_г, q_н – теплота, принимаемая аммиаком соответственно в испарителе, генераторе, насосе; q_а, q_к – теплота, отдаваемая аммиаком соответственно в абсорбере и конденсаторе машины.

Холодильный коэффициент абсорбционной холодильной машины _a = q_о/(q_г+q_н) ниже, чем у паровой компрессионной машины, но первая позволяет использовать дешёвые источники теплоты (отходящие газы, отработанный пар и др.).