Создание лабораторно-опытного образца установки с использованием теплового насоса

диссертация

2.2 Теоретический цикл в диаграмме абсорбционно-водоаммиачных холодильных машин

В отличие от принципиальной схемы, полная схема абсорбционной холодильной машины включает в себя вспомогательные элементы, обеспечивающие экономичность, надежность, стабильность работы. Схема приведена на рис. 2.3.

Как было указано ранее, водоаммиачная холодильная машина работает на веществе первого рода, то есть на растворе, компоненты которого соиспаримы.

Первичная очистка (ректификация) пара происходит в исчерпывающей колонне, окончательная - в дефлегматоре за счет конденсации водяных паров из состава бинарного пара. Образующаяся при этом вода поглощает парообразный аммиак и стекает в генератор в виде флегмы. Пар, выходящий из дефлегматора, имеет концентрацию близкую, но не равную единице, что характеризует особенности работы конденсатора и испарителя.

В связи с тем, что в составе пара присутствует небольшая примесь воды, процесс конденсации происходит при давлении несколько меньшем, чем для чистого аммиака. Однако, учитывая большое абсолютное значение давления конденсации, при проведении расчётов падением давления пренебрегают.

Рис. 2.3 Полная схема абсорбционной водоаммиачной холодильной машины: 1 - куб; 2 - исчерпывающая колонна; 3 - дефлегматор; 4 - абсорбер: 5 - теплообменник растворов; 6 - насос; 7 - конденсатор; 8 - водяной переохладитель; 9 - газовый переохладитель; 10 - испаритель

Наличие примеси воды к холодильному агенту в большей степени оказывает влияние на работу испарителя. Процесс кипения в испарителе происходит при переменной температуре. Для проведения расчета фиксируются низшая и высшая температуры кипения, причем низшая температура характеризует начало процесса кипения, высшая окончание.

Низшая температура кипения определяет давление насыщенного пара аммиака в испарителе. Поскольку в испаритель поступает не чистый хладагент, а его смесь с абсорбентом, расчётное давление кипения уменьшают на величину ДР0 = (0,01 + 0,005) МПа. Значение конечной температуры кипения в испарителе тем больше отличается от температуры кипения чистого аммиака, чем интенсивнее испаритель и меньше концентрация рабочего тела в нём.

Для упрощения расчетов сопротивлениями в соединительных трубопроводах можно пренебречь и принять равными давления в конденсаторе и генераторе, в абсорбере и испарителе соответственно. Характер влияния вспомогательных элементов на работу холодильной машины будет установлен при проведении расчета.

Для определения тепловой нагрузки на аппараты АВХМ и тепловой коэффициент вносим следующие обозначения: холодопроизводительность Q0, кВт; температура греющего источника fh°С; Температура охлаждающей воды tw,°С; Температура охлаждаемого объекта tохл,°С.

Температура конденсации,°С,

(2.6)

Давление конденсации Pk определяется по tk для чистого аммиака.

Низшая температура кипения,°С,

(2.7)

Давление насыщения паров аммиака Ро определяется по температуре t0

Разность давлений кипения выбирается, исходя из нормированного значения, МПа:

(2.8)

Расчётное давление в испарителе, МПа,

(2.9)

Изображение процессов в диаграмме представлено на рис. 2.4.

В зависимости от назначения холодильной машины и ее конструктивных особенностей, принимается значение оd и отмечается на диаграмме.

Высшая температура раствора, выходящего из генератора, определяется по температуре греющего источника, °С,

(2.10)

Точка 2 пересечения изотермы t2 и изобары Рк определяет состояние слабого раствора с концентрацией оа.

Низшая температура раствора, выходящего из абсорбера, определяется по температуре охлаждающей воды, °С:

(2.11)

Точка 4 пересечения изотермы t4 и изобары Ро определяет состояние крепкого раствора с концентрацией оr.

Рис. 2.4 Цикл абсорбционной водоаммиачной холодильной машины

Состояние раствора, поступающего в генератор (точка 1), зависит от процесса теплообмена между слабым и крепким раствором и определяется из уравнения теплового баланса теплообменника.

Для определения величин потоков крепкого и слабого растворов, проходящих через теплообменник, составим уравнение материального баланса генератора:

(2.12)

где F - масса крепкого раствора, поступающего в генератор, кг/с; D - масса пара, выходящего из генератора, кг/с; (F-D) - масса слабого раствора, выходящего из генератора, кг/с. Чтобы перейти к удельным значениям потоков, отнесем их к массе ректифицированного пара

(2.13)

и введем обозначение

(2.14)

кратность циркуляции раствора.

Уравнение материального баланса генератора холодильной машины в приведенной форме:

(2.15)

Уравнение материального баланса генератора по содержанию холодильного агента:

(2.16)

откуда получим выражение для кратности циркуляции:

(2.17)

Для составления уравнения теплового баланса теплообменника необходимо определить положение точки 3 (состояние слабого раствора при выходе из теплообменника) по его температуре,°С.

(2.18)

Делись добром ;)