logo
КАСАТКИН

Пароводяные эжекторные холодильные машины

В компрессионных паровых холодильных машинах вода не может быть применена в качестве хладоагента, так как для получения низких температур испарения необходимы очень низкие давления и, кроме того, ввиду весьма значительных удельных объемов водя- ного пара для его сжатия потребовались бы поршневые компрессоры недопустимо боль- ших размеров.

Однако применение вместо поршневых компрессоров пароструйных эжекторов поз- воляет эффективно использовать ноду в качестве хладоагента. Вода обладает и рядом до-

стоинств (высокая теплота парооб- разования, дешевизна, безопас- ность и безвредность).

В пароводяной эжекторной хо- лодильной машине (рис. XVI1-11) водяной пар давлением 40-104— 6СМ О4 н!м2 (~4—6 ат) поступает из пароного котла в сопло эжек- тора 1. При расширении пара в эжекторе создается значительный вакуум, соответствующий низкому остаточному давлению в испарителе //, из которого в эжектор засасы- ваются холодные водяные пары. В диффузоре эжектора скорость смеси паров падает, а давление возрастает от давления в испарителе до давления в конденсаторе ///, где происходит сжижение смеси паров охлаждающей водой. Конденсат па- ра откачивается насосом IV обратно в паровой котел, одновременно не- которая часть коидеисата подается тем же насосом через регулирующий

вентиль (дроссель) V в испаритель для компенсации убыли в нем воды из-за ее испа- рения. Вода, охлажденная в испарителе II до низкой температуры вследствие ее частич- ного испарения в условиях глубокого вакуума, подается потребителю холода. Отдав холод и нагревшись, вода вновь возвращается в испаритель.

Для того чтобы составить тепловой баланс пароводяной эжекторной холодильной машины, обозначим: <2К — тепло, затрачиваемое на -получение рабочего пара; <20 — тепло, отнимаемое от охлаждаемой воды потребителем холода (холодопроизводительность ма­шины); <2конд — тепло, отводимое охлаждающей водой в конденсаторе. Соответственно тепловой баланс пароэжекторной холодильной машины будет иметь вид:

Фк ~Ь Фо ” Скоид (XVI 1,12)

Холодильный коэффициент е пароводяной эжекторной холодильной машины пред­ставляет собой отношение холодопроизводительности к теплу затраченному на полу­чение рабочего пара:

Рис. XVII-! 1. Принципиальная схема пароводяной эжекторной холодильной машины:

/ эжектор; II испаритель; III — конденсатор; IV — насос; V — регулирующий вентиль.

7. Циклы с дросселированием газа

665

Пароводяные эжекторные холодильные машины применяются при относительно вы­соких температурах испарения, примерно от —10 до -(-10 °С. В этих пределах изменения температур (достаточных, например, при кондиционировании воздуха) они могут успешно конкурировать с компрессионными и абсорбционными холодильными машинами.

Недостатком этих машин является большой расход охлаждающей воды в конденса­торе, где необходимо конденсировать не только пар, служащий хладоагентом, но и рабочий пар, поступающий в эжектор для создания вакуума в испарителе. Кроме того, в эжектор­ных машинах трудно регулировать холодопроизводительность, так как паровые эжекторы работают наиболее эффективно при полной нагрузке. Обычно такое регулирование при­ходится осуществлять путем отключения части параллельно работающих эжекторов.

В качестве холодильного агента в пароводяных эжекторных машинах для достиже­ния температур ниже 0 9С могут быть использованы холодильные рассолы.

ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Основные положения. Получение очень низких температур, необходи­мых для сжижения многих технически важных газовых смесей и после­дующего их разделения ректификацией, невозможно описанными выше методами, пригодными для умеренного охлаждения. Это объясняется тем, что температуры кипения холодильных агентов, обычно применяемых в процессах умеренного охлаждения, слишком высоки (например, темпе­ратура кипения аммиака при атмосферном давлении равна —33 °С, фрео- нов — от—12 до —29,8 °С и т. д.). Температуры испарения могут быть снижены до уровня, требуемого в процессах глубокого охлаждения, только путем создания в испарителе очень глубокого вакуума, отвечаю­щего остаточному давлению, равному сотым долям атмосферы. Однако в таких условиях возможно замерзание некоторых хладоагентов, подсос наружного воздуха, а также затрудняется работа компрессора.

Использование для получения глубокого холода принципа испарения низкокипящих газов, таких, как кислород (температура кипения —183 °С) или азот (температура кипения —196 °С), также невозможно, так как наряду с низкими температурами кипения эти газы обладают очень низкими критическими температурами, выше которых нельзя перевести газ в жид­кое состояние. Поэтому сжижение таких газов путем их охлаждения водой при любых давлениях исключается.

Сжижение газов, обладающих критическими температурами, значи­тельно более низкими, чем —100 °С (кислород, азот, водород, гелий и др.), практически возможно способами, указанными ниже:

  1. путем дросселирования газа, т. е. расширения без совершения внешней работы;

  2. путем расширения газа с совершением внешней работы в детандере;

  3. комбинированием дросселирования газа и его расширения в детан­дере.

На соответствующие группы могут быть разделены основные циклы глубокого охлаждения, применяемые в промышленности.

Экономичность любого процесса сжижения газа определяется затратой работы на сжижение 1 кг газа, а степень совершенства процесса — сравне­нием фактической удельной затраты работы с теоретически минимальной (см. стр. 649 сл.).

Циклы с расширением газа в детандере более экономичны, чем циклы, основанные на эффекте дросселирования. Однако наиболее экономичными являются комбинированные циклы глубокого охлаждения, позволяющие осуществлять сжижение газа с наименьшим расходом энергии.

  1. Yandex.RTB R-A-252273-3
    Yandex.RTB R-A-252273-4