Цикл паровой компрессорной холодильной установки
В отличие от воздушных компрессорных холодильных установок, используемых для получения глубокого холода (с целью сжижения воздуха или быстрой заморозки продуктов), для получения умеренного холода используют холодильные установки с рабочим телом (хладагентом) с достаточно большой теплотой парообразования и невысоким давлением насыщения при всех температурах цикла. Таким требованиям удовлетворяет аммиак NH3 и фреоны - искусственно синтезированные фторхлорпроизводные углеводородов.
Основное достоинство рассматриваемого цикла состоит в том, что между теплоотдатчиком и теплоприемником (рабочим телом) при осуществлении цикла теплообмен будет происходить с рабочим телом, находящимся в двухфазном состоянии, поэтому изобарное протекание этих процессов для рабочего тела совпадает с изотермическим протеканием процессов.
Насыщенный пар аммиака или другого рабочего тела при температуре, близкой к температуре холодильной камеры 1, всасывается компрессором 2 и адиабатно сжимается (процесс 1-2), при этом температура пара возрастает (рисунки 1.43, 1.44). Из компрессора пар поступает в конденсатор 3, где при постоянном давлении он конденсируется (процесс 2-4) вследствие отнятия у него теплоты q1 охлаждающей водой (воздухом). Полученный жидкий аммиак поступает в редукционный вентиль 4, в котором он дросселируется (процесс 4-5), температура и давление его понижаются. Полученная смесь жидкости и небольшого количества пара поступает в испаритель 1, где превращается в сухой пар (процесс 5-1), воспринимая теплоту q2.
|
|
|
Рисунок 1.43 – Схема паровой компрессорной холодильной установки:
1 – холодильная камера (испаритель); 2 – компрессор;
3 – конденсатор; 4 – редукционный вентиль
Испаритель может размещаться непосредственно в холодильной камере 1 (как в бытовых холодильниках) или в промежуточных охладителях, который циркулирует в трубах, расположенных в холодильной камере.
Работа, затраченная на осуществление цикла, определяется только работой компрессора. При адиабатном сжатии работа в компрессоре lк = i2 – i1.
На рисунке 1.44 эта работа определяется площадью 1-2-3-4-5-1.
Отводимое от охлаждаемого тела количество теплоты q2 соответствует площади а-1-5-в- а. Так как процесс 5 -1 – изобарный, то по абсолютной вели-
чине отводимая удельная теплота q2 равна
q2 = i1 – i5. (1.164)
холодильный коэффициент ε:
(1.165)
Рисунок 1.44 – Цикл паровой компрессорной установки
в pv- и Ts-координатах
Цикл абсорбционной холодильной установки
|
|
|
Цикл абсорбционной холодильной установки является разновидностью холодильных циклов, в которых используется хладагент в виде влажного пара. От цикла паровой компрессорной холодильной установки он отличается способом сжатия пара, выходящего из испарителя.
В холодильной установке абсорбционного типа используется явление абсорбции пара жидкости раствором. Абсорбция – процесс поглощения вещества всем объемом поглощающего тела. Как известно, пар чистого вещества может быть поглощен (сконцентрирован) этим веществом в жидком состоянии лишь в том случае, если жидкость имеет температуру меньшую, чем температура тела.
В отличие от чистых веществ растворы обладают способностью абсорбировать (поглощать) пар раствора одного состава даже в том случае, когда температура жидкости выше температуры пара. Именно это свойство раствора и используется в абсорбционных холодильных установках.
Температура кипения бинарного раствора при постоянном давлении зависит от состава раствора. При этом температура кипения будет тем выше, чем больше в растворе доля компонента с более высокой температурой. Зависимость температуры кипения бинарного раствора при постоянном давлении от состава раствора изображается кривой линией в Tс координатах, где с – массовая доля высококипящего компонента (сплошная линия на рисунке 1.45).
|
|
|
Характерной особенностью растворов является то, что пар, получающийся при кипении раствора, имеет иной состав, чем находящийся с ним в равновесии жидкий раствор. Пар более богат низкокипящим компонентом. Кривая пара – линия составов пара, находящегося в равновесии с жидкостью, изображена на диаграмме в Тs-координатах пунктирной линией. Из диаграммы видно, что при Т1 в равновесии с жидким раствором состава см находится пар раствора состава сN, а при Т2 жидкому раствору состава сm соответствует пар состава сn. Если теперь пар состава сn, имеющий температуру Т2, привести в соприкосновение с жидким раствором состава см при температуре Т1, по отношению к которому пар состава сn является переохлажденным, то очевидно, что пар будет конденсироваться (абсорбироваться жидким раствором). Давление жидкости и пара в этом процессе одно и то же. Теплота парообразования, выделяющаяся в процессе абсорбции при Т1, отводится из раствора. Получается раствор состава с, причем сm< с < сn.
Рисунок 1.45 – Цикл абсорбционной холодильной установки
|
|
|
в Τs-координатах
в холодильной установке абсорбционного типа, схема которой изображена на рисунке 1.46, в качестве одного из возможных хладагентов может использоваться влажный пар аммиака. Жидкий насыщенный аммиак, дросселируясь в редукционном вентиле 1 от давления р1 до давления р2, охлаждается от темпе-
ратуры Т1 до Т2. Затем влажный пар аммиака поступает в испаритель 2, где степень сухости пара увеличивается до х = 1 за счет притока тепла q2 от охлаждаемого объекта. Сухой насыщенный пар аммиака при Т2 поступает в абсорбер 3, куда подается также раствор аммиака в воде, имеющий температуру Т1. поскольку при одном и том же давлении вода кипит при значительно более высокой температуре, чем аммиак, то легкокипящим компонентом в этом растворе является аммиак.
Этот раствор
· абсорбирует пар аммиака;
· тепло абсорбции qабс отводится охлаждающей водой.
Рисунок 1.46 – Схема абсорбционной холодильной установки
Концентрация аммиака в растворе в процессе абсорбции увеличивается, и, следовательно, из абсорбера выходит обогащенный раствор (при Т2 < ТN < Т1 и давлениии р2). С помощью насоса 4, повышающего давление этого обогащенного раствора от р2 до р1, раствор подается в генератор пара 5, где за счет тепла qпг, подводимого к раствору от внешнего источника, происходит испарение раствора. Выделяющийся при этом пар значительно более богат аммиаком, чем раствор, из которого он получается. Практически из раствора выделяется аммиачный пар, так как парциальное давление водяного пара в газовой фазе при этих температурах ничтожно мало. Этот аммиачный пар при Т1 и давлении р1 поступает затем в конденсатор 6, где он конденсируется, и жидкий аммиак в состоянии насыщения направляется в редукционный клапан 1. что же касается выходящего из парогенератора 5 раствора, содержание аммиака в котором значительно снизилось в результате выпаривания, то этот бедный аммиаком раствор дросселируется в редукционном вентиле 7 от давления р1 до р2 и затем поступает в абсорбер 3, где он обогащается аммиаком за счет абсорбируемого аммиачного пара.
Коэффициент теплоиспользования e абсорбционной установки
(1.166)
где q2 – тепло, отводимое из охлаждаемого объема;
qпг – тепло, подводимое в генераторе аммиачного пара.
Современные установки непрерывного действия имеют коэффициент использования теплоты ε = 0,4…0,6. безнасосные установки периодического действия более просты, но имеют малую холодопроизводительность и низкий коэффициент использования теплоты.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 468; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!