Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 1.81. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной установки и графическое изображение ее цикла в координатах Т, в
105
Следует помнить об условности изображения цикла пароэжекторной холодильной установки на І5-диаграмме. Однако из нее нетрудно найти степень использования теплоты в пароэжекторной холодильной установке или так называемый тепловой коэффициент, а именно:
4 =
Чг_ Чі
к0 - к 5
(1.292)
Рис. 1.82. Принципиальная схема абсорбционной холодильной установки
Пароэжекторная холодильная установка работает в следующем режиме: рх = 0,3 ... 1,0 МПа и х, = 1 (т. е. Тг = Т„ = 406...453 К), Т2 = = 276... 283 К (чему соответствует р2 = = 0,0007...0,0012 МПа) и Т3 = 303...313 К (чему соответствует рз = 0,0042... 0,0074 МПа). Цикл абсорбционной холодильной установки. Из физической химии известно, что в отличие от чистых веществ растворы обладают способностью абсорбировать (поглощать) пар раствора одного состава жидким раствором другого состава даже в том случае, когда температура последнего выше температуры пара. Именно это свойство растворов используется в абсорбционной холодильной установке (АХУ). Действие АХУ основано на абсорбции паров хладагента каким-либо абсорбентом при давлении р2 и последующем выделении их при давлении р{ > р2.
На рис. 1.82 изображена схема АХУ, в которой в качестве хладагента применяется влажный пар аммиака. Жидкий аммиак, проходя через дроссель 1, понижает свое давление от рх до р2 и температуру от 7Л до Т2. Затем влажный пар аммиака поступает в испаритель 2, где он за счет притока теплоты д2 увеличивает свою степень сухости до х3 = 1. Сухой насыщенный пар аммиака с температурой Т2 поступает в абсорбер 3, куда подается из парогенератора 5 обедненный аммиаком раствор через дроссель 7 с температурой Тх > Т2, в котором легкокипящим компонентом является аммиак. Раствор абсорбирует пар аммиака, а выделяющаяся при этом теплота абсорбции дабс отводится охлаждающей водой*. Концентрация аммиака в растворе в процессе абсорбции увеличивается и, следовательно, из абсорбера выходит обогащенный раствор при температуре Т2 <Т3 < 7\ и давлении р2. С помощью насоса 4 при давлении рх этот раствор поступает в парогенератор 5, где за счет подводимой теплоты qx из него испаряется в основном аммиак, как наиболее летучий компонент. Пары аммиака поступают в конденсатор 6; здесь они конденсируются, чем и завершается цикл.
Таким образом, в АХУ вместо сжатия хладагента в компрессоре используются процессы десорбции (выделения) и отгонки хладагента (аммиака) из раствора под избыточным давлением за счет подводимой теплоты
* При растворении аммиака в воде температура раствора возрастает, что уменьшает растворимость аммиака, и если не отводить теплоту из раствора, то процесс абсорбции прекращается.
106
Коэффициент теплоиспользования, или тепловой коэффициент АХУ, определяется соотношением
ь = ЧгІЧх- (1-293)
АХУ проста и надежна в эксплуатации. В настоящее время она применяется в химической промышленности для получения умеренного охлаждения, при этом используется физическая теплота вторичных энергоресурсов. Кроме водного раствора аммиака в АХУ применяют также водные растворы бромистого лития и хлористого кальция.
§ 1.10. ЦИКЛ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
Машина, предназначенная для поглощения теплоты из окружающей среды и передачи ее объекту с более высокой температурой, называется тепловым насосом. Эффективность теплового насоса оценивается коэффициентом преобразования, представляющим собой отношение количества теплоты 42, сообщенной нагреваемому объекту, к работе /,„ подведенной в цикле:
(1.294)
Тепловой насос работает по обратному циклу. Идеальным циклом теплового насоса является обратный обратимый цикл Карно. Найдем для него коэффициент ср. Обозначим температуру окружающей среды Т0, а температуру теплоприемника Т2. Тогда в соответствии с рис. 1.83 можно написать, что д2 = Т2 Ах и /„ = д2 — д0 = Т2 Ах — Т0 Ах, где д0 — количество теплоты, которое поглощается Из окружающей среды. Подставляя выражения д2 и <?0 в формулу (1.294), получим
Т2Ах Т2
«и
_Чг
Чг - Чс
Т2 Ах — Т0Ах Т2 - 7;
(1.295)
Преимущество теплового насоса перед другими отопительными устройствами состоит в том, что при одинаковой затрате энергии (/ц) с помощью его подводится к нагреваемому объекту всегда большее количество теплоты (/„ + с/0), чем то, которое подводится при любом другом способе подогрева.
§ 1.11. ЦИКЛ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА
В тех случаях, когда одновременно требуется получить теплоту и холод, целесообразно совместить циклы холодильной машины и теплового насоса в один обратный цикл, как это показано на рис. 1.84. На этом рисун
Рис. 1.83. Графическое
изображение цикла теплового насоса в координатах Т, я
107
1\
«о
ке: ае/б/я — цикл теплового насоса, е&с/е — цикл холодильной машины и, наконец, аЪсйа — цикл совместного получения теплоты и холода. Такой совмещенный цикл имеет следующее преимущество: если для одновременного получения теплоты и холода с помощью теплового насоса и холодильной машины требуются два компрессора (для сжатия рабочего тела по линиям /й и с/) и два детандера (для расширения рабочего тела по линиям ае и еЬ), то для этой же цели в совмещенном цикле имеется только один компрессор, сжимающий рабочее тело по линии ей, и один детандер, в котором рабочее тело расширяется по линии аЪ. Таким образом, для установки, работающей по совмещенному циклу, требуется вдвое меньше указанных машин, чем при раздельном получении теплоты и холода, следовательно, она будет дешевле, проще и экономичнее вследствие уменьшения потерь энергии в машинах на необратимость.
