Абсорбционные водоаммиачные холодильные машины
Для получения холода в абсорбционных холодильных машинах затрачивается не механическая работа, а тепло.
Абсорбция — это поглощение газа жидкостью. Работа абсорбционных холодильных установок основана на том, что растворимость газов в жидкости при уменьшении температуры увеличивается, а при повышении — падает.
Рабочим телом абсорбционных холодильных машин служат бинарные растворы, т. е. растворы, состоящие из двух компонентов с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Одно из этих двух веществ, кипящее при более низкой температуре, является хладагентом, другое — с более высокой температурой кипения служит поглотителем, или абсорбентом. Вещества, используемые в качестве абсорбента, не должны вступать в необратимую химическую реакцию с поглощаемым веществом — хладагентом.
Несмотря на большое количество бинарных растворов, промышленное применение получили лишь водоаммиачный раствор и раствор бромистого лития в воде. Аммиак по термодинамическим свойствам является одним из лучших хладагентов, активно абсорбируемым водой: при 0°С один литр воды абсорбирует до 1140 л аммиака.
Подобно компрессионной, абсорбционная холодильная машина имеет испаритель, конденсатор и регулирующий вентиль.
Промышленностью выпускаются абсорбционные водоаммиачные холодильные машины с температурой испарения до —25° С, дающие от 1 до 4 млн. ккал холода в ч.
Эти машины используют в качестве энергетического теплоносителя пар, отработанный на турбинах ТЭЦ, или перегретую воду. Они компактно монтируются на открытых этажерках, занимают мало места, очень устойчивы и безотказны в работе. Установки этого типа выполнены одноступенчатыми. Работают они по следующей схеме (рис. 81): крепкий водоаммиачный раствор из ресивера абсорбера 1 подается насосом 11 через теплообменник растворов 10 в генератор-ректификатор 9, в нижнюю часть которого поступает греющий пар, или горячая вода.
Рис. 81. Принципиальная схема водоаммиачной абсорбционной холодильной машины:
Смесь образовавшихся в нижней части аппарата 9 паров воды и аммиака проходит через насадку из колец Рашига, орошаемую крепким раствором. Часть воды увлекается стекающим по насадке раствором. При этом концентрация аммиачного пара возрастает.
Далее концентрированный аммиачный пар проходит дефлегматор 8— кожухотрубный аппарат, в трубках которого циркулирует охлаждающая вода. Остаток паров воды, содержавшихся в аммиаке, конденсируется и стекает на тарелки генератора-ректификатора 9, промывая движущийся вверх пар.
Осушенный аммиачный пар из дефлегматора направляется в кожухотрубный конденсатор 6, из которого сжиженный аммиак попадает в ресивер 7. После ресивера поток жидкого аммиака проходит газовый переохладитель 3, где охлаждается аммиачными парами, идущими из испарителя 5 в абсорбер 2, и через автоматический регулирующий клапан 4 поступает в нижнюю часть испарителя 5.
Некоторое количество воды все же поступает в испаритель, поэтому из него приходится сливать (дренировать) водоаммиачный раствор.
В испарителе жидкий аммиак испаряется, отбирая тепло у хладоносителя.
Аммиачный пар, пройдя после испарителя газовый переохладитель, поступает в абсорбер 2, орошаемый слабым водоаммиачный раствором, идущим из генератора-ректификатора.
Поглощение аммиака раствором — абсорбция, сопровождается выделением тепла, которое отбирается протекающей по трубкам абсорбера водой.
Образовавшийся крепкий раствор стекает в ресивер 1 абсорбера и насосом 11 направляется в генератор. В теплообменнике 10 происходит предварительный нагрев раствора, идущего на регенерацию (что приводит к экономии греющего пара), а также охлаждение слабого раствора, что повышает его абсорбирующую способность (растворимость газов в воде с понижением температуры увеличивается).
Тепловой баланс водоаммиачной абсорбционной холодильной машины выглядит так: Q конденсатора + Q абсорбера = Q испарителя + Q генератора, т. е. тепло, отданное раствором в конденсаторе и абсорбере, равно теплу, полученному им в испарителе и генераторе.
Для вывода воздуха в абсорбционных холодильных машинах служат воздухоотделители.
Первоначальное вакуумирование системы и отсос воздуха из аппаратов, находящихся под низким давлением (испаритель, абсорбер), осуществляется вакуум-насосами.
В целях экономии охлаждающей воды, ее последовательно пропускают через абсорбер, конденсатор и дефлегматор.
Во время работы периодически делают анализы хладоносителя и воды на присутствие в них аммиака.
Для защиты аппаратуры водоаммиачных абсорбционных холодильных установок от коррозии применяют в растворе дистиллированную воду, в которую добавляют двухромовокислый калий или двухромовокислый аммоний в количестве 0,5% от веса раствора.
Абсорбционные холодильные машины широко внедряются в химическую, металлургическую и другие отрасли промышленности. Они позволяют использовать вторичные энергоресурсы: тепло химических реакций, тепло охлаждения расплавленных металлов, дымовые газы и продукты сгорания отходов химических производств, пар низкого давления из котлов-утилизаторов и т. д. Количество этих ресурсов тепла растет из года в год, использование их для получения холода резко повышает экономичность холодильных установок.
В табл. 12 приведены показатели некоторых серийно выпускаемых абсорбционных водоаммиачных холодильных машин.
| Показатели | Марки машин | |||
| АХМ-0,5/45 | АХМ-1/45 | AXM-1/25 | АХМ-4/25 | |
| Холодопроизводительность в млн. ккал/ч Температура испарения в °С Расчетная температура охлаждающей воды в °С Расход охлаждающей воды в м3/ч Расход теплоносителя: пара давлением 4,2 ат в т/ч или воды с температурой 180° С в м3/ч Расход электроэнергии в кВт Размеры установки в плане в м |
0,5 —45 25 250 4,3 220 55 15X13 |
1,0 —45 25 500 8,6 440 110 20x15 |
2,0 —25 25 700 10,7 362 110 20X40 |
4,0 —25 25 1400 21,4 724 220 26x46 |
Расход охлаждающей воды в перечисленных машинах дан при условии ее последовательного пропуска через абсорбер, конденсатор и дефлегматор.