Пароэжекторные холодильные машины

В пароэжекторных холодильных машинах энергия, затрачиваемая на осуществление холодильного цикла, вводится в виде тепла. Практически в качестве хладагента в пароэжекторных холодильных машинах используют воду, хотя возможно применение и других холодильных агентов.

Пароэжекторные холодильные машины используют обычно для охлаждения воды в различных производствах и установках кондиционирования воздуха, вакуумного охлаждения пищевых продуктов и т. д.

В пароводяных эжекторных машинах, так же как и в бромисто-литиевых, через испаритель циркулирует охлажденная вода, являющаяся одновременно рабочим телом и хладоносителем. Охлаждение воды происходит путем ее частичного испарения, при этом скрытая теплота парообразования отводится от основной массы воды, поступающей в испаритель через регулирующий вентиль. Из конденсатора в испаритель возвращается конденсат, компенсирующий испарившуюся часть воды.

Отсос паров воды из испарителя пароэжекторных машин происходит за счет кинетической энергии струи пара, расширяющегося в особом аппарате — струйном эжекторе.

Поскольку рабочим телом пароэжекторных холодильных машин служит вода, в них можно получить относительно высокие температуры (не ниже 5÷7°С).

Для получения 1000 ккал холода необходимо испарить 1,68 кг воды, однако при глубоком вакууме, который приходится поддерживать в испарителе пароэжекторной машины, удельный объем паров резко возрастает (при +5° С он составляет 147, м³/кг). Ни один компрессор не мог бы отсосать такие большие объемы пара, поэтому вода, несмотря на прекрасные термодинамические свойства, не применяется в качестве рабочего тела компрессионных холодильных машин.

Рис. 88. Схема пароэжекторной холодильной машины:

Принципиальная схема пароводяной эжекторной холодильной машины дана на рис. 88. Рабочий пар из источника (парового котла) 1 поступает в главный эжектор 2, который увлекает (эжектирует) водяной пар, образовавшийся при кипении воды в испарителе 3. Смесь рабочего пара и увлеченного из испарителя холодного пара сжимается до давления конденсации за счет падения скорости движения паровой смеси в диффузоре. В конденсаторе 5 пар отдает тепло охлаждающей воде и конденсируется. Часть конденсата возвращается насосом 6 в источник получения рабочего пара — котел 1, а часть дросселируется в регулирующем вентиле 4 и направляется в испаритель 3, откуда охлажденная вода подается потребителям.

В термодинамическом отношении пароэжекторные холодильные машины менее совершенны, чем абсорбционные бромистолитиевые или компрессионные. Это объясняется низким к. п. д. эжекторов при сжатии пара. Недостатком этих машин является и то, что эжектор эффективно работает только при полной расчетной нагрузке, когда через него проходит строго определенное количество пара.

Расход рабочего пара давлением 6 ат на 1000 ккал холода составляет ~6 кг, расход охлаждающей воды примерно в 4 раза выше, чем у компрессионных, работающих при такой же температуре испарения, поэтому применение пароэжекторных холодильных, машин оправдано при наличии, дешевого пара и достаточного количества воды.

Промышленностью выпускаются серийные водяные пароэжекторные   холодильные   машины   производительностью от 0,3 до 2 млн. ккал/ч.

Различные пароэжекторные холодильные машины отличаются, в основном, конденсаторами. Они могут быть поверхностными и смешивающими.

В машинах с поверхностными конденсаторами пар отделен от охлаждающей воды трубками, образующими теплопередающую поверхность. Эти машины имеют относительно меньший вес и габариты и их можно устанавливать вблизи от потребителей холода.

В машинах с конденсаторами смешения конденсация происходит за счет прямого контакта пара с охлаждающей водой. Конденсат при этом не сохраняется, что вызывает дополнительные расходы на подготовку котловой воды.

Обратный холодильный цикл пароводяной эжекторной машины протекает в условиях глубокого вакуума.

Отношение давлений в эжекторе ограничено, и даже незначительное увеличение давления конденсации вызывает резкий рост расхода пара. Поэтому в рабочих схемах пароэжекторных машин (рис. 89) предусмотрены вспомогательные эжекторы 4, отсасывающие паровоздушную смесь в вспомогательные конденсаторы 5.

При использовании конденсаторов смешения их приходится располагать на определенной высоте с тем, чтобы обеспечить самотек в барометрические сборники, в которые стекает вода из конденсатора.

В условиях глубокого вакуума, а также на складах хладагентов для вакуумирования емкостей иногда применяют в качестве компрессоров первой ступени эжекторы.

Рис. 89. Пароводяная эжекторная холодильная машина 14Э: