teplotekhnika (852911), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Возможность создания холодильной установки без механического компрессора, а следовательно, и без силового привода известнадавно. В 1862 г. Корре предложил так называемую абсорбционную холодильную установку, совершаюшую термохимический цикл, для осуществления которого требуется затрата не механической работы, а теплоты.Особенностью абсорбционной холодильной установки является ис-пользование для сжатия паров хладагента не механического, а термохи400мического компрессора. В качестве рабочего тела абсорбционных установокнаиболее широко используется водоаммиачный раствор, в котором аммиакприменяется в качестве хладагента, а*_вода - абсорбента.
Хладагент должениметь низкую температуру кипения ирастворяться или поглощаться вторымрабочим телом, которое может бытькак жидким, так и твердым. Второе вешество, поглощаюшее (абсорбирующее) хладагент, называется абсорбен-том.Схема простейшей абсорбционнойустановки приведена на рис. 15.41. В_о"Рис. 1 5.41 . Схема абсорбцион-генераторе 2 при подводе внешней теп- Ной Холодильной Установкилоты О происходит выпаривание хладагента из концентрированного водоаммиачного раствора при максимальном давлении в системе. Получающийся из водоаммиачного раствора аммиак поступает в конденсатор І, где конденсируется при том жедавлении, отдавая теплоту 0,, а слабый водоаммиачный раствор для обогащения аммиаком направляется в абсорбер 5 через регулирующий вентиль 3. Жидкий аммиак из конденсатора І поступает через регулируюший редукционный вентиль 7в испаритель 6, в котором давление значительно ниже, чем в генераторе 2 и конденсаторе І.
В испарителе аммиаккипит с поглощением теплоты 02 охлаждаемого холодильной установкойтела (или помещения). Из испарителя пары аммиака поступают в абсорбер 5, где они поглощаются слабым водоаммиачным раствором, перетекаюшим через регулирующий вентиль 3 из генератора 2. Процесс в аб-сорбере идет с выделением теплоты и происходит при минимальном длявсей системы давлении. Интенсивное поглощение аммиака в абсорберекак бы отсасывает аммиачные пары из испарителя и тем самым поддерживает в нем непрерывный процесс кипения.
Выделяющаяся в абсорбере теплота О” поглощается системой охлаждения (водяной или воздушной).Так как давление в генераторе значительно выше, чем в абсорбере, тодвижение паров аммиака из генератора в конденсатор, и далее конденсата через регулирующий вентиль в испаритель, а также движение слабогораствора из генератора в абсорбер осуществляется самопроизвольно поддействием перепада давления. Перекачивание крепкого водоаммиачного раствора из абсорбера в генератор обеспечивается насосом 4.
Следовательно, для работы абсорбционной холодильной установки требуетсязначительно меньше механической энергии на привод насоса, чем дляпривода компрессора.401Абсорбционная установка, рассчитанная на работу с малым перепадом давления между генератором и абсорбером, может быть выполненабезнасосной. В этом случае движение водоаммиачного раствора осуществляется благодаря разности его плотностей на различных участкахконтура циркуляции, т.е.
используется так называемая термосифоннаяЦиркуляция.Безнасосные абсорбционные холодильные установки малой производительности широко используются при изготовлении холодильныхшкафов (домашних холодильников).Абсорбционные холодильные установки имеют ряд преимуществ всравнении с компрессионными, основным из которых являются: возможность использования для получения холода теплоты пара, горячейводы или дымовых газов; малый расход электроэнергии на привод насоса; отсутствие компрессора и быстро изнашиваюшихся узлов.Основными недостатками абсорбционных установок по сравнению скомпрессионными являются большие габаритные размеры и масса; значительный расход охлаждающей воды и теплоты на единицу получаемого холода.При работе с электрическим нагревателем, когда нет возможностииспользовать дешевую теплоту пара или горячей воды, экономичностьабсорбционной установки будет значительно ниже компрессионной.Пароэжекторные холодильные установки.
В пароэжекторной холодильной установке пары рабочего тела (обычно воды) при низких значениях давления и температуры поступают в эжектор, в котором сжимаются до необходимого давления за счет энергии подводимого от котельнойустановки пара. Использование для сжатия вместо компрессора эжектора объясняется большими значениями удельного объема сухого насыщенного пара при низких температурах насыщения.
Для необходимогоповышения давления такого пара потребовался бы чрезмерно громоздкий компрессор, в эжекторе сжатие реализуется за счет энергии дешевого пара с низкими параметрами.Из эжектора пар направляется в конденсатор, где превращается вжидкость. Некоторая часть получаемой жидкости вновь закачиваетсянасосом в контур котельной установки, в то время как остальная жидкость подвергается дросселированию, в результате чего при понижениидавления и температуры образуется влажный пар небольшой степени сухости.
В теплообменнике-испарителе этот пар подсушивается при постоянных температуре и давлении, отбирая теплоту у охлаждаемых предметов, а затем вновь поступает в паровой эжектор.Поскольку затраты механической энергии на перекачивание жидкойфазы в абсорбционных и пароэжекторных холодильных установкахочень малы, ими пренебрегают, и эффективность установок оцениваетсякоэффициентом теплоиспользования, представляющим собой отноше402ние отбираемой от охлаждаемыхпредметов теплоты к теплоте, используемой для реализации цик-лов,єт= (12/41.(15.81)Сопоставление коэффициентатеплоиспользования ет с холодильным коэффициентом достаточносложно. Однако можно констати-ровать, что пароэжекторные и аб-сорбционные Холодильные Уста'новки дают ВОЗМОЖНОСТЬ ВМЄСТОї1ОкРис. 15.42.
Принципиальная схема пароэжекторной холодильнойдорогостоящеймеханическойМаШИНЫэнергии использовать для получения холода относительно дешевуютепловую энергию теплоносителей с невысокими значениями температуры, что делает применение экономически оправданным.Принцип действия эжекторной холодильной машины может бытьрассмотрен на примере пароэжекторной холодильной машины <<І7Э››(рис. 15.42). Машина имеет холодопроизводительность 700 кВт при температуре воды 282 К на выходе из испарителя 5. В парогенератор І подводится теплота Ок, водяной пар (Т= 423473 К; р = 0,7 МПа) направляется в эжектор 2.
В узкой части эжектора давление струи уменьшается,в связи с чем подсасывается водяной пар из испарителя 5. За эжекторомдавление повышается, и пары направляются в конденсатор 6. Сконденсированная вода из конденсатора 6 подается частично в испаритель 5 через редукционный вентиль и частично насосом 7обратно в парогенератор І. В испарителе 5 температура воды понижается за счет испарения, иохлажденная вода насосом 4 прокачивается через теплообменник нагрузки 3, где к ней подводится теплота О, и через клапан сбрасываетсяобратно в испаритель 5.Тепловые насосы.
При работе холодильных установок отбираемая отохлаждаемых предметов теплота передается «верхнему» или «горячему»источнику теплоты, в качестве которого обычно используется окружающая среда - чаще всего либо вода, либо окружающий установку воздух.Если речь идет о некотором замкнутом помещении, то температура воздуха в нем за счет работы холодильной установки должна постепенноподниматься. Таким образом, при определенных затратах энергии теплота «перекачивается» установкой от охлаждаемых предметов в имеющуюбольшую температуру окружающую среду. Следовательно, существуетвозможность использовать источники теплоты с относительно невысокими температурами для отопления.
Подобный способ отопления ока403зывается в итоге более выгодным, нежели непосредственное испол ьзование для этих целей тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топ-лив.Соответствующие установки, применяемые для повышения температуры в помещении за счет низкотемпературных источников энергии, называются тепловыми насосами и с каждым годом находят в мире всебольшее распространение. Эффективность теплового насоса определяется коэффициентом трансформации теплоты цч (см. подразд. 5.6).Как и холодильный коэффициент є, коэффициентвозрастает прицчпонижении температуры «верхнего» источника теплоты ТІ и при повышении температуры «нижнего» источника теплоты Т2. Следовательно,эффективность тепловых насосов возрастает в том случае, если для повышения температуры отапливаемого помещения используется источник теплоты с возможно более высокой температурой Т2.
В связи с этимдополнительным преимуществом реальных тепловых насосов являетсявозможность при соответствующем переключении понижать температуру в помещении в летний период, т.е. использовать их для кондиционирования воздуха. В этом случае отводимая при кондиционировании воздуха энергия может аккумулироваться в некотором тепловом аккумуляторе, повышая его температуру. В зимний период этот тепловой аккумулятор в комбинации с тепловым насосом используется для отопления.
Вэтом плане особые выгоды обещает совместное использование тепловыхнасосов и сезонных аккумуляторов теплоты (САТ). Последние представляют собой участки грунта или подземные резервуары, аккумулирующиев летний период солнечную энергию, а в зимний период отдающие еедля отопительных целей.Одинаковый принцип работы холодильных машин и тепловых насосов позволяет в одном агрегате вырабатывать как холод, так и теплоту,обеспечивая одновременно тепло- и хладоснабжение потребителя.Обычно такое сочетание является экономически выгодным. Источниками теплоты для теплового насоса, используемого для отопления, могутбыть воздух, вода и грунт.
П риемником теплоты является отапливаемоепомещение. Если температура источника теплоты изменяется (например, суточное изменение температуры воздуха), то эффективность теплового насоса также изменяется.Схема отопления помещения тепловым насосом показана нарис. 15.43. Наружный воздух вентилятором (или вода насосом) прокачивается через испаритель и отдает теплоту ОЦ кипящему в испарителе рабочему телу цикла. Пары из испарителя отсасываются компрессором,сжимаются и поступают в охладитель и конденсатор. Вентилятор (илинасос) прокачивает комнатный воздух или воду из системы отоплениячерез охладитель и конденсатор, и в результате в помещение передаетсятеплота О= 2, + ПК.404Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
