Абсорбционные холодильные машины реферат

Обновлено: 04.07.2024

Выполнила:

ВВЕДЕНИЕ
Проблемы энергосбережения в настоящее время имеют важное значение в первую очередь в связи с ограниченностью природных ресурсов, неравномерным их распределением, а также в связи со всё возрастающим техногенным загрязнением окружающей среды, частью которого являются тепловые сбросы холодильных машин.

Уменьшение вредного влияния на окружающую среду может быть достигнуто повышением эффективности холодильных систем как при их создании, так и в процессе эксплуатации.

В области холодильной техники к энергосберегающим системам относятся теплоиспользующие абсорбционные холодильные машины.

Абсорбционные холодильные машины работают, потребляя энергию в виде теплоты, причем в ряде случаев используются, так называемые вторичные тепловые ресурсы, такие, как тепловые сбросы ТЭЦ, тепловые отходы химических предприятий и др.

При выработке холода абсорбционными холодильными машинами, работающими с использованием вторичных тепловых ресурсов, полностью сберегается тепло, которое в противном случае было бы затрачено на производство электроэнергии, необходимой для привода электродвигателей компрессоров.

Энергосберегающий эффект в виде экономии тепла проявляется при работе абсорбционных холодильных машин от незагруженных теплофикационных отборов ТЭЦ. Одним из назначений абсорбционной холодильной машины при этом является получение холодной воды в режиме кондиционирования воздуха.

Использование абсорбционных холодильных машин для кондиционирования и теплоснабжения дало возможность осуществить их круглогодичную загрузку, упростить системы хладо- и теплоснабжения, создать экономичные, безопасные и малошумные машины.

На уровень эффективности холодильной машины влияет ряд факторов, непосредственно связанных с эксплуатацией. С одной стороны, это факторы, обусловленные конструкцией системы (надежность, уровень автоматизации и др.), с другой – ее влияние на окружающую среду.

Эксплуатационные показатели абсорбционной холодильной машины, связанные с надежностью и уровнем автоматизации, выше, чем у компрессионной, т.к. надежность компрессионной холодильной машины в значительной степени определяется надежностью механического компрессора.

Степень отрицательного влияния абсорбционной холодильной машины на окружающую среду выявляется в результате анализа факторов, оказывающих вредное воздействие на природу со стороны холодильной техники в целом.

К числу этих факторов относятся: тепловые сбросы, шум и вибрация, загрязнение воды, утечки холодного агента и масла.

Растворы абсорбционных холодильных машин
В составе абсорбционной холодильной машины роль компрессора выполняется системой абсорбер-генератор. При этом процессы, связанные с работой компрессора, осуществляются с помощью растворов, состоящих из двух или трех компонентов.

В холодильной технике это, как правило, раствор, состоящий из двух (бинарный) компонентов с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Один компонент, с более низкой температурой кипения, является холодильным агентом, другой – абсорбентом (поглотителем).

Раствор, обеспечивающий процессы в абсорбционной холодильной машине, носит название ее рабочего вещества (тела).

Полная взаимная растворимость компонентов;
Значительное различие величин нормальных температур кипения компонентов.

Раствор при совершении цикла абсорбционной холодильной машины меняет свое состояние.

Рабочие вещества представляют две группы смесей: раствор аммиака в воде относится к первой группе, в нем оба компонента являются летучими; раствор бромистого лития в воде относится ко второй группе, в нем абсорбент (бромистый литий) характеризуется практически нулевой летучестью. В паровой фазе растворов первой группы присутствуют оба компонента, а во второй – только один.

Схема и принцип работы ХМ
На рис. 1 представлена схема абсорбционной холодильной машины, которая может работать на бинарных смесях как первого, так и второго типа.

Раствор с большим содержанием легкокипящего компонента, образующийся в абсорбере, поступает в насос при давлении кипения, где его давление повышается до давления конденсации. За счет работы насоса к раствору подводится тепло q_и. Концентрация раствора при этом не изменяется. Из-за несжимаемости жидкости энтальпия раствора до и после насоса остается постоянной.

В рекуперативном теплообменнике раствор подогревается и с измененной концентрацией подается в генератор. В генераторе при подводе тепла q_h от греющего источника раствор кипит, его концентрация по легкокипящему компоненту уменьшается.

В абсорбционной машине, работающей на бинарных смесях первого типа, образующийся пар подвергается очистке в процессе ректификации, происходящей в специально предусмотренной для этого части генератора.

Пар из генератора направляется в конденсатор, где сжимается при давлении Р_к и отводе тепла конденсации q_к. Затем жидкость дросселируется в регулирующем вентиле РВ-1. При этом давление снижается от Р_к до Р₀. Процесс дросселирования происходит при постоянной энтальпии и концентрации. Холодильный агент переходит из состояния переохлажденной жидкости в состояние влажного пара и поступает далее в испаритель, где кипит при подводе тепла q_а. Концентрация по легкокипящему компоненту повышается, и на этом цикл замыкается.

Таким образом, можно считать, что абсорбер является всасывающей стороной компрессора, а генератор – нагнетательной.

Уравнение теплового баланса одноступенчатой абсорбционной холодильной машины:

где q_R – тепло, отводимое от пара при очистке его в дефлегматоре при работе абсорбционной холодильной машины на бинарной смеси холодильного типа.

Эффективность работы абсорбционной холодильной машины оценивается тепловым коэффициентом

Абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ) представляют собой блочные комплектные агрегаты высокой заводской готовности. Холодная вода, получаемая на АБХМ, применяется в системах кондиционирования воздуха, для технологических нужд на предприятиях химической, нефтехимической промышленности и др., при этом АБХМ ориентированы на использование в качестве греющих сред с относительно низкими температурными параметрами.

Водоаммиачные абсорбционные холодильные машины (АВХМ) применяются преимущественно в составе технологических линий. Это машины крупной единичной мощности, которые используют в качестве греющей среды вторичные тепловые ресурсы и индивидуально привязаны к конкретным условиям производств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Действие абсорбционной холодильной машины основано на простом принципе: при понижении абсолютного давления снижается температура кипения воды.

Абсорбционная холодильная машина по своему устройству значительно отличается от компрессионной. В ней отсутствует компрессор, а кроме хладагента в ее системе циркулирует также жидкость, называемая абсорбентом. Абсорбентом являются жидкости, обладающие хорошей поглотительной способностью хладагента.

В качестве хладагента в абсорбционных машинах обычно используют аммиак, а абсорбентом для него служит вода. Вследствие хорошей растворимости аммиака в воде, хладагент и абсорбент находятся в системе абсорбционной машины в виде водоаммиачного раствора с различной концентрацией в нем аммиака в отдельных частях машины.

Основное преимущество этих машин заключается в возможности использования для их работы дешевых источников тепла низкого потенциала, например отработавшего пара, использованной в производстве горячей воды, отходящих газов, низкосортного топлива и др. Это преимущество указывает на целесообразность применения абсорбционных машин, прежде всего на тех производственных предприятиях , которые являются потребителями холода и одновременно имеют дешевые источники тепла. Кроме того, эти машины выгодно применять в районах, которые, не располагая электроэнергией, имеют низкосортное топливо.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Белый В.Н., Бузовский В.А. Судовые холодильные установки и системы кондиционирования воздуха и их эксплуатация

формат doc, docx
размер 499.68 КБ
добавлен 27 января 2011 г.

Методические указания к выполнению курсовой работы студентами заочной формы обучения. - Одесса: ОНМА, 2010. - 50 с. На украинском языке, перевод основного текста на русский язык прилагается. Выбор расчетного режима холодильной машины Построение цикла холодильной машины Тепловой расчет холодильной машины и характеристик компрессора Тепловой расчет теплообменных аппаратов Расчет конденсатора Расчет испарителя Расчет регенеративного теплообменник.

Инструкция по эксплуатации (паспорт) - Камера холодильная ИПКС-033СТ, ИПКС-033НТ

формат pdf
размер 14.1 МБ
добавлен 03 ноября 2011 г.

Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЬФ 4М", Рязань, 2007 г. 17 с. Предназначена для кратковременного хранения предварительно охлажденных до температуры внутреннего объема продуктов. Содержание: Назначение. Технические характеристики. Комплектность. Устройство и принцип работы. Указание мер безопасности. Порядок сборки и установки. Подготовка и порядок работы. Порядок мойки. Техническое обслуживание. Правила хранения и транспортирование. С.

Кондрашова Н.Г. Лашутина Н.Г. Холодильно-компрессионные машины и установки

формат djvu
размер 5.27 МБ
добавлен 15 сентября 2009 г.

Курсовой проект - Расчет системы холодоснабжения промышленного предприятия в г. Томск

формат doc
размер 900 КБ
добавлен 29 августа 2011 г.

Пояснительная записка курсового проекта: 37 с., 4 рис., 7 табл., 6 источников. Холодильная установка, компрессор, конденсатор, испаритель, холодильный коэффициент, коэффициент теплопередачи, температурный график, теплопритоки, эксергетический баланс. Объектом исследования является холодильная установка. Цель: расчет и подбор основного оборудования холодильной установки. В проекте определены температурные режимы работы холодильной машины; построен.

Курсовой проект - Расчёт холодильных установок

формат doc
размер 20.55 МБ
добавлен 18 июня 2009 г.

Принципиальная схема амиачной холодильной машины выбор оптимальных параметров, характеристики циклов.

Пособие Данфосс: Автоматизация коммерческих холодильных установок

формат pdf
размер 3.01 МБ
добавлен 23 декабря 2009 г.

Холодильная установка с ручным регулированием производительности Холодильная установка с терморегулирующим вентилем и конденсатором с воздушным охлаждением Холодильная установка с оребренным испарительным теплообменником Терморегулирующий вентиль Терморегулирующий вентиль с распределителем жидкости Терморегулирующие вентили Принцип действия терморегулирующего вентиля Терморегулирующий вентиль с максимальным давлением открытия Двухблочное реле выс.

Расчетно-графическая работа - Расчет холодильной камеры

формат doc
размер 501 КБ
добавлен 20 апреля 2011 г.

НГТУ, 2006. Содержание Введение Количество холодильных камер, их ёмкость, площадь и размеры Планировка холодильника Вентиляция холодильника Определение расчётных параметровВыбор изоляционного материала и строительно-изоляционных конструкций Расчёт изоляции Калорический расчёт Выбор и расчёт холодильной машины (агрегата) Техническая характеристика холодильной машины Распределение испарителей по камерам Поверочный тепловой расчёт холодильной устан.

Чертеж - Схема аммиачной насосно-циркуляционной холодильной установки с экономайзером

формат cdw
размер 131.73 КБ
добавлен 20 мая 2011 г.

Схема насосно-циркуляционной холодильной установки с экономайзером на 3 температуры кипения (-10 оС, -30 оС, -40 оС). Выполнена на базе винтовых маслозаполненных компрессоров SAB, циркуляционных ресиверов РЦЗ, вертикальных кожухотрубных конденсаторов Guntner AKS. Имеется экспликация на холодильное оборудование. Открывается в программе Компас не ниже 10 версии. ВАЖНО! В обозначении запорной арматуры есть ошибки.rn

Чертежи и схемы холодильного оборудования

формат dwg
размер 3.11 МБ
добавлен 07 сентября 2011 г.

22 чертежа в Автокаде 2007 dwg Холодильная установка (8 чертежей - Принципиальная схема установки, схема холодильника, Аммиачная схема по холодильнику, Процесс ПКХМ, Отделитель жидкого аммиака, Аммиачный кожухотрубный испаритель, Компрессор (общий вид и разрез 2 вида) ) Испаритель холодильной камеры Испаритель с межтрубным кипением холодильного агента Испарительный конденсатор (2 чертежа) Кожухотрубный испаритель с внутритрубным кипением холодил.

Якобсон В.Б. Малые холодильные машины

формат pdf
размер 28.1 МБ
добавлен 17 сентября 2010 г.

АБХМ –абсорбционные холодильные машины (рис.1), широко распространенные за рубежом, последнее время приобретают популярность в России.

Очень низкое потребление электроэнергии;
Отсутствие шумов и вибраций во время работы;
Отсутствие трущихся частей, как следствие отсутствие износа;
Низкие эксплуатационные расходы;
Возможность получения горячей воды;
Простота в эксплуатации;
Высокий уровень автоматизации;
Продолжительный срок службы -более 25 лет.

Работы АБХМ предполагает использование тепловой энергии для получения холода. Можно сказать, что абсорбционная холодильная машина - это получение искусственного холода из тепла.

В отличие от парокомпрессионной холодильной машины в АБХМ требуется ничтожно малое количество электрической энергии, которая потребляется циркуляционными насосами. Например, для выработки одного мегаватта холода в абсорбционной машине требуется всего 20 кВт электроэнергии. Это в 16 раз меньше по сравнению парокомпрессионной установкой.

Классификация.

В установках непрямого нагрева используется вторичное тепло - тепловая энергия, полученная в других производствах и предназначенная для выброса в атмосферу.

Источником вторичной тепловой энергии может быть горячая вода, низко- или высокопотенциальный пар, горячие дымовые газы котлов, выхлопные газы генераторных установок и т.п.

АБХМ нагрева горячей водой (hotwater-fredchiller) - источник тепла горячая вода от 75°С и выше
АБХМ нагрева паром (steam-fredchiller) - источник тепла пар 75~200°C
АБХМ нагрева уходящими газами (exhaust-fredchiller) - источник тепла дымовые газы печей, котлов, выхлопные газы генераторных установок 250~600°C
АБХМ прямого нагрева (direct-fredchiller)- источник тепла сжигание природного газа, мазут, дизельное топливо.

Принцип работы.

Принцип работы АБХМ основан на явлении поглощения веществ жидкостями из газовой смеси (абсорбции) и физическом законе - зависимости температуры кипения и конденсации жидкости от давления. Снижение давления понижет температуру кипения, повышение давления повышает температуру конденсации.

В 1859 стали применять аммиачный цикл, который, используется по сей день (машины АВХМ). Но наиболее распространенным абсорбентом в настоящее время в абсорбционных холодильных машинах является бромид лития (LiBr).

Установка АБХМ состоит из четырех основных элементов: испарителя, абсорбера, генератора и конденсатора.

Хладагентом в АБХМ является вода, которая поступает в испаритель через разбрызгивающую форсунку. В испарителе поддерживается вакуум (~6 мм.рт.ст.).

Далее пары хладагента-воды из испарителя попадают в абсорбер где поглощаются бромистым литием (BrLi. Бромистый литий подается в абсорбер из генератора через форсунку и разбрызгивается.

В генераторе под действием источника вторичного тепла (или непосредственного газового нагрева) часть воды выкипает. Раствор становится более концентрированным, восстанавливаются его абсорбирующие свойства.

В конденсаторе в результате охлаждения и высокого давления пары воды конденсируются. Затем через разбрызгивающую форсунку сконденсированная вода вновь поступает в испаритель. Цикл повторяется.

Эффективность машины

Эффективность АБХМ определяется коэффициентом холодопроизводительности (COP), т.е. отношением холодопроизводительности к потребляемой тепловой мощности. Обычно его значение для одноступенчатых машин составляет 0,6~0,8. При получении коэффициента (COP) равным единице одноступенчатая машина была бы идеальной, это значило бы, что все подведенное тепло преобразовалось бы в холод. Это невозможно, так как в реальной установке существуют термодинамические потери.

Повысить холодильный коэффициент можно, если использовать двухступенчатую схему, в которую входят два абсорбера и два конденсатора. В таких установках COP может равным 1,4. В трехступенчатых до 1,8.

Применение

Применяются АБХМ практически во всех отраслях промышленности: энергетике, металлургии, электронике, пищевой промышленности.

В частности, в пивоваренной промышленности, поддержание температуры и использование процесса охлаждения необходимо практически на всех этапах технологического процесса от охлаждения ячменя до охлаждения конечного продукта. Например, на этапе сбраживания важно поддерживать температуру, так как от этого зависит процент алкоголя. Регулирование температуры сусла определяет интенсивность размножения дрожжей, на этом этапе важно максимально быстрое охлаждение сусла.

На рисунке 3 показан пример применения АБХМ для охлаждения на одном из участков технологической цепочки производства пива (охлаждение очистителя ячменя).

АБХМ могут применятся во многих отраслях промышленности, но в любом случае, решающим фактором при выборе этих агрегатов является экономическая целесообразность.

Экономическая целесообразность применения АБХМ

Практически вне конкуренции абсорбционные холодильные машины становятся на объектах, где имеются вторичные энергетические источники, например, собственная водяная или паровая котельная.

АБХМ имеют очень низкое значение потребляемой электрической мощности. Электроэнергия потребляется только циркуляционными насосами для перекачки теплоносителей.

Для наглядного представления этого факта можно сравнить эксплуатационные затраты парокомпрессионной машины и АБХМ с источником тепла пар или вода.

В среднем стоимость парокомпрессионной машины мощностью 1000кВт составляет 130 тыс. EUR. Аналогичная по мощности абсорбционная установка с учетом стоимости градирен 140 тыс. EUR.

Если посмотреть на потребляемую электрическую мощность парокомпрессионной машины, то при коэффициенте эффективности 3 она составляет примерно 323 кВт. Потребляемая мощность абсорбционной машины в среднем примерно 20кВт.

При цене электроэнергии для предприятия 5 руб/кВт ·ч и графике работы 150 суток в году в течении 12 часов в сутки стоимость потребляемой электроэнергии парокомпрессионной машины за год составит 2 907 000 рублей.

При такой разнице в расходах превышение капитальных вложений в оборудование АБХМ в 10 000 EUR окупится в течение трех месяцев эксплуатации.

Кроме того, отсутствие движущихся трущихся частей позволяет значительно сократить, а в некоторых случаях исключить полностью статьи расхода, связанные с ремонтом и приобретением запасных частей.

Влияние на экологию.

Влияние АБХМ на экологию сводится к нулю, особенно если машина интегрирована в когенерационную систему и питается тепловой энергией из этой системы.

В качестве рабочего тела в АБХМ применяется чаще всего раствор бромистого лития в воде. При использовании этого раствора охлаждение происходит за счет кипения воды при температуре +2-+5 °С и давлении 5-8 мм рт. ст. Такие параметры раствора делают его самым распространенным для использования в области кондиционирования воздуха и технологического охлаждения. Недостатком раствора LiBr является его высокая агрессивность по отношению к черным металлам. Для снижения химической агрессивности этого раствора в него добавляют специальные ингибиторы.

Основные компоненты абсорбционной установки

испаритель,
абсорбер,
генератор и
конденсатор

Принцип работы АБХМ, схема цикла

На рисунке представлена схема работы абсорбционной холодильной машины.

Данная схема не отображает настоящую конструкцию АБХМ, а позволяет проще отследить происходящие процессы в каждом аппарате

В АБХМ хладагентом является вода, абсорбентом (поглотителем) — раствор бромида лития (LiBr).

Раствор бромида лития обладает высокой абсорбирующей способностью, которая увеличивается при увеличении плотности или при понижении температуры раствора.

Начнем рассматривать цикл охлаждения с испарителя. В нем поддерживается пониженное давление, 6 мм рт. ст., при таком давлении вода-хладагент кипит уже при температуре +4 °С .

Хладагент кипит, тем самым охлаждая трубы с жидкостью от потребителя.

Образующийся при кипении пар подается в абсорбер, где этот газ поглощается раствором LiBr.

В абсорбере концентрированный раствор LiBr (подаваемый из генератора) поглощает пары хладагента, тем самым понижая свою концентрацию (т.е. становится слабым или разбавленным).

Поглощение паров (абсорбция) является экзотермической реакцией, т. е. реакцией с выделением теплоты, которая отводится охлаждающей водой, как правило, от градирни.

Далее слабый раствор (неконцентрированный) подается насосом через теплообменник, в котором этот раствор нагревается от крепкого (концентрированного) раствора из генератора.

В генераторе за счет источника бросового тепла (в нашем случае — это горячая вода) хладагент-вода из слабого раствора выпаривается, и тем самым раствор LiBr снова становится крепким.

После генератора этот концентрированный раствор возвращается в абсорбер. А в свою очередь водяной пар из генератора направляется в конденсатор, где конденсируется за счет отвода теплоты охлаждающей средой.

Сконденсировавшийся из водяных паров хладагент (вода) вновь поступает в испаритель и кипит.

Читайте также: