Абсорбционные холодильные машины

История создания и классификация абсорбционных холодильных машин; область применения и использования. Расчёт цикла, генератора, тракта подачи исходной смеси. Патентный обзор машины с мультиступенчатым эжектором и абсорбционно-диффузионного агрегата.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Уфимский государственный университет экономики и сервиса

Кафедра "МАПТС"

Курсовая работа

Абсорбционные холодильные машины

Выполнил:

студент группы БОДк-1

Игнатьев В.И.

Проверил:

старший преподаватель, доцент

Пахомов А.Н.

Уфа

2014 г.



Содержание

абсорбционный холодильный машина генератор

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 История создания абсорбционных холодильных машин

1.2 Классификация абсорбционных холодильных машин

1.2.1 Одноступенчатые абсорбционные холодильные машины

1.2.2 Двухступенчатые абсорбционные холодильные машины

1.2.3 Трехступенчатые абсорбционные холодильные машины

1.2.4 Гибридные системы

1.3 Эффективность абсорбционных холодильных машин

1.4 Область применения и пример использования

2. Расчётная часть

2.1 Термодинамический расчёт цикла

2.2 Тепловой расчет генератора

2.3 Расчет испарителя

2.4 Гидравлический расчет тракта подачи исходной смеси в генератор

3. Патентный обзор

3.1 Абсорбционная холодильная машина (патент РФ №2224189)

3.2 Абсорбционная холодильная машина с мультиступенчатым эжектором (патент РФ №2460020)

3.3 Абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат и способ его работа (патент РФ №2053462)

Заключение

Список литературы



Введение

Абсорбция - поглощение газа в объёме, а так же избирательное поглощение одного или нескольких компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Поглощение происходит либо в результате растворения в абсорбенте, либо в результате химического взаимодействия. В 1-м случае процесс называется физической абсорбцией, во 2-м - хемабсорбцией.

Абсорбционная холодильная машина (АБХМ) - промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Преимущество абсорбционной холодильной установки перед компрессионной является использование для выработки холода тепловой энергии как низкого, так и среднего потенциала. Так же она потребляет минимальное количество электроэнергии, за счёт того, что электроэнергия требуется только для работы насосов и автоматики. Абсорбционные холодильные машины малошумны, экологически безопасны, так как хладагентом является обычная вода, они утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов, у них высокий срок службы, они имеют полную автоматизацию, пожаро и взрывобезопасны и не подведомственны Ростехнадзору.

В процессе абсорбции температура пара может быть ниже температуры абсорбента, поглощающего пар. Для процесса важно следующее: необходимо, чтобы концентрация абсорбируемого пара была равна или больше равновесной концентрации этого пара над абсорбентом.

Принцип действия абсорбционных холодильных установок:

Под действием тепла в генераторе из раствора бромида лития выделяются пары воды (хладагента), которые переносятся в конденсатор. Водяной пар конденсируется, отдавая тепло воде охлаждающего контура. Охлажденная вода поступает в испаритель, где при низком давлении закипает при температуре +6°C и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойл. Насос прокачивает воду на форсунки, что способствует более интенсивному теплообмену. В других типах АБХМ охлаждаемый контур не обрызгивается, а погружается в ванну хладагента.

Оставшийся концентрированный раствор бромида лития через растворный теплообменник/гидравлический затвор переходит в абсорбер. Для улучшения абсорбции раствор разбрызгивается форсунками и поглощает водяной пар из испарителя. Процесс абсорбции связан с выделением теплоты, которая отводится охлаждающим контуром в абсорбере. Полученный раствор воды и бромида лития перекачивается в генератор через регулятор/теплообменник, и цикл повторяется снова.



1. Теоретическая часть

1.1 История создания абсорбционных холодильных машин

Первая абсорбционная холодильная машина была создана во Франции в 1859 году и запатентована в 1860 Фердинандом Карре (Ferdinand Carre). В качестве рабочего тела использовалась смесь аммиака и воды. Из-за высокой токсичности аммиака такие холодильные машины в то время не получили широкого распространения для домашнего применения и использовались для промышленного производства льда.

В установках кондиционирования воздуха абсорбционный холодильный цикл начал использоваться более пятидесяти лет назад.

В производственных процессах, в которых требовалось поддержание низких температур, стали применяться аммиачно-водяные АБХМ.

В конце 1950-х годов была создана первая двухступенчатая бромистолитиевая абсорбционная холодильная машина. Позже бромистолитиевые АБХМ стали использоваться не только для охлаждения помещений, но и в качестве источника горячей воды.

В 1960-х годах началось активное продвижение газодобывающими компаниями технологий, предусматривающих использование природного газа. При продвижении на рынок АБХМ, работающих на природном газе, отмечались такие их достоинства, как низкие эксплуатационные затраты и лучшая производительность. Однако совершенствование компрессоров, повышение эффективности электродвигателей, устройств управления позволили повысить эффективность компрессорных холодильных машин и снизить стоимость их эксплуатации. Кроме того, свою роль в замедлении распространения АБХМ на природном газе сыграл энергетический кризис 1970-х годов.

В 1987 году был подписан так называемый "Монреальский Протокол" по веществам, разрушающим озоновый слой, который ограничил применение хладагентов на основе хлорфторуглерода (CFC) и гидрохлорфторуглерода (HCFC). При этом непрерывно возрастала стоимость электрической энергии. В то же время стоимость природного газа оставалась достаточно стабильной, а сама технология абсорбционного охлаждения совершенствовалась. Перечисленные факторы способствовали очередному повышению интереса потребителей к АБХМ.

Холодильный цикл трехступенчатой абсорбционной холодильной машины с тремя конденсаторами и тремя генераторами был запатентован в 1985 году. Альтернативный цикл трехступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором был запатентован в 1993 году. В настоящее время существуют прототипы трехступенчатых абсорбционных холодильных машин, эффективность которых превышает эффективность двухступенчатых на 30-50%.

1.2 Классификация абсорбционных холодильных машин

Абсорбционная холодильная машина - пароконденсационная холодильная установка. В этой установке хладагент испаряется за счет его поглощения (абсорбции) абсорбентом. Процесс испарения происходит с поглощением теплоты. Затем пары хладагента за счет нагрева (внешним источником тепловой энергии) выделяются из абсорбента и поступают в конденсатор, где за счет повышенного давления конденсируются.

АБХМ бывают прямого и непрямого нагрева, одноступенчатые, двухступенчатые и трехступенчатые. В машинах прямого нагрева источником тепла может быть газ или другое топливо, сжигаемое непосредственно в установке. В машинах непрямого нагрева используется пар или другой теплоноситель, посредством которого теплота переносится от источника. В качестве источника может выступать бойлер, или, например, использоваться тепловая энергия, являющаяся побочным продуктом технологического процесса. Кроме того, существуют комбинированные (гибридные) системы, в состав которых входят АБХМ и когенераторные установки на природном газе, обеспечивающие выработку тепловой и электрической энергии; использование гибридных установок позволяет оптимизировать нагрузку на систему энергоснабжения и обеспечить экономию энергетических ресурсов.

Существуют бромистолитиевые или аммиачные АБХМ. В бромистолитиевых АБХМ в качестве хлад-агента используется вода, а в качестве абсорбента - бромид лития LiBr. В аммиачных АБХМ в качестве хладагента используется аммиак NH3, а в качестве абсорбента - вода. В настоящее время наибольшее распространение получили бромистолитиевые АБХМ.

Компонент системы, поглощаемый абсорбентом в процессе абсорбции, носит название абсорбат. Соответственно, абсорбент - жидкая фаза, поглощающая абсорбат в процессе абсорбции.

1.2.1 Одноступенчатые абсорбционные холодильные машины

В одноступенчатых АБХМ ("single effect", в литературе иногда используется термин "одноконтурные") хладагент последовательно перемещается через четыре основных компонента машины - испаритель, абсорбер, десорбер и конденсатор. Холодильный...