21.Принципиальные схемы и циклы одноступенчатой, двухступенчатой холодильных машин.
Одноступенчатые холодильные машины. При работе паровых компрессионных холодильных машин цикл совершается в области влажного пара холодильного агента, где изобары совпадают с изотермами, что позволяет теоретически рассмотреть цикл Карно.
Функциональная схема паровой одноступенчатой холодильной машины и обратимый цикл Карно, совершаемый ею, приведены на рис. 3.
Рис. 3. Функциональная схема паровой одноступенчатой холодильной
машины б —диаграмма работы машиныЖидкий холодильный агент кипит в испарителе И при постоянной температуре ТK (процесс 4—1), в результате чего от охлаждаемого тела, например воздуха, отводится теплота. При кипении холодильного агента происходит поглощение значительного количества теплоты.Образовавшийся пар вместе с небольшим количеством неиспарившегося холодильного агента адиабатически сжимается в компрессоре КM до давления РK (процесс 1—2) и поступает в конденсатор
Жидкий холодильный агент
адиабатически расширяется в детандере Д до
давления Ро (процесс 3—4), совершая
при этом полезную работу.Количество отведенной 1 кг холодильного агента теплоты q0 в испарителе определяется на S—T-диаграмме площадью а—4—1—b и может быть представлено как разность энтальпий i1 – i4. Количество теплоты qобр, отданное 1 кг холодильного агента в
конденсаторе,
определяется площадью а
— 3—2—b или
разностью энтальпий i2
— i3.Работа
цикла lобр
может быть определена разностью работ
компрессора и детандера: lобр
= lK – lp. (10)Работа
компрессора и детандера может быть
записана lk = i2 – i1 и lр
= i3 – i4. (11)Холодильный
коэффициент цикла εобр0
может быть выражен какεобр0
= qобр0
/lобр
= (i1
– i4)
/ [(i2
– i1)
– (i3
– i4)].
(12)Рассмотренный
цикл Карно является обратимым. Однако
осуществить его практически трудно,
так как работа, полученная в детандере,
значительно меньше работы, затраченной
в компрессоре, ибо жидкость практически
несжимаема, а удельные объемы жидкости
и пара различаются в сотни раз.Следует
иметь в виду и то, что часть работы
детандера тратится на преодоление сил
трения, поэтому вместо детандера в
паровой холодильной машине используется
дроссельный (регулирующий) вентиль ДВ, изображенный
на рис. 3 штрихами. Дроссельный вентиль
прост в устройстве и надежен в
эксплуатации. Вследствие замены
детандера дроссельным вентилем в цикле
появляется необратимый процесс
дросселирования
При
адиабатическом дросселировании работа
расширения переходит в теплоту трения,
поэтому часть циркулирующего жидкого
холодильного агента, пропорциональная
выделенной теплоте, превращается в
пар.
В испаритель холодильный агент
поступает в виде парожидкостной смеси.
Поэтому только часть циркулирующего
холодильного агента кипит в испарителе,
воспринимая теплоту от охлаждаемого
тела, вследствие чего удельная массовая
холодопроизводительность холодильного
агента уменьшается на величину,
соответствующую площади а—4—4’—с:Δq0
= i4’ – i4. (13)
Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента в этом случае:
q0 = qобр0 — Δq0 = (i1 – i4) – (i4’ – i4) = i1 – i4’. (14)
Работа цикла будет больше, чем обратимого:l = lк – lобр+ lp = i2 – i1. (15)
Холодильный коэффициент циклаε = q0 / l = (i1 – i4’) / (i2 – i1). (16)
Как
видно, замена детандера дроссельным
вентилем приводит к уменьшению удельной
массовой холодопроизводительности
холодильного агента, холодильного
коэффициента и увеличению работы цикла.
В циклах 1—2—3—4 и 1—2—3—4’ влажный пар
выходит из испарителя и поступает в
компрессор. Это уменьшает производительность
компрессора вследствие повышения
удельного объема всасываемого пара и
падения давления, возникает опасность
аварии компрессора в результате
гидравлического удара. Чтобы избежать
этого, холодильные машины должны
работать так, чтобы из испарителя
выходил сухой насыщенный или перегретый
пар, а в компрессор поступал перегретый
пар холодильного агента. Это можно
осуществить в цикле
Удельная
массовая холодопроизводительность
холодильного агента в обоих циклах
одинакова:q0
= i1’ – i4’. (17)Но
количество теплоты, отданной 1 кг
холодильного агента в конденсаторе
окружающей среде, и работа цикла 1’
—2’— 3—4’ будут
больше, чем в цикле 1’—2’’—3—4’,на
величину площади 2—2’—2’’. Холодильный
коэффициент цикла 1’—2’—3—4’определяется
как ε = (i1’ – i4’) /
(i2’ – i1’).
(18)и будет меньше, чем коэффициент цикла 1’— 2’’
—3—4’.При
всасывании в компрессор перегретого
пара (цикл 1а
— 2а — 3—4’) удельная
массовая холодопроизводительность
холодильного агента увеличивается, но
в большей степени возрастает работа
цикла, поэтому необратимые потери
увеличиваются. Их можно сократить. Так,
необратимые потери, связанные с
дросселированием хладагента, могут
быть уменьшены его охлаждением перед
дросселированием (процесс 3—3′) до температуры
ниже температуры окружающей среды.
Это
можно осуществить, например, артезианской
водой, температура которой ниже
температуры окружающей среды. В таком
случае удельная массовая
холодопроизводительность холодильного
агента возрастет на величину
Жидкий холодильный агент перед дросселированием можно охладить также паром, выходящим из испарителя в регенеративном теплообменнике, осуществив цикл, называемый регенеративным. Однако при этом температура всасываемого в компрессор (точка 1а вместо 1’) и нагнетаемого в конденсатор (точка 2а вместо 2′) пара повышается, что увеличивает необратимые потери так называемого перегрева.
Теоретически
выгоднее влажный ход компрессора, так
как при этом цикл ближе к идеальному
циклу Карно. Однако практически
производительность компрессора при
влажном ходе всегда и для всех холодильных
агентов значительно ниже, чем при сухом
ходе, т.е. при всасывании сухих насыщенных
паров или несколько перегретых при том
же давлении кипения Ро.
Отсюда
получаем теоретический цикл современной
паровой компрессионной машины на S—T-диаграмме
в виде 1а —
2а—3’— 4″. Сейчас
почти во всех холодильных машинах
компрессоры работают при сухом ходе.
В машинах, работающих на аммиаке, этот режим работы компрессора достигается при помощи специального аппарата — отделителя жидкости либо путем регулирования подачи холодильного агента в испаритель. Отделитель жидкости включается во всасывающую линию холодильной установки между испарителем и компрессором.
В хладоновых установках сухой ход компрессора достигается при помощи специальных теплообменников или путем регулирования подачи холодильного агента в испаритель.
Эффективность работы машины оценивается ее холодильным коэффициентом и холодопроизводительностью, которые зависят от типа и конструкции установки, вида и свойств холодильного агента, конструкции компрессора, а также условий работы. Под условиями работы холодильной машины подразумевают температуру кипения холодильного агента в испарителе
Чем
выше температура кипения t0,
чем ниже температура конденсации паров tK и
температура переохлаждения tп,
тем больше холодопроизводительность
установки. Однако все эти изменения
надо проводить в разумных пределах.
Так, например, понижение температуры
кипения холодильного агента t0 в хладоновой
компрессионной машине с -15 до -30 °С не
повысит, а понизит ее холодопроизводительность
в 2 раза. Это объясняется тем, что с
понижением t0 уменьшаются
давление кипения Ро и удельный
вес паров, поступающих в компрессор. В
результате снижается производительность
компрессора. Следовательно, без
необходимости не нужно переводить
холодильную машину на работу с более
низкой температурой кипения.Многоступенчатые холодильные машины.
Одноступенчатые
компрессорные машины применяют при Рк/Р0 ≤ 9, что
соответствует температуре кипения -20
°С и конденсации 30 0С.
При больших значениях отношения давлений
холодопроизводительность снижается,
поэтому вместо одноступенчатых применяют
двух-,трехступенчатые и каскадные
холодильные машины.
Кроме того, при
больших значениях отношения Рк/Р0 температура
пара в конце сжатия в одноступенчатой
машине чрезмерно высока, что приводит
к потере маслом смазочных свойств, его
самовозгоранию, повышению износа
деталей компрессора.Переход к
многоступенчатому сжатию обусловлен
и необходимостью соблюдения условий
прочности, так как по расчетам разность
давлений
На каждой ступени отношение
давления нагнетания к давлению всасывания
меньше, чем Рк/Р0 для полного
цикла данной машины. В схемах с
многократным дросселированием
промежуточное охлаждение между ступенями
сжатия может быть полным и неполным
.Неполное промежуточное охлаждение
осуществляется водой. В этом случае температура
сжатого пара после цилиндра низкого
давления (ЦНД) — процесс 1—2
— снижается
в водяном межступенчатом холодильнике I до
состояния 3′ сухого
перегретого пара, а затем пар поступает
в цилиндр высокого давления (ЦВД).
Состояние 4′ на S—T диаграмме
(рис. 5) соответствует состоянию пара
после сжатия в ЦВД в двухступенчатой
холодильной машине без промежуточного
отбора пара.Промежуточный
отбор пара осуществляется из промежуточного
сосуда II,
в который поступает парожидкостная
смесь после первого дросселирования
в РВ1. Жидкость
на РВ1подается
из конденсатора III при давлении
конденсации Рк, соответствующем
давлению пара в ЦВД, и снижается после
дросселирования до промежуточного
давления Р’o (см.
рис. 5)
Рис. 5. Цикл многоступенчатой парокомпрессионной машины
и соответствующей температуры T0‘.
Сухой
насыщенный пар из промежуточного сосуда
(состояние 3)
(рис.5) поступает
в ЦВД. В результате смешивания сухого
насыщенного и перегретого паров после
холодильника всасываемый в ЦВД пар
переходит в состояние 3″, а после
сжатия — в 4″ (процесс 3″—4″)(см.
рис. 5). Жидкость из промежуточного
сосуда используется для кипения в
испарителе V (рис.4) при
более низкой температуре То и давлении P»0 после
вторичного дросселирования в РВ2, но может
использоваться и для кипения в испарителе IV при
более высокой температуре кипения Т»о и давлении P’0 в цикле после
первого дросселирования в РВ1. Из испарителя IV сухой
насыщенный пар (точка 3)
выходит в том же состоянии, что и из
промежуточного сосуда.
При полном
промежуточном охлаждении состояние
рабочего тела перед всасыванием в
компрессор более высокой ступени
соответствует состоянию сухого
насыщенного пара.Сжатый в ЦНД пар после
межступенчатого водяного холодильника
(точка 3′, рис.
4,б) поступает
на доохлаждение в промежуточный сосуд II,
где приходит в состояние насыщенного
пара (точка 3, рис. 5). Из
промежуточного сосуда сухой насыщенный
пар отсасывается в ЦВД. При наличии
испарителя IV из него в
ЦВД также поступает сухой насыщенный
пар. Процесс сжатия пара в ЦВД
характеризуется линией 3—4 (см. рис. 5),
температура конца сжатия в этом случае
более низкая, чем при других двухступенчатых
схемах.Через разные элементы
многоступенчатых схем с промежуточным
отбором пара циркулирует неодинаковое
количество вещества. Поэтому массовые
потоки в элементах многоступенчатых
машин при их расчетеотносят к 1 кг
рабочего тела, проходящего через
низкотемпературный испаритель.
Для
получения очень низких температур
применения одного рабочего теланедостаточно
из-за давлений кипения рабочего тела,
близких к глубокому вакууму, затвердевания
его при низкой температуре кипения в
испарителе и по другим причинам. В этих
случаях приходится использовать
каскадные
холодильные машины,
в каждой ступени которых применяют
свое рабочее тело. При этом испаритель
каждой следующей ступени является
конденсатором предыдущей. Холодильный
коэффициент цикла холодильной машины,
который называют теоретическим,
составляет примерно 80 % холодильного
коэффициента идеального цикла Карно
при тех же значениях Тк и То.
Холодильный коэффициент реального цикла холодильной машины, в свою очередь, еще меньше из-за объемных и энергетических потерь.
Цикл двухступенчатой парокомпрессионной холодильной машины
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ
Индивидуальное задание №2
по дисциплине
“Теплофизические основы низкотемпературной техники”
на тему:
“Расчет цикла двухступенчатой парокомпрессионной холодильной машины ”
Выполнил Картавый В.
В.
Группа Х-51
Вариант 01
Проверил Олада Е.Н.
Сумы 2008
Содержание
1. Исходные данные……………………………………………………………………….. 3
1.1 Задание…………………………………………………………………………………….. 3
1.2 Выбор дополнительных данных для расчета циклов……………………. 3
1.3 Исходные данные для проведения расчетов………………………………… 3
2. Расчет параметров цикла двухступенчатой холодильной машины со змеевиковым промежуточным сосудом…………………………………………… 4
3.
Расчет
параметров цикла двухступенчатой хладоновой машины с теплообменниками…………………………………………………………………………. 8
4. Расчет параметров цикла холодильной машины с двумя испарителями……………………………………………………………………………….. 13
5. Результаты расчета……………………………………………………………………. 17
Список использованной литературы………………………………………………. 18
1. Исходные данные
1.1 Задание
В ходе выполнения данной индивидуальной работы необходимо выполнить расчет цикла двухступенчатой парокомпрессионной холодильной машины по схемам, представленным на рисунках 1, 2 и З.
Описание схем представлено в главе 4 [1]. При оформлении работы каждая схема дополняется представлением цикла в T,s — и i,р — диаграмме.
Исходные данные для выполнения индивидуального
задания приведены в таблице 1 методических указаний к выполнению
индивидуального задания.
1.2 Выбор дополнительных данных для расчета циклов
По циклу схемы I температура жидкого хладагента после выхода из змеевика принимается на 5К выше, чем температура жидкости в промсосуде. Температура паров хладагента после межступенчатого теплообменника по всем трем схемам принимается из условия .
По циклу схемы 2 состояние хладагента в точке 7 определяется из теплового баланса парожидкостного теплообменника, при этом точка 12 находится на правой пограничной кривой (из испарителя выходит сухой насыщенный пар). По этому же циклу состояние в точке 8 определяется недорекуперацией на холодном конце жидкостного теплообменника .
По циклу схемы 3 состояние хладагента после испарителя на промежуточном давлении (Ипр) соответствует сухому насыщенному пару, точка 5 лежит на правой пограничной кривой.
1.3 Исходные данные для проведения расчетов
Холодопроизводительности: ; .
Расчетные температуры: ; ; ; (схема 2).
2. Расчет параметров цикла двухступенчатой холодильной машины со змеевиковым промежуточным сосудом
Рис.
1 Схема двухступенчатой ПКХМ со змеевиковым
промежуточным сосудом
Рис 1.1 Цикл двухступенчатой ПКХМ со змеевиковым промежуточным сосудом в р,i– диаграмме
Рис 1.2 Цикл двухступенчатой ПКХМ со змеевиковым промежуточным сосудом в T,s– диаграмме
В p,i – диаграмме для аммиака (R717) находим параметры узловых точек цикла двухступенчатой ПКХМ со змеевиковым промежуточным сосудом и сводим в таблицу.
Таблица 1
Параметры | Точки | |||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||
t,°С | -30 | 54 | 35 | -6 | 93 | 35 | -6 | -6 | -1 | -35 | ||||
р, МПа | 0,093 | 0,354 | 0,354 | 0,354 | 1,35 | 1,35 | 0,354 | 0,354 | 1,35 | 0,093 | ||||
i, кДж/кг | 1426 | 1598 | 1556 | 1453 | 1653 | 363 | 363 | 172 | 196 | 196 | ||||
v, м3/кг | 1,243 | — | — | 0,365 | — | — ■uiiim’U ii | — | — | — | — | ||||
По циклу схемы температура жидкого хладагента после выхода со змеевика принимается на 5 К выше, чем в промежуточном сосуде:
Температура паров хладагента после межступенчатого теплообменника принимается:
Промежуточное давление
Массовый расход рабочего вещества I ступени
Массовый расход рабочего
вещества II ступени определяется из теплового
баланса промежуточного сосуда (на рис.
1 контур «а»)
Удельная нагрузка на межступенчатый теплообменник
Удельная нагрузка на конденсатор
Объемная производительность I ступени компрессора по условиям всасывания
Объемная производительность II ступени компрессора по условиям всасывания
Теоретическая мощность I ступени компрессора
Теоретическая мощность II ступени компрессора
Полная тепловая нагрузка на межступенчатый теплообменник
Полная тепловая нагрузка на конденсатор
Теоретический холодильный коэффициент
3. Расчет параметров цикла двухступенчатой хладоновой машины с теплообменниками
Рис.2 Схема двухступенчатой хладоновой холодильной машины с теплообменниками
Рис.
2.1 Цикл двухступенчатой хладоновой холодильной
машины с теплообменниками в p,i — диаграмме
Рис. 2.2 Цикл двухступенчатой хладоновой холодильной машины с теплообменниками в T,s — диаграмме
В p,i – диаграмме для фреона R22 находим параметры узловых точек цикла двухступенчатой хладоновой холодильной машины с теплообменниками и с водим в таблицу.
Таблица 2
Система сжатия пара | Цикл сжатия
Парокомпрессионному холодильному циклу уже почти 200 лет, но, похоже, он не готов покинуть сцену в ближайшее время. Хотя некоторые считают этот метод экологически вредным и неэффективным, цикл по-прежнему применим в промышленной сфере. Заводы по производству природного газа, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, а также большинство процессов производства продуктов питания и напитков являются одними из промышленных предприятий, в которых используются холодильные системы с компрессией пара.
Какова отличительная черта этих систем? Простейшим объяснением этой системы является работающая в обратном направлении тепловая машина, технически называемая реверсивной машиной Карно. Другими словами, это передача тепла от холодного резервуара к горячему. Постановление Клаузиуса о втором законе термодинамики гласит: «Невозможно сконструировать устройство, которое работает в цикле и не производит никакого эффекта, кроме передачи тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой». Поскольку цикл сжатия пара противоречит второму закону термодинамики, для осуществления переноса необходима некоторая работа.
Почему мы используем термин «сжатие»?
Парокомпрессионный холодильный цикл включает четыре компонента: компрессор , конденсатор, расширительный клапан/дроссельный клапан и испаритель. Это процесс сжатия, целью которого является повышение давления хладагента, вытекающего из испарителя.
Хладагент высокого давления проходит через конденсатор/теплообменник, прежде чем достичь начального низкого давления и вернуться в испаритель. Более подробное объяснение шагов приведено ниже.
Шаг 1: Сжатие
Хладагент (например, R-717) поступает в компрессор при низкой температуре и низком давлении. Он находится в газообразном состоянии. Здесь происходит сжатие для повышения температуры и давления хладагента. Хладагент выходит из компрессора и поступает в конденсатор. Поскольку этот процесс требует работы, можно использовать электродвигатель. Сами компрессоры могут быть спиральными, винтовыми, центробежными или поршневыми.
Этап 2: Конденсация
Конденсатор представляет собой теплообменник. Тепло передается от хладагента потоку воды. Эта вода поступает в градирню для охлаждения в случае конденсации с водяным охлаждением. Обратите внимание, что эту роль также могут играть методы охлаждения морской водой и воздухом.
Когда хладагент проходит через конденсатор, он находится под постоянным давлением. Нельзя игнорировать безопасность и производительность конденсатора. В частности, контроль давления имеет первостепенное значение с точки зрения безопасности и эффективности. Существует несколько устройств контроля давления, отвечающих этому требованию
Этап 3: Дросселирование и расширение
Когда хладагент попадает в дроссельный клапан, он расширяется и сбрасывает давление. Следовательно, на этом этапе температура падает. Из-за этих изменений хладагент выходит из дроссельной заслонки в виде парожидкостной смеси, обычно в пропорциях около 75 % и 25 % соответственно. Дроссельные клапаны играют две важные роли в цикле сжатия пара. Во-первых, они поддерживают перепад давления между сторонами низкого и высокого давления. Во-вторых, они контролируют количество жидкого хладагента, поступающего в испаритель.
Этап 4: Испарение
На этом этапе парокомпрессионного холодильного цикла хладагент имеет более низкую температуру, чем окружающая среда.
Поэтому испаряется и поглощает скрытую теплоту парообразования . Отбор тепла из хладагента происходит при низком давлении и температуре. Эффект всасывания компрессора помогает поддерживать низкое давление. На рынке существуют различные версии испарителей, но основными классификациями являются жидкостное охлаждение и воздушное охлаждение, в зависимости от того, охлаждают ли они жидкость или воздух соответственно.
Рис. 1: Схематическое изображение этапов
Проблемы в цикле сжатия пара
Коэффициент производительности (COP) выражает эффективность этого цикла. Зная, что целью холодильника является отвод тепла и что этот процесс требует работы, КПД цикла принимает вид: Где «h» — энтальпия в системе. Некоторые проблемы парокомпрессионного холодильного цикла, которые могут повлиять на это значение:
Утечка/отказ компрессора
Выход из строя промышленного холодильного компрессора может дорого обойтись компании и нанести ущерб репутации производителя.
Часто производители разбирают возвращенные компрессоры в поисках неисправностей. За годы исследований были выявлены некоторые распространенные причины отказа компрессора, в том числе проблемы со смазкой, перегрев, заклинивание, обратное захлебывание и загрязнение .
Загрязнение – испаритель и конденсатор
Загрязнение – это любой изолятор, препятствующий переходу между водой и хладагентом. Это может быть результатом роста водорослей, осаждения, образования накипи или слизи. Поскольку эта проблема увеличивает давление напора, это может привести к увеличению потребления энергии компрессором. Какова наилучшая практика? Содержите поверхность испарителя и трубы конденсатора в чистоте . Методы очистки воды должны быть на точке, чтобы держать эту проблему в страхе.
Охлаждение двигателя
Двигатель является самым большим потребителем энергии в цикле сжатия пара . В большинстве случаев эффективность этого устройства падает из-за проблем с охлаждением.
К этому могут привести многие проблемы: засоренные воздушные фильтры, грязные воздушные каналы и т. д. Регулярная проверка журналов чиллера должна выявить любую аномалию, особенно сравнение между силой тока и напряжением.
Ограничение жидкостной линии
Если вы специалист по холодильному оборудованию и столкнулись с низким давлением в испарителе, одной из областей, которую необходимо проверить, является жидкостная линия , в частности, на наличие любых ограничений. Многие другие симптомы могут указывать на проблему, влияющую на энтальпию системы, как показано в следующих примерах:
- Аномально высокая температура нагнетания
- Низкое потребление тока
- Высокий перегрев
- Низкое давление конденсации
- Локальный заморозок, близкий к ограничению
- Пузырьки в смотровом стекле
При коммерческом охлаждении перекрытие линии жидкости может снизить охлаждающую способность системы на 50 %.
Диагностика этой проблемы не должна быть сложной, так как опытный специалист может сказать, что что-то не так, просто проверив историю системы или проверив визуально. Если вы не знакомы с системой, вам может потребоваться провести несколько тестов, чтобы определить проблему. Первый – это тест на перепад температуры, который проводится во всех точках, где может развиться ограничение. Вы также можете выполнить тест замораживания , если поиск точной точки становится проблематичным. Этот тест пригодится, если вы подозреваете несколько компонентов, таких как испаритель, питающие трубы и дозирующее устройство. Тепловизионное изображение должно быть наиболее передовым и надежным методом определения засорения жидкостной линии. Это дает результаты в режиме реального времени, которые помогают вам определить проблему, о чем свидетельствуют изменения температуры.
Понимание цикла сжатия пара — важный шаг на пути к решению общих проблем промышленного охлаждения.
Все компоненты, участвующие в цикле, могут полностью нарушить эффективность или общую функциональность системы. ARANER может помочь вам определить возможности модернизации вашего парокомпрессионного холодильного цикла. Процесс включает в себя оценку текущего состояния системы и возможных возможностей улучшения. Другие возможные подходы к улучшению вашей системы включают установку высокоэффективных компонентов системы, модернизацию градирни. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать об этих и других решениях для промышленного охлаждения.
Обзор технологии абсорбционных чиллеров малой мощности
Новая научная статья, опубликованная в июле, дает читателям обзор современных абсорбционных чиллеров с холодопроизводительностью менее 50 кВт. Документ под названием Обзор маломощных одноступенчатых абсорбционных систем непрерывного действия, работающих на бинарных рабочих жидкостях для охлаждения: теоретический, экспериментальный и коммерческий циклы , был написан тремя исследователями, работающими в Университете Савойя-Монблан во Франции.
Они проанализировали и сравнили чиллеры, использующие для охлаждения аммиак, воду или другие вещества, уделив особое внимание взаимодействию между некоторыми хладагентами и абсорбентами.
Фото: Солнечная система охлаждения на крыше офисного здания в Австрии (любезно предоставлено Риккардо Баттисти)
«Абсорбционные системы охлаждения все еще дороже, чем обычные парокомпрессионные системы. Тем не менее, они будут иметь большое значение в ближайшем будущем, поскольку эксплуатационные расходы будут низкими, если они будут работать на возобновляемых источниках энергии или отработанном тепле», — объясняют исследователи во введении к своей статье, добавляя, что «основное преимущество абсорбционных устройств перед другими источниками тепла — технологии принудительного охлаждения, такие как адсорбционные, осушительные или эжекторные системы, заключается в их более высоком коэффициенте полезного действия (КПД)». При абсорбционном охлаждении хладагент поглощается другой жидкостью, тогда как при адсорбционном охлаждении хладагент прилипает к твердой поверхности.
Имеющиеся в продаже чиллеры, использующие воду и бромид лития
После описания ряда прототипов и стадии их разработки в документе приводится список маломощных абсорбционных чиллеров, в которых в качестве хладагента используется вода, а в качестве абсорбента — бромид лития ( H 2 O-LiBr), а также их характеристики (см. таблицу ниже).
Чиллеры бывают различной мощности, некоторые из них имеют холодопроизводительность всего в несколько киловатт, что делает их пригодными для использования в небольших жилых помещениях. Что касается значений COP, указанных в каталоге продукции, то они находятся в диапазоне от 0,6 до чуть более 0,8.
Покупатели должны обращать внимание на температуру источника питания на входе чиллера при номинальных условиях, так как она напрямую влияет на эффективность любой солнечной тепловой установки, подключенной к холодильному агрегату. Большинство систем по-прежнему работают при относительно высоких температурах, около 90 °C; только два продукта имеют рабочую температуру ниже 80 °C.
Производитель | Продукт | Холодопроизводительность (кВт) ) | Радиатор | Температура подачи (°C) | Температура охлажденной воды ( °C) | COP |
| EAW (Германия ) | Wegracal Maral 1 или Maral 2 | 15 или 30 | Вода | 86 | 9 | 0,75 |
| Huineng (Китай) | RXZ-11 | 11 | Вода 9013 6 | 90 | 10 | 0,65 |
| Huineng (Китай) | RXZ-23 | 23 | Вода | 90 | 10 | 0,68 |
| Хуэйнэн (Китай) | RXZ-35 | 35 | Вода | 90 | 9 0132 10 | 0,7 |
| Purix (Дания) | A25 | 2,5 9 0009 | Воздух | 80 | 13 | 0,81 | Thermax (Индия) | LT 0,5 или LT 1 | 17,5 или 35 | Вода | 90 | 7 | 0,66 |
| Yazaki (Япония) | WFC-SC5 или WFC-SC10 | 17,6 или 35,2 | Вода | 88 | 7 | 0,7 901 36 |
Технические характеристики выбранного H 2 Абсорбционные охладители O-LiBr, указанные в каталогах продукции
Источник: A.
Altamirano et al. (2019). Обзор маломощных одноступенчатых абсорбционных систем непрерывного действия, работающих на бинарных рабочих жидкостях для охлаждения. Международный журнал холодильников .
В другой таблице в документе показаны результаты мониторинга некоторых абсорбционных чиллеров, имеющихся в продаже. «Тестирование показало, что большинство систем не достигают мощности охлаждения, указанной в каталогах продукции. В некоторых случаях мощность была ниже на 10–25 %», — пишут в конце авторы статьи.
Множество вариантов сочетания рабочих жидкостей
В другом ключевом разделе статьи авторы сравнивают различные сочетания рабочих жидкостей. Каждая из этих пар хладагентов и абсорбентов имеет свои преимущества и недостатки. Оба они были обобщены авторами в таблице, которая включает коммерчески доступные жидкости и продукты, находящиеся в стадии разработки. Далее будут перечислены только жидкости, имеющиеся в настоящее время в продаже.
Хладагент | Преимущества и недостатки | Абсорбент 900 09 | Преимущества | Недостатки |
| NH 3 90 136 | + Высокая энтальпия испарения + Охлаждение ниже 0 °C + Умеренное давление – Токсично – Взрывоопасно в замкнутом пространстве | H 2 O | + Хорошо задокументированные свойства и совместимость материалов + Не кристаллизуется | – Требуется выпрямитель – КПД ниже, чем у систем на водной основе с LiBr 9 0002 – Раствор щелочной и едкий |
| H 2 O | + Высокая энтальпия испарения + Доступен в изобилии + Недорогой + Экологичный – Охлаждение только выше 0 °C – Вакуумный | LiBr | + Хорошо задокументированные свойства и совместимость материалов + Высокая чистота паров хладагента + Более высокий КПД по сравнению с системами Nh4-h3O | – Высокая вязкость – May cor ехал – может кристаллизоваться |
Коммерчески доступные комбинации рабочих жидкостей, используемые в одноступенчатых абсорбционных чиллерах
Источник: A.