Методы условного разделения схемы
Идеальный цикл абсорбционной машины представляет соединение процессов двух циклов Карно в единый цикл Карно-Карно в виде замкнутой ломаной линии в форме цифры «8» (рис.22.1д). Для проведения термодинамического анализа существует два метода условного разделения цикла (и схемы) машины - рис.22.4.
Способ 1 является «старым», который использовали основоположники термодинамического анализа абсорбционных машин - Ф. Бошнякович, В. Нибергалл и Г. Стирлин.
Абсорбционную машину условно представляют состоящей из (рис.22.3а):
• термохимического компрессора - объединения генератора, абсорбера, дроссельного вентиля и насоса, а также любых вспомогательных элементов на линиях крепкого и слабого растворов;
• основного процесса — объединения конденсатора, дроссельного вентиля, испарителя, а также вспомогательных элементов на линии агента.
Такое разделение подразумевает, что схемно-цикловое решение термохимического компрессора можег развиваться вне зависимости от схемно-циклового решения основного процесса и наоборот. В основе этого метода лежит полная аналогия абсорбционных машин с компрессорными, где выбор типа и конструктивного решения компрессора не зависит от типа и конструктивного выполнения испарителя и конденсатора.
Таким образом, при разделении цикла-образца Карно-Карно для анализа абсорбционной машины на «термохимический компрессор» и «основной процесс», в функции термохимического компрессора входит осуществление процессов генерации, абсорбции, сжатия крепкого раствора, расширения слабого раствора, а также сжатие агента; в функции основного процесса - процессы конденсации, расширения и кипения агента.
Способ 2. С точки зрения эксергетического анализа генератор и абсорбер относятся к элементам, в которых происходит изменение физической и химической эксергии материальных потоков рабочего
вещества, в то время как в конденсаторе и испарителе претерпевает изменение только физическая эксергия.
Таким образом возникла необходимость в расчете химической эксергии, что повлекло за собой новый подход к условному разделению абсорбционной машины на части (рис.22.3б):
• разделитель - объединение генератора и конденсатора. При этом под процессом разделения подразумевается выпаривание агента из смеси «агент-абсорбент». Давление в генераторе и конденсаторе одинаковое рг=рк, однако температурные уровни источников тепла для этих элементов различные (процесса генерации - Тгор, процесса конденсации - Тср), что позволяет трактовать «разделить» как силовой (энергетический) контур в составе абсорбционной машины;
Тср |
Тхол |
А) |
• смеситель - объединение абсорбера и испарителя. Под процессом смешения подразумевается абсорбция пара агента абсорбен-
" разделитель' Ъг "термохимический компрессор' "смеситель" |
—б-;э
Тхол
Рис.22.4. Методы разделения схемы и цикла абсорбционной машины для термодинамического анализа: а) «термохимический компрессор» (— — - ) и «основной процесс» ( ); б) «разделитель» (— — - ) «смеситель» ( )
Том. Давление в абсорбере и испарителе одинаковое рл-ро, однако температурные уровни источников тепла для этих элементов различные (процесса абсорбции - Тср, процесса кипения - ТХОД), что позволяет трактовать «смеситель» как холодильный контур в составе абсорбционной машины. Процесс абсорбции можно рассматривать как частный случай конденсации.
Видно, при процессы сжатия и расширения не принимают участия в анализе, т. е. абсорбционная машина рассматривается как набор двух теплообменных (конденсатор и испаритель) и двух тепломассообменных (генератор и абсорбер) аппаратов. Такой подход использован в исследованиях Н. Эбера, П. ЛеГоффа, Г. Алефельда и Р. Радемахара.
При разделении абсорбционной машины на «термохимический компрессор» и «основной процесс» изменение химической эксергии происходит только в элементах термохимического компрессора, а при разделении на «смеситель» и «разделитель» изменение химической эксергии имеет место как в «смесителе», так и в «разделителе».
Некоторая абстрактность способа 2 компенсируется наглядностью проведения эксергетического анализа с использованием графического метода эксергетических балансов, предложенного П. Ле Гоффом (глава 5).