Основные зависимости
На основании теории теплоиспользующих машин (глава 19) запишем основные уравнения для абсорбционных холодильных машин и тепловых насосов как понижающих термотраснформаторов.
Термодинамическая эффективность теоретической абсорбционной холодильной машины определяется как
Т - Т Т
COpmeop = я --- _ £2.1)
Т Т - Т
Гор ср хол
Тепловой баланс абсорбционной машины записывается в виде
Величина WH для всех типов абсорбционных машин мала, поэтому ее не учитывают на этапе термодинамического анализа, а также проектного анализа и оптимизации. Величина работы насоса не превышает 1-2% эквивалентной величины тепла, затраченного на обогрев генератора Qr, поэтому с достаточной точностью для расчетов можно принять WH - (0,01...0,02) Qr.
Поскольку через разные элементы абсорбционной машины циркулирует раствор различной концентрации, то необходимо ввести этот факт в термодинамический анализ. Для этого необходимо рассмотреть материальный баланс генератора и абсорбера.
Примем, что в абсорбционной машине циркулирует R условных кг крепкого раствора с концентрацией XR и D условных кг пара агента концентрацией XD. Тогда, в общем виде, можно записать
RXr={R-D)Xa+DXd. (22.3)
На каждый кг пара, образовавшегося в испарителе, в генератор поступает/ кг/кг крепкого раствора
(224)
D XR-XA
В абсорбер на каждый кг вошедшего из испарителя пара D поступает (f~l), кг/кг слабого раствора
= . (22.5)
D XR-XA
Знаменатель дроби в ур.(22.4) и (22.5) называется зоной дегазации и указывает на движущую силу[70] процесса абсорбции и генерации
AX = Xr - Ха. (22.6)
При различном сочетании исходных данных для создания схемно-циклового решения абсорбционной машины величина АХ может принимать следующие значения:
• АХ>0, но не менее 5...6%, что считается предельно возможным для практической реализации простейшего цикла одноступенчатой абсорбционной машины. Этот случай соответствует/^ 16... 17;
• AX=Q(f=°o);
• ЛХ<0.
При нулевом и отрицательном значении зоны дегазации цикл абсорбционной машины не осуществим даже теоретически.
Таким образом величина кратности циркуляции крепкого раствора (ур.(22.4)) является показателем эффективности схемно - циклового решения любой абсорбционной машины.
Еще на заре изучения абсорбционных машин был получен вывод о том, что для создания работоспособной машины с известным схемным решением только два температурных уровня из трех (Тгор, Тср и Тхол) могут выбираться произвольно, а третий всегда является функцией любых двух. Температурный уровень отвода тепла абсорбции и конденсации соответствует Тср и определяется природными условиями, поэтому изменять его произвольно невозможно. Температурный уровень производства холода Тхол определяется технологическим режимом в охлаждаемом объекте, поэтому он также не подлежит изменению. Таким образом только температурный уровень греющего источника Тгор может быть изменен. На рис.22.2 приведена поверхность, демонстрирующая диапазон выбора Тгор для одноступенчатой абсорбционной холодильной машины, использующей смесь NH3-H20. Для всех вариантов соединения Тгор, Тср и Тхо/п лежащих на поверхности АХ=0, выше поверхности АХ>5.. .6%.
1Г" |
Если при создании абсорбционной машины все три температурных уровня Тгор, Тср, Тхол известны и не могут быть изменены, однако они соответствуют условию АХ<О (для рассматриваемого схемного решения), то необходимо найти новое схемно-цикловое решение, для которого величина АХ>5...6%.
Tropic
Рис.22.2. Поверхность (АХ=0), ограничивающая выбор Тгор для простейшей абсорбционной холодильной машины на смеси МН3-Н20
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что исходными данными для создания абсорбционной машины являются: Тг0р> Тср и Тхол, смесь «агент-абсорбент» и схемное решение.