разное

Ступенчатые абсорбция и генерация

Стремление увеличить концентрацию крепкого раствора по­буждает изыскивать средства для возможного понижения темпера­туры конца абсорбции, например:

• применять ступенчатую абсорбцию (рПА>Р(п1)л) при Тср~ const. Преимущество последовательной абсорбции заключается в возмож­ности насыщенный крепкий раствор при самом низком давлении абсорбции (соответствующем давлению кипения в испарителе) допол­нительно насыщать при повышенных давлениях, используя при ох­лаждении всех абсорберов окружающую среду одного темпера­турного уровня;

• применять ступенчатую абсорбцию (рпА=р(п1л) и использовать для охлаждения «-абсорбера часть полезной холодопроизводи­тельности. По этому принципу работает система «каскад», специально разработанная для производства холода в абсорбционных машинах на уровне Тхол= -70.. .-50°С.

Уменьшить концентрацию слабого раствора в генераторе возможно использованием ступенчатой генерации (рпг<р(п1)л) при Тгор ~const. Процесс ступенчатой генерации аналогичен ступенчатой абсорбции. При последовательной генерации появляется возможность из слабого раствора, находящегося при самом высоком давлении генерации (соответствующем рк) дополнительно выпаривать агент при пониженных давлениях генерации, используя греющий источник с одним и тем же температурным уровнем.

Ступенчатая генерация применяется в тех случаях, когда ограничен температурный диапазон греющего теплоносителя (малая разность между температурами входящего и выходящего греющего теплоносителя из генератора).

Проведение ступенчатой абсорбции и генерации позволяет расширить зону дегазации термохимического компрессора и, тем самым, снизить расход греющего теплоносителя и охлаждающей среды на функционирование абсорбционной машины. На практике нашли широкое применение оба типа ступенчатых процессов вне зависимости от используемой смеси «агент-абсорбент». В качестве примера на рис.22.15 представлен цикл термохимического компрес­сора абсорбционной машины с четырьмя ступенями генерации и абсорбции. Для такого цикла величина действительной зоны дегазации составит AX=XR - ХА'

Рассмотрим методику определения основных характеристик абсорбционной машины при использовании последовательно уста­новленных абсорберов. Для этого была предложена обобщенная схема абсорбционной машины и ее цикл (рис.22.16). Для расчета сделаем предположение, что энтальпия паров агента (точка 8) - величина постоянная, несмотря на различные уровни давлений в испарителях, т. е. 8i = 8п - 8Ш = 8[у. Допущение является абсолютно корректным, так как схема абсорбционной машины может быть усложнена систе­мой А-РТО на каждой линии агента до соответствующего п-го ДВ и после соответствующего п-го И.

На основе теплового баланса п-го абсорбера запишем

QAn = (f - 1 )( К - Кп ) + xn(hd - К h (22.28)

Количество паров агента, поглощаемое в п-ой ступени абсорбции

Хп = / + гл. (22.29)

Количество паров агента, образовавшихся при дросселировании до ti­ro уровня производства холода

Z" - (hjn'i} - hj )(hna; - hn^y'v - V + x" + ... + *"-")]. (22.30)

Количество жидкого агента, используемое для производства холода на соответствующем п-ом уровне

Уп = q0n (іhnap" - hЖПУ* , (22.31)

Где

Ha - энтальпия раствора на входе в п-ый абсорбер; hr - энтальпия раст­вора на выходе из л-го абсорбера; hd - энтальпия паров, поступающих в и-ый абсорбер; hnapn - энтальпия насыщенного пара при давлении кипения в л-ой ступени производства холода; Ьжп ~ энтальпия насы­щенной жидкости при давлении кипения в л-ой ступени производства холода; qQn - удельная массовая холодопроизводительность испари­теля п-ой ступени.

Суммарное тепло абсорбции может быть минимизировано путем уменьшения необратимых потерь. В этом случае линия про­цесса абсорбции 3г3и-4г4іг3ш-4цг3[\г4іу должна быть превращена в линию, эквидистантную изотерме охлаждающей среды ('Тср) для рассматриваемой л-ой ступени абсорбции. В пределе значение QA может быть равно нулю, т. е. каждая ступень абсорбции может прохо­дить исключительно в зоне адиабатной стабилизации. Естественно, создание такой машины актуально для режима работы «холодильная машина», когда QA является тепловым сбросом.

Соединение в одной машине ступенчатых абсорберов и генераторов встречается редко (рис.22.16) и связано со сложностью в определении взаимосвязи «рабочий режим - схемное решение». В этом случае существуют две взаимообратные задачи:

• если ограничения наложены на греющий источник, то перво­начально разрабатывается и оптимизируется процесс ступенчатой генерации, процесс абсорбции - производная от полученных при расчете генераторов ХА и XR;

• если ограничения наложены на охлаждающую среду, то перво­начально рассматривают процесс абсорбции.

При ступенчатой генерации только один из генераторов оснащен системой «ректификатор-дефлегматор». Давление в этом генераторе всегда соответствует давлению конденсации.

В качестве примера, рассмотрим несколько сложных схем абсорбционных холодильных машин. Первая из них (рис.22.17) была предложена Б. А.Минкусом в 1960-ых годах. Ее особенности:

• производство холода на двух температурных уровнях;

• двухступенчатая абсорбция при Tcp-const\

• трехступенчатая генерация при T20p-const\

• давление в промежуточном генераторе (Г) соответствует рк\

• использование эжектора для циркуляции пара, образовавшего-

Ся в первом (рп>рг) и втором генераторах (рп<Рг), в промежуточный генератор (рг~рк)-

Вторая машина носит название «каскад» и была предложена Б. А.Блиером также в 1960-ых годах (рис.22.18). Особенность схемы заключается в том, что абсорбер А2 охлаждается за счет последо­вательного охлаждения внешней охлаждающей средой и за счет кипения части потока агента при некотором промежуточном давле­нии в змеевике охлаждения абсорбера А2. Далее, образовавшиеся пары агента абсорбируются в абсорбере А1 при промежуточном давлении.