Файл: Шемаханов, М. М. Основы термодинамики и кондиционирования рудничной атмосферы учебник.pdf

и направляется в абсорбер 5, где поглощается слабым водоамми­ ачным раствором. Выделяющаяся при этом теплота отводится охлаждающей водой. Слабый водоаммиачный раствор подается в абсорбер из генератора через второй регулирующий вентиль 6, где его давление снижается с рг до pi. Благодаря растворению аммиака в абсорбере образуется крепкий водоаммиачный раствор, который насосом 7 перекачивается в генератор 1. Функцию ком­ прессора в этой схеме выполняют абсорбер и генератор.

Тепловой баланс установки

Абсорбционная установка, работающая по этойсхеме, имеет низкий тепловой коэффициент. Для повышения его и уменьшения расхода охлаждающей воды между генератором и абсорбером устанавливают теплообменник для обмена теплом между крепким и слабым растворами и для переохлаждения жидкого аммиака. В результате затрата тепла в генераторе уменьшается, а в абсор­ бере уменьшается количество отведенного тепла, т. е. снижается расход охлаждающей воды. В генераторе образуется не только пар аммиака, но и водяной пар, содержание которого в смеси, направ­ ляемой в конденсатор, по мере обеднения раствора и повышения

сорбента в растворе.

Например, при р2=Ю кгс/см2 и температуре ^=120°С концен­ трация паров аммиака £= 0,82, т. е. в смеси содержится 18% воды. Выделяющиеся в генераторе водяные пары в конденсаторе пре­ вращаются в воду и поэтому в испарителе холодильный агент испаряется при пониженном давлении. Образовавшаяся вода в конденсаторе и испарителе растворяет аммиак, уменьшая его ко­

7* 179

личество и, следовательно, холодопроизводительность. Для устра­ нения этого устанавливают ректификатор, в котором водоаммиач­ ный пар, выходящий из генератора, охлаждается крепким раство­

ратур охлаждения немного выше 0° (в установках кондициони­ рования и др.), так как вода замерзает при 0°.

Пароэжекторная холодильная установка

В пароэжекторной холодильной установке так же, как и в абсорбционной, происходит затрата не механической, а тепловой энергии. В качестве холодильного агента применяется вода, так как имеет высокую теплоту парообразования и безвредна для че­ ловеческого организма. Кроме того, вода — дешевый холодильный агент. Для получения низких температур необходимо создавать чрезвычайно низкие давления парообразования, при этом удель­ ные объемы пара имеют огромные значения. Например, при тем­ пературе кипения в холодильной машине t = — 10° С необходимо давление р = 0,00294 кгс/см2, а удельный объем и" = 451 м3/кгс; при t ——20° С давление р= 0,00131 кгс/см2 и ц//= 995 м3/кгс. Соз­ дать такие низкие давления поршневыми компрессорами обычных конструкций нельзя, так как при этом он должен иметь слишком большие размеры.

180

Применяя для этой же цели пароструйный эжектор, можно получить простую, надежную и безопасную холодильную установ­ ку, работающую на холодильном агенте — воде. При необходи­ мости получения температуры немного ниже 0°С используют водный раствор поваренной соли или хлористого кальция. Такие установки применяют для кондиционирования воздуха, т. е. когда не требуется очень низких температур.

Схема пароструйного эжектора установки показана на рис. 100. По соплу Лаваля 1 из котла подается рабочий пар давлением обычно 4—6 кгс/см2. Вследствие расширения пара и снижения его давления до pi потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую. В камере смешения 2 рабочий пар, вытекающий из сопла со значительной скоростью (до 1000 м/с), подсасывает из испарителя по трубе 3 пар с низкой температурой (холодный пар). Эта смесь с давлением р'2 поступает в диффузор 4, где в расширяющейся части, вследствие уменьшения скорости движения, давление повышается до р%, которое соответствует давлению в конденсаторе. Общая схема пароэжекторной холодильной уста­ новки показана на рис. 101.

Пар при давлении рг поступает в конденсатор. Одна часть конденсата возвращается в паровой котел, а другая проходит через регулирующий вентиль, где давление и температура рабо­

181

В и х р е в ы е тр уб ы

Охлаждение газа возможно с применением вихревых труб. В 1931 г. югославский инженер Жозеф Раик предложил применить для охлаждения вихревой эффект в трубе. Схема вихревой трубы показана на рис. 102. Воздух (газ), сжатый в компрессоре при тем-

Рис. 102. Схема вихре­ вой трубы

пературе окружающей среды, поступает в сопло 1 и после расши­ рения в нем выходит в трубу с большой скоростью (200—400 м/с). Сопло установлено тангенциально в гладкостенной трубе 2, и по­ ток, выходящий из сопла, образует свободный вихрь (приобретая сложное винтовое движение, в котором угловая скорость вращения мала на периферии и очень велика вблизи оси трубы).

По мере продвижения к дроссельному вентилю эта скорость выравнивается под действием сил трения, но в начальный момент скорость у оси трубы больше, чем в последующие моменты. Из­ быток кинетической энергии передается внешним слоям, которые нагреваются, а внутренние слои при этом охлаждаются. Внеш­ ние нагретые слои газа перемещаются к дроссельному вентилю 3, а холодные внутренние слои — в обратном направлении, к диаф­ рагме 4.

Как показывает опыт, при умеренных давлениях воздуха мож­ но получить холодный поток с температурой ti = — 10-1— 50° С, а горячий с температурой t2= 100-f-130° С.

Вихревые трубы просты по конструкции, но имеют невысокую термодинамическую эффективность, поэтому применять их целе­ сообразно лишь для кратковременной работы, получения холода в малых количествах и при наличии пневматической сети. Вихре­ вые трубы применяют для создания холодных барьеров при буре­ нии скважин и других технологических процессов.

§ 6. ХОЛОДИЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ И АППАРАТЫ ДЛЯ ШАХТНЫХ УСТАНОВОК КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Холодильные компрессоры

Компрессор является одной из главных частей холодильной установки. В холодильной технике применяют поршневые и рота­ ционные компрессоры, а также центробежные, или турбокомпрес-

182

соры. Для шахтных установок кондиционирования используют поршневые и центробежные компрессоры. Центробежные компрес­ соры по сравнению с поршневыми имеют меньшие размеры при той же производительности, и, кроме того, выпускаются более высокой производительности. При установке холодильной машины на поверхности компрессор должен удовлетворять требованиям правил безопасности, действующим для холодильных установок, а при установке в шахте — требованиям правил безопасности, дей­ ствующим на шахтах СССР. При установке машины в шахте следует применять холодильный агент пожаро- и взрывобезопас­ ный, безвредный. Кроме того, необходимо обеспечить пожаро- и взрывобезопасность электродвигателей и электроаппаратуры. Оче­ видно, холодильным агентом в этом случае должна быть группа фреонов. При установке холодильной машины на поверхности можно применять аммиак и другие агенты.

В шахтных условиях требуются машины следующей стандарт­

3) 106— 10-106 ккал/ч для холодильных машин, установленных на поверхности.

Согласно ГОСТ 6492—68 аммиачные и фреоновые поршневые компрессоры имеют следующие условные обозначения: -

ДА — аммиачные двухступенчатые бескрейцкопфные компрессо­ ры (ДАУ — У-образные, ДАУУ— УУ-образные);

ДАО — аммиачные двухступенчатые крейцкопфные горизонталь­ ные с встречным движением поршней (оппозитные);

ДАОН — аммиачные двухступенчатые крейцкопфные горизонталь­ ные с встречным движением поршней (оппозитные) низ­ котемпературные;

Ф — фреоновые одноступенчатые бескрейцкопфные сальнико­ вые компрессоры (ФВ — вертикальные, ФУ — У-образ­ ные), ФУУ— УУ-образные);

Ф БС — фреоновые одноступенчатые бескрейцкопфные бессальни­ ковые (ФВБС — вертикальные, ФУБС — У-образные, ФУУБС — УУ-образные).

Каждому компрессору согласно ГОСТ присвоена определенная марка в соответствии с его размерами и конструкцией. Например, аммиачный вертикальный бескрейцкопфный двухцилиндровый компрессор стандартной холодопроизводительности 100 000 ккал/ч имеет марку АВ100.

183