Файл: Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций.pdf

206

ляется к охлаждаемому объекту. Отобрав от него тепло, теплоно­ ситель снова возвращается в испаритель и т.д.

иреимуществами холодильных установок с промежуточным тепло­ носителем являются следующие:

1.Рассольные холодильные установки обладают больной акку­ мулирующей способностью, так как после остановки компрессора рассол продолжает охлаждать объект за счет аккумулированного холода. Благодаря этому возможно производить ремонтные и дру­ гие работы, требующие остановки компрессора на некоторое время.

2.Значительно облегчается регулирование температурного ре­ жима различных охлаждаемых объектов, требующих создания раз­ личных температур.

3.Существенно сокращается емкость заполнения системы до­ рогостоящим холодильным агентом и появляется возможность пере­ дачи холода на расстояние.

Недостатком рассольной системы по сравнению с оистѳмой не­ посредственного охлаждения является необходимость поддержания

более низкой температуры кипения хладагента для достижения той жв температуры охлаждения. Объясняется это тем, что для

теплообмена между теплоносителем и хладагентом требуется допол­ нительный перепад температур. Кроме того, при рассольном охлаж­ дении расходуется дополнительная энергия на работу насоса.

Дагоэлекторные холотгилыта мятштин

Основной частью пароэжекторной машины (рис.II.3) является эжектор, состоящий из сопла 2, камеры смешения 3 и диффузора 4.

Рабочим веществом в эжекторной машине служит водяной пар, образующийся, в котле I и имеющий давление 5 - 6 атм. Из котла пар попадает в сопло 2, где благодаря высокой скорости истече­ ния образует вакуум, обеспечивающий отсос паров в камеру смеше­

ния из испарителя 5. Эжектор может создавать разрежение 3 - 8 мм рт.ст. При таком вакууме в качестве холодильного аген­ та становится возможным использовать обычную воду, температура кипения которой при этих давлениях равна примерно 3°С.

В диффузоре 4, по которому проходит в конденсатор 6 смесь рабочего и отсасывающего паров, происходит снижение их ско­ рости. Давление паров при этом повышается и охлаждающая кон­ денсатор вода превращает их в жидкость. Таким образом, анало­ гично компрессору в компрессионных машинах эжектор обеспечи-

ся расходом тепла, а не затратой механической энергии. Пароэжекторные машины применяют­

ся главным образом для кондиционирования воздуха, где не тре­ буется охлаждения воды ниже І0°С.

Абсорбционные холодильные машины

Действие абсорбционной холодильной пашины основано на термохимических свойствах раствора, состоящего из двух компо­ нентов с резво различными температурами кипения при одинаковом давлении. Компонент, имеющий более низкую температуру кипения, является хладагентом, а компонент с высокой температурой кипе­ ния служит абсорбентом. Последний должен обладать способностью поглощать пары хладагента.

В существующих абсорбционных машинах в качестве рабочих веществ применяются бромистолитиевые и водоаммиачвыѳ растворы. В бромистолитиевых машинах абсорбентом является вода, а хлад­

208

агентом-концентрированный водяной раствор бромистого лития.

В водоаммиачных холодильных машинах в качестве хладагента слу­ жит водоаммиачный раствор, а в качестве абсорбента - вода.

Токсичность и взрывоопасность аммиака ограничивает область применения водоаммиачных абсорбционных машин. Бромистолитиевые холодильные машины намного безопаснее аммиачных, однако ввиду повышенной коррозионной активности раствора бромистого лития требуется применение для их аппаратов специальных материалов.

В состав простейшей абсорбционной холодильной машины,схема которой представлена на рис.II.4, входят: конденсатор I, дрос­ сель на линии хладагента 7, испаритель б, абсорбер 5, генера­ тор 2, дроссель на линии абсорбента 4 и насос 3. Направление движения рабочих веществ на схеме показано стрелками.

Холодильный эффект достигается в испарителе б, в котором sä счет тепла 30 .отбираемого от охлаждаемого объекта, проис­ ходит кипение хладагента, холодные пары хладагента поступают

Рис.IIЛ. Схема абсорбционной холодильной машины:

абсорбере ниже, чем в испарителе, что обеспечивает непрерывный отсос паров.

Процесс абсорбции идет экзотермически с выделением теп­ ла За , которое, нагревая абсорбент, препятствует дальнейшему

209

протеканию процесса растворения в ней хладагента. Поэтому аб­ сорбер 5 обычно охлаждается проточной водой, отводящей выде­ ляющуюся теплоту. Насыщенный хладагентом раствор из абсорбера насосом 3 подается в генератор 2. В генераторе за счет подво­ димого от нагревателя тепла Qr насыщенный раствор нагревается до температуры кипения хладагента. Образовавшиеся теплые пары хладагента направляются в конденсатор 1^ где они сжижаются,от­ давая теплоту конденсации йк охлаждающей среде.

Давление в конденсаторе всегда выне, чем в испарителе, по­ этому конденсат хладагента поступает в испаритель через дрос­ сельный вентиль 7. Раствор абсорбента после выпаривания из него хладагента вновь направляется в абсорбер черег дроссель­ ный вентиль 4. Наличие дросселя 4 объясняется тем, что за счет работы засоса S давление в генераторе 2 выше, чем в абсорбере5.

Таким образом, в абсорбционной холодильной машине перенос тепла fi0 от охлаждаемого объекта к охлаждающей среде осущест­ вляется путем использования тепла нагревателя в генераторе и энергии, затрачиваемой насосом. При этом абсорбер осуществляет как бы всасывающие функции компрессора, а генератор и насос - нагнетательные. Что касается конденсатора, дросселя и испари­ теля, то они, как и в паровой компрессионной холодильной ма­ шине, выполняют свои обычные функции.

Тепловой баланс абсорбционной холодильной машины представ­ ляется равенством

är + S 0 = a * + a «

В этом балансе работа насоса не учтена, так как по сравне­ нию с затратой тепла в генераторе ею можно пренебречь.

Термоэлектрические холодильники

В основе данного способа охлаждения лежит термоэлектриче­ ский эффект, открытый еще в 1834 г. Этот эффект заключается в том, что при прохождении тока через цепь, состоящую из двух разнородных материалов (термопару), один конец спая нагревает­ ся, а другой охлаждается. Попытки использовать термоэлектриче­ ский эффект для получения холода долгое время успеха не имели и только появление полупроводников, имеющих термоэлектродвижу­ щую силу во много раз большую, чем металлы, открыло дорогу

термоэлементам в холодильную технику. Реализация этого открытия осуществлена в институте полупроводников АН СССР им.А.Ф.Иоффе.

Термоэлемент (рис.II.5) состоит из двух разнородных полу­ проводников I и 3, соединенных последовательно медной пластин­ кой 2. При прохождении тока верхний спай охлаждается, а нижний

состоящие из сплавов свинца и теллура, теллура и сурьмы, вис­ мута и теллура и др. Термоэлементы обычно последовательно со­ единяются в батарею.

Полезное тепло Q0 , отводимое термоэлементом от охлажда­ емого объекта, равно разности между количеством тепла, которое поглощает холодный спай ß c„ » и количеством джоулева тепла уменьшающего охлаждающий эффект спая, т.е.

Однако в настоящее время на основе полученных полупровод­ никовых материалов нельзя еще создать крупные холодильные ма­ шины с энергетической эффективностью, близкой к холодильным ма­ шинам других типові

Энергетическая эффективность холодильных машин оценивается по часовой холодопроизводительности Q0 , отнесенной к часово-