Схема и принцип работы абсорбционной холодильной машины

Министерство образования и  науки Российской Федерации Государственное  образовательное учреждение Высшего профессионального образования  Санкт-Петербургский Государственный  Университет Сервиса и  Экономики

Институт региональной экономики  и управления

 

 

 

Реферат

 

По дисциплине: Техника  и технология в сфере сервиса

 

на тему: «Схема и принцип работы абсорбционной холодильной машины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012 г.

 

Содержание

Введение ………………………………………………………………..3

1.Схема и  принцип работы абсорбционной холодильной машины…………………………………………………………………………...4

1.2 Холодильный  цикл…………………………………………………………..8

2.Схема и  принцип работы термоэлектрических  холодильников………..10

Заключение……………………………………………………………...12

Список литературы……………………………………………………..13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

      Холодильная машина - устройство, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды. Процессы, происходящие в холодильных машинах, являются частным случаем термодинамических процессов, т. е. таких, в которых происходит последовательное изменение параметров состояния рабочего вещества: температуры, давления, удельного объема, энтальпии. Холодильные машины работают по принципу теплового насоса - отнимают теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой и т. д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело. Холодильные машины используются для получения температур от 10°С до -150°С. Область более низких температур относится к криогенной технике. Работа холодильной машины характеризуется их холодопроизводительностью.

      Первые холодильная машина появились в середине XIX в. Одна из старейших холодильных машин - абсорбционная. Её изобретение и конструктивное оформление связано с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834). Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента метилового эфира и сернистого ангидрида. В 1874 К. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную холодильную машину, которая положила начало холодильному машиностроению.

 

 

 

1.Схема и  принцип работы абсорбционной  холодильной машины.

¹Проблемы энергосбережения в настоящее время имеют важное значение в первую очередь в связи с ограниченностью природных ресурсов, неравномерным их распределением, а также  в связи со всё возрастающим техногенным загрязнением окружающей среды, частью которого являются тепловые сбросы холодильных машин.

Уменьшение вредного влияния на окружающую среду может  быть достигнуто повышением эффективности  холодильных систем как при их создании, так и в процессе эксплуатации.

В области холодильной  техники к энергосберегающим  системам относятся теплоиспользующие  абсорбционные холодильные машины.

Абсорбционные холодильные  машины работают, потребляя энергию  в виде теплоты, причем в ряде случаев  используются, так называемые вторичные тепловые ресурсы, такие, как тепловые сбросы ТЭЦ, тепловые отходы химических предприятий и др.

При выработке холода абсорбционными холодильными машинами, работающими с использованием вторичных  тепловых ресурсов, полностью сберегается тепло, которое в противном случае было бы затрачено на производство электроэнергии, необходимой для привода электродвигателей компрессоров.

Энергосберегающий эффект в виде экономии тепла проявляется  при работе абсорбционных холодильных  машин от незагруженных теплофикационных отборов ТЭЦ. Одним из назначений абсорбционной холодильной машины при этом является получение холодной воды в режиме кондиционирования воздуха.

 

Использование абсорбционных  холодильных машин для кондиционирования  и теплоснабжения дало возможность осуществить их круглогодичную загрузку, упростить системы хладо- и теплоснабжения, создать экономичные, безопасные и малошумные машины.

На уровень эффективности  холодильной машины влияет ряд факторов, непосредственно связанных с  эксплуатацией. С одной стороны, это факторы, обусловленные конструкцией системы (надежность, уровень автоматизации и др.), с другой – ее влияние на окружающую среду.

Эксплуатационные показатели абсорбционной холодильной машины, связанные с надежностью и  уровнем автоматизации, выше, чем у компрессионной, т.к. надежность компрессионной холодильной машины в значительной степени определяется надежностью механического компрессора.

Степень отрицательного влияния абсорбционной холодильной  машины на окружающую среду выявляется в результате анализа факторов, оказывающих вредное воздействие на природу со стороны холодильной техники в целом.

К числу этих факторов относятся: тепловые сбросы, шум и  вибрация, загрязнение воды, утечки холодного агента и масла.

²На рис. 1.2. представлена схема абсорбционной холодильной машины, которая может работать на бинарных смесях, как первого, так и второго типа.

Раствор с большим  содержанием легкокипящего компонента, образующийся в абсорбере, поступает  в насос при давлении кипения, где его давление повышается до давления конденсации. За счет работы насоса к раствору подводится тепло q_и. Концентрация раствора при этом не изменяется. Из-за не сжимаемости жидкости энтальпия раствора до и после насоса остается постоянной.

 

 

 

В рекуперативном теплообменнике раствор подогревается и с измененной концентрацией подается в генератор. В генераторе при подводе тепла q_h от греющего источника раствор кипит, его концентрация по легкокипящему компоненту уменьшается.

В абсорбционной машине, работающей на бинарных смесях первого типа, образующийся пар подвергается очистке в процессе ректификации, происходящей в специально предусмотренной для этого части генератора.

Пар из генератора направляется в конденсатор, где сжимается  при давлении Р_к и отводе тепла конденсации q_к. Затем жидкость дросселируется в регулирующем вентиле РВ-1. При этом давление снижается от Р_к до Р₀. Процесс дросселирования происходит при постоянной энтальпии и концентрации.

 

Холодильный агент переходит  из состояния переохлажденной жидкости в состояние влажного пара и поступает далее в испаритель, где кипит при подводе тепла q_а. Концентрация по легкокипящему компоненту повышается, и на этом цикл замыкается.

Таким образом, можно  считать, что абсорбер является всасывающей  стороной компрессора, а генератор – нагнетательной.

³Уравнение теплового баланса одноступенчатой абсорбционной холодильной машины:

q_h + q₀ + q_и = q_к + q_a + (q_R),

где q_R – тепло, отводимое от пара при очистке его в дефлегматоре при работе абсорбционной холодильной машины на бинарной смеси холодильного типа.

Эффективность работы абсорбционной  холодильной машины оценивается  тепловым коэффициентом

ξ = q₀/q_h

 

Абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ) представляют собой блочные комплектные агрегаты высокой заводской готовности. Холодная вода, получаемая на АБХМ, применяется в системах кондиционирования воздуха, для технологических нужд на предприятиях химической, нефтехимической промышленности и др., при этом АБХМ ориентированы на использование в качестве греющих сред с относительно низкими температурными параметрами.

Водоаммиачные абсорбционные  холодильные машины (АВХМ) применяются  преимущественно в составе технологических  линий. Это машины крупной единичной  мощности, которые используют в качестве греющей среды вторичные тепловые ресурсы и индивидуально привязаны к конкретным условиям производств.

 

1.2.Холодильный  цикл.

    В основе работы холодильников лежит холодильный цикл. Простой паровой цикл механической холодильной машины реализуется с помощью четырех элементов, образующих замкнутый холодильный контур, – компрессора, конденсатора, дроссельного вентиля и испарителя или охладителя (рис. 1).⁴ Пар из испарителя поступает в компрессор и сжимается, вследствие чего его температура повышается. После выхода из компрессора пар, имеющий высокие температуру и давление, поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется. В некоторых конденсаторах используется режим переохлаждения, т.е. дальнейшее охлаждение сконденсировавшейся жидкости ниже ее температуры кипения. Из конденсатора жидкость проходит через дроссельный вентиль. Поскольку температура кипения (насыщения) для данного давления оказывается ниже температуры жидкости, начинается ее интенсивное кипение; при этом часть жидкости испаряется, а температура оставшейся части опускается до равновесной температуры насыщения (тепло жидкости расходуется на ее превращение в пар). Процесс дросселирования иногда называют внутренним охлаждением или самоохлаждением, поскольку в этом процессе температура жидкого хладагента снижается до нужного уровня.     Таким образом, из дроссельного вентиля выходят насыщенная жидкость и насыщенный пар. Насыщенный пар не может эффективно отводить тепло, поэтому он перепускается мимо испарителя и подается прямо на вход компрессора. Между дросселем и испарителем установлен сепаратор, в котором пар и жидкость разделяются.

 

 

Рис. 1. Схема холодильного цикла.

 

 

 

 

 

 

2.Схема  и принцип работы термоэлектрических  холодильников.

     Термоэлектрический холодильник строится на элементах Пельтье, бесшумен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Тем не менее, сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельтье. (Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников.)

       Термоэлектрический холодильник работает на основе эффекта Пельтье, который заключается в выделении или поглощении теплоты при прохождении электрического тока через спай термопары. На рис. 2 схематично показано поперечное сечение такого холодильника объемом 65 дм3, способного поддерживать температуру холодильной камеры на 10° С ниже температуры окружающей среды. В верхней части расположены 72 термоэлемента, обеспечивающие охлаждение, которые потребляют большую часть из 135 Вт электроэнергии, необходимой для работы холодильника. В канале обдува воздухом расположены специальные ребра для лучшего сброса тепла, а в камере установлены пластины для увеличения поверхности теплообмена. Подобные холодильники на судах рассчитаны на хранение шести тонн замороженных или охлажденных продуктов. Промышленность выпускает и другие типы термохолодильников, в частности термостат.

   Термоэлектрические—наиболее перспективные холодильники, в них нет каких-либо вращающихся частей, хладагентов; они надежны в работе. Однако эксплуатационные расходы этих холодильников пока остаются высокими (на уровне абсорбционных холодильников при меньшей емкости). Основное направление в их доработке—это получение высокоэффективных термоэлементов.

Требования к качеству холодильников. По технико-эксплуатационным показателям  холодильники должны соответствовать  требованиям стандарта, как и материалы и покрытия внутренних поверхностей и элементов холодильников, соприкасающихся с пищевыми продуктами, а также теплоизоляционные прокладки. Покрытия холодильников должны быть устойчивыми к истиранию, воздействию пищевых продуктов и кислот, а также моющих средств. Важно, чтобы холодильный агрегат был герметичным и его части выдерживали испытательные давления. Уплотнитель двери должен плотно прилегать к корпусу шкафа по всему контуру при закрытой двери. Необходимо, чтобы полки холодильника лежали на опорах, не качаясь, и выдерживали удельную нагрузку не менее 1764 Па (18 гс/см²).

Исходя из установленного стандартом 15-летнего срока службы холодильников, дверь и ее элементы должны выдерживать  не менее 100000 открываний и закрываний.

Уровень шума, создаваемого компрессионными холодильниками, не должен превышать 45 децибел на расстоянии 1 м от корпуса холодильника.

 

 

 

Рис. 2. Термоэлектрический холодильник (может  быть сделан портативным). 1 – охлаждающие  ребра; 2 – вентилятор; 3 – жалюзи; 4 – термоэлементы; 5 – тепловая изоляция; 6 – холодные пластины.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Действие абсорбционной  холодильной машины основано на простом  принципе: при понижении абсолютного  давления снижается температура  кипения воды.

Абсорбционная холодильная машина по своему устройству значительно отличается от компрессионной. В ней отсутствует компрессор, а кроме хладагента в ее системе циркулирует также жидкость, называемая абсорбентом. Абсорбентом являются жидкости, обладающие хорошей поглотительной способностью хладагента.

В качестве хладагента в абсорбционных машинах обычно используют аммиак, а абсорбентом  для него служит вода. Вследствие хорошей  растворимости аммиака в воде, хладагент и абсорбент находятся  в системе абсорбционной машины в виде водоаммиачного раствора с различной концентрацией в нем аммиака в отдельных частях машины.

Основное преимущество этих машин заключается в возможности  использования для их работы дешевых  источников тепла низкого потенциала, например отработавшего пара, использованной в производстве горячей воды, отходящих газов, низкосортного топлива и др. Это преимущество указывает на целесообразность применения абсорбционных машин, прежде всего на тех производственных предприятиях, которые являются потребителями холода и одновременно имеют дешевые источники тепла. Кроме того, эти машины выгодно применять в районах, которые, не располагая электроэнергией, имеют низкосортное топливо.