Определение температурного режима установки

Расчетные параметра наружного воздуха принимаем из приложения [1] для г. Иркутск.

Температура воздуха по сухому термометру θ₁=17,2 ⁰С;

Относительная влажность воздуха 72%;

По диаграмме h-x определим температуру мокрого термометра °C.

Тогда температура воды на выходе из водоохлаждающего устройства будет определятся:

, °C; (1)

где ∆t – ширина зоны охлаждения в водоохлаждающем устройстве, °С. Принимаем ∆t=5 °С;

η – эффективность воохлаждающего устройства. Примем η=0,85.

°C.

Температура воды на выходе из конденсатора:

,°C; (2)

Принимаем °C. Тогда:

°C.

Температура конденсации аммиака принимается на выше температуры охлаждающей воды при выходе последней из конденсатора:

,°C; (3)

°C.

Давление в конденсаторе определяется по температуре и принятой концентрацией аммиака , .

Давление в генераторе при упрощенных расчетах принимается равным давлению в конденсаторе: .

Низшая температура хладагента, которую необходимо достигнуть в испарителе:

t_о = t_ХН^// – (3…8), °С; (4)

t_о = -20 – 5= -25 °С.

Давление в испарителе определяется при той же концентрации паров и низшей температуре хладагента:

Р₀ =1,546 кгс/см²

Давление в абсорбере принимается равным давлению в испарителе:

Р_а = Р₀ = 1,546 кгс/см².

Высшая температура кипения в генераторе определяется температурой греющего источника tгр с учетом перепада температуры, необходимого для осуществления передачи тепла от греющего теплоносителя раствору в генераторе:

t₂ = t_гр – (7…15), °С; (5)

t₂ = 143 - 8=135°С,

где t_гр = 143°С - температура греющего насыщенного водяного пара (по заданию).

Низшая температура абсорбции, определяющая концентрацию крепкого раствора, зависит от температуры охлаждающе воды и равна:

t₄ = t_В^/ + (5…7), °С; (6)

t₄ = 20 + 5= 25 °С.

Высшая температура в испарителе:

t₈ = t_ХН^/ + (2…5), °С; (7)

t₈ =-15 + 5= -10 °С.

3 Построение холодильного цикла на тепловой диаграмме

Полный цикл абсорбционной холодильной установки в диаграмме представлен на рис.2

Для построения в начале проводят линии кипения и конденсации для давления Р_к = 13,765 кгс/см² в генераторе и конденсаторе, и Р₀ = 1,546 кгс/см² в абсорбере и испарителе. Затем строят изотермы, соответствующие температуре жидкости на выходе из абсорбера t₄=25 °С (точка 4) и высшей температуре раствора в испарителе t₈ = -10 °С (точка 8).

Процессы в генераторе, дефлегматоре и конденсаторе

Параметры жидкой смеси в генераторе соответствуют точке 2, из которой при кипении образуются пары (точка 2'). Эти пары в ректификационной колонне вступают в тепломассообмен с флегмой (параметры точки 1⁰) и крепким раствором (параметры точки 5). Принимаем, что флегма и крепкий раствор имеют одинаковую концентрацию . Пары обогащаются аммиаком и с параметрами точки 1 поступают в дефлегматор, где они частично конденсируются; флегма 1⁰ поступает в ректификационную колонну генератора, где они полностью конденсируются. Процесс идет при постоянной концентрации раствора по линии 1'-6.

Точка 2' характеризует состояние паров, равновесных со слабым раствором в генераторе. находится эта точка следующим образом: из точки 2 проводят вверх вертикаль до пересечения со вспомогательной линией, соответствующей заданному давлению в генераторе Р_г=13,765 кгс/см². Из точки пересечения проводят горизонталь до линии конденсации паров того же давления. Пересечение этих линий дает искомую точку 2' (линия 2-2' представляет собой процесс кипения раствора в генераторе – изобарно-изотермический процесс). Точку 1', характеризующую состояние паров, равновесных крепкому раствору, и точку 1 строят аналогичным образом.

Процесс дросселирования

Жидкость после конденсатора дросселируется до давления Р₀ = 1,546 кгс/см² (процесс изоэнтальпийный), и так как при этом концентрация парожидкостной эмульсии не изменяется, то точка 7, совпадает с точкой 6 и определяет состояние раствора в конце дросселирования. При этом точке 7 соответствует не жидкость, а влажный пар, то есть смесь жидкости (точка 7⁰) и пара (точка 7') при температуре t_к = 40 °С (точка 7' на рис. 2 не показана).

Процесс в испарителе

Жидкость состояния 7⁰ поступает в испаритель, где она кипит при давлении Р₀ = 1,546 кгс/см², при этом ее температура изменяется от t_к = 35 °С до t₈ = -10 °С (точка 8⁰, которой соответствует состояние пара в точке 8'). Так как концентрация парожидкостной эмульсии остается постоянной и равной , то пересечение изотермы влажного пара t₈ = -10 °С с линией в точке 8 определяет параметры смеси после кипения ее в испарителе.

Процессы охлаждения в промежуточном теплообменнике и дросселирования

Жидкий раствор после генератора (точка 2) охлаждается в теплообменнике (точка 3) и дросселируется до давления Р₀ = 1,546 кгс/см², а затем поступает в абсорбер. Точка 3⁰, характеризующая состояние раствора после дросселирования, совпадает с точкой 3, определяющей состояние раствора до дросселирования, но соответствует влажному пару с давлением Р₀ = 1,546 кгс/см² и концентрацией смеси в парожидкостной эмульсии .

Температура точки 3 принимается:

t₃ = t₄ + (10…30), °С; (8)

t₃ = 25 + 20=45 °С.

Процесс абсорбции

Водоаммиачная смесь после перепускного дроссельного вентиля с параметрами, соответствующими точке 3⁰, и влажный пар с концентрацией (точка 8) поступают в абсорбер, где и происходит абсорбция паров аммиака. Теплота абсорбции отводится охлаждающей аппарат водой.

Процесс сжатия жидкости и нагрева в промежуточном теплообменнике

Жидкость из абсорбера с параметрами точки 4 сжимается насосом до давления Р_г=13,765 кгс/см², ее энтальпия не изменяется и точка 4⁰ совпадает с точкой 4. Далее она нагревается в промежуточном теплообменнике до параметров, соответствующих точке 5, и поступает в генератор. Этим замыкается рассмотренный цикл работы абсорбционной установки.

Параметры точек, характеризующие жидкость и соответствующее состояния пара сводятся в таблицу1.

Рисунок 2 – Построение цикла АБХМ на - диаграмме

Таблица 1 – Параметры точек холодильного цикла

Состояние вещества	Номер точки	Темпера- тура t,0С	Давление Р, кгс/см2	Концентрация , кг/кг	Энтальпия кДж/кг
Жидкая фаза, влажный пар
После кипятильника		t2 = 135	Рк =13,765	ξсл = 0,215	439,95
На выходе из абсорбера		t4 = 25	Р0 = 1,546	ξкр = 0,38	-139,5
Слабый раствор после теплооменника		t3 = 45	Рк =13,765	ξсл = 0,215	41,9
На выходе из конденсатора		t6 = 35	Рк =13,765	ξd = 0,94	139,5
После испарителя		t8 = -10	Р0 = 1,546	ξd = 0,94	1047,5
Крепкий раствор после теплообменника		t5 = 89	Р0 =1,546	ξкр = 0,38	167,8
Крепкий раствор после насоса	40	t4=25	Рк =13,765	ξкр = 0,38	-139,5
Паровая фаза
Равновесная с крепким раство- ром (и флегмой) в кипятильнике	1'	t1'= 97	Рк =13,765	ξd = 0,94	1522,3
Равновесная со слабым раство- ром в кипятиль- нике	2´	t2 = 135	Рк =13,765	ξ´2 = 0,79
В конце процес- са кипения в испарителе	8´	t8 = -10	Р0 = 1,546	ξ´8 = 0,997
После ректификатора (равновесная жидкости средней концентрации в колонне) ξср=0,5(ξкр + ξсл) iср = 0,5(i2 + i10)		t1 = 115	Рк =13,765	ξ1 = 0,91	1617,3