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:
tо = tХН// – (3…8), °С; (4)
tо = -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:
Ра = 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 = tгр – (7…15), °С; (5)
t2 = 143 - 8=135°С,
где tгр = 143°С - температура греющего насыщенного водяного пара (по заданию).
Низшая температура абсорбции, определяющая концентрацию крепкого раствора, зависит от температуры охлаждающе воды и равна:
|
t4 = tВ/ + (5…7), °С; (6)
t4 = 20 + 5= 25 °С.
Высшая температура в испарителе:
t8 = tХН/ + (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 Рк = 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 Рг=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 tк = 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 tк = 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 Рг=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