Проектирование источника холодоснабжения на базе бромисто-литиевой холодильной установки

Абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины (АБХМ) предназначены для получения холода в области положительных температур (+5)-(+15) °С. Схема холодильной установки в этом случае значительно упрощается, так как большая разность температур кипения соли и воды Dt >1200 °C позволяет исключить процессы ректификации пара.

Серийные АБХМ предназначены для получения захоложенной воды с температурой (+7) °С за счет теплоты подводимой с водяным паром (0.14 МПа) или с горячей водой 120 °С при охлаждении абсорбера и конденсатора водой с температурой на входе 25 °С. Охлаждающая вода в эти аппараты может подаваться как последовательно, так и параллельно.

В настоящее время в отечественной промышленности в основном эксплуатируются абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины с одно- и двухступенчатой генерацией пара, а также АБХМ с совмещенным или раздельным тепломассопереносом в абсорбере.

В зависимости от принятой схемы и теоретического цикла современные АБХМ подразделяются на:

1. АБХМ с одноступенчатой генерацией пара рабочего вещества и совмещенным тепломассопереносом в аппаратах.

2. АБХМ с одноступенчатой генерацией пара рабочего вещества и раздельным тепломассопереносом в абсорбере.

3. АБХМ с двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества и прямоточным движением раствора через ступени генератора.

4. АБХМ с двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества и параллельным движением раствора через ступени генератора.

Выбор той или иной схемы работы АБХМ осуществляется на основе анализа их термодинамической эффективности с учетом конкретных параметров и режимов работы внешних источников теплоты.

На основе анализа термодинамической эффективности теоретических циклов перечисленных выше типов АБХМ было установлено [1]:

1) при температурах внешних греющих источников t < 120° С целесообразно выбирать одноступенчатую АБХМ,

2) при температурах греющего источника t ³ 120°С более эффективными становятся АБХМ с двухступенчатой генерацией пара.

Значения тепловых коэффициентов у циклов АБХМ с двухступенчатой генерацией пара, - как при параллельной схеме подачи раствора через ступени генераторов, так и при прямоточной, - значительно выше, чем у циклов одноступенчатых АБХМ. Эти показатели непосредственно зависят от температуры кипения хладагента (воды), в испарителе . Чем выше - тем выше теоретический тепловой коэффициент.

Применение таких схем становится энергетически выгодным при температурах греющего источника, на 50¸60°С превышающих температуру, теоретически необходимую для осуществления одноступенчатых циклов АБХМ. Это соответствует уровню температуры греющего источника генератора =120¸140°С.

При наличии низкопотенциальной теплоты =75-120° предпочтительными становятся одноступенчатые АБХМ. Но с повышением температуры греющего источника и неизменной расчетной температуре охлаждающей воды 26 °С, наблюдается снижение энергетической эффективности одноступенчатых АБХМ из-за увеличения потерь теплоты, связанных с ростом необратимости процессов в термодинамическом цикле.

Наибольшее распространение АБХМ, получили для обеспечения технологических нужд в захоложенной воде и систем кондиционирования промышленных предприятий. Поэтому имеющиеся конструкции АБХМ преимущественно ориентированы на использование греющих сред с низким температурным уровнем греющей среды =90¸120°C.

На базе серийных абсорбционных бромисто-литиевых машин и агрегатов возможно создание систем повышения потенциала низкотемпературной теплоты. После незначительной реконструкции одна и та же машина может работать как в режиме выработки холода, так и в режиме теплового насоса.

Для работы АБХМ в режиме выработки теплоты требуется источник низкой температуры (+4)¸(+18) °С, с целью снижения температуры конденсации. В этом случае в генераторе может быть использована бросовая теплота с температурой 60-70 °С, а от абсорбера отведена теплота абсорбции на более высоком уровне температур t = 80-90 °С. Целесообразно использовать АБХМ, работающую в режиме теплового насоса в зимнее время – для обеспечения нужд отопления и горячего водоснабжения.

Выбор типа утилизационной АТТ зависит от многочисленных факторов: параметров и режимов работы источников теплоты ВЭР и потребителей теплоносителей, вырабатываемых в утилизационных системах теплохладоснабжения, энергетических, термодинамических и технико-экономических показателей создаваемой утилизационной системы, характеризующих эффективность ее использования на рассматриваемом участке производства или в рамках предприятия в целом.

На стадии проектирования энергетические показатели АТТ определяются на основе расчета теоретического цикла трансформатора. Поскольку конструктивные решения АТТ могут быть разнообразны, а режимные параметры - изменяться в достаточно широком диапазоне, расчет обычно ведется с привлечением ЭВМ. При этом для вычисления теплофизических свойств бинарной системы в характерных точках цикла обычно используется ли­нейная интерполяция табличных значений искомых параметров.

Линейная интерполя­ция при моделировании АТТ, работающих на бинарных смесях NН₃ – Н₂О и Н₂О - LiBr, позволяет достичь практически полного совпадения расчетных величин с экспериментальными данными. Анализ расхождения значений не превышает 3 %, что является удовлетвори­тельным результатом, т.к. эмпирические соотношения, используемые для рас­четов, дают погрешность до 10 %.

В реальных условиях проявляется множество факторов, которые следует учитывать при определении действительных значений показателей энергетической эффективности АТТ. К ним относятся явления недовыпаривания при разделении компонентов, недонасыщения раствора в процессе абсорбции, изменение температурного напора в теплообменных аппаратах относительно оптимальных значений и т.д

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ (продолжение 2)