Расчет водоаммиачнй абсорбционной холодильной машины

На рис.3 представлена схема и цикл водоаммиачной абсорбционной холодильной машины с водяным дефлегматором и теплообменником растворов.

Исходные данные:

температура греющей воды ;

температура охлаждающей воды ;

температура хладоносителя на выходе из испарителя ;

подача охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор и абсорбер параллельная;

холодопроизводительность Q₀ =3000 кВт.

Решение.

Высшая температура кипения в генераторе:

(3.1)

Температура конденсации:

(3.2)

Рис. 3. Абсорбционная холодильная машина с теплообменником и водяным дефлегматором: а - схема машины; б – процессы в ξ-h диаграмме:

1- абсорбер; II – насос раствора; III – теплообменник раствора; IV – генератор; V – дефлегматор; VI – конденсатор; VII – регулирующий вентиль хладагента; VIII – испаритель; IX – регулирующий вентиль раствора

Температура воды на выходе из конденсатора:

(3.3)

Используя таблицы состояния R-717 на линии насыщения [ 2 ] по температуре конденсации , находим давления конденсации:

Давление в генераторе и дефлегматоре принимается равным давлению в конденсаторе.

Низшая температура кипения в испарителе:

(3.4)

Давление кипения в испарителе:

, (3.5)

где - давление кипения чистого аммиака при (Определяется по таблице состояния R-717 на линии насыщения [ 2 ]).

Давление в абсорбере принимается равным давлению в испарителе.

Температура крепкого раствора на выходе из абсорбера:

(3.6)

Температура слабого раствора на выходе из теплообменника растворов:

(3.7)

Для последующих расчетов и построения цикла необходима диаграмма ξ-h (концентрация – энтальпия) водо-аммиачного раствора.

На пересечении линии кипения с изотермой находим точку 2 и определяем концентрацию слабого раствора и энтальпию слабого раствора на выходе из генератора:

h₂ =510 кДж/кг.

Параметры точки 2 заносим в таблицу 4.

На пересечении с изотермой находим точку 3 и энтальпию слабого раствора на выходе из теплообменника растворов

h₃ =35 кДж/кг.

Параметры точки 3 заносим в таблицу 4.

На пересечении линии кипения с изотермой находим точку 4 и определяем концентрацию крепкого раствора и энтальпию крепкого раствора на выходе из абсорбера:

h₄ =-128 кДж/кг.

Параметры точки 4 заносим в таблицу 4.

На пересечении с линией кипения находим точку 1⁰ и энтальпию и температуру флегмы на выходе из дефлегматора

h₁⁰ =105 кДж/кг; .

Параметры точки 1⁰ заносим в таблицу 4.

Находим на диаграмме параметры пара на выходе из генератора 1́ равновесного флегме на входе в генератор 1⁰.

h_1́ =1493 кДж/кг; ; .

Параметры точки 1^, заносим в таблицу 4.

Температура пара на выходе из дефлегматора:

(3.8)

Концентрацию пара на выходе из дефлегматора определяют по таблицам термодинамических параметров равновесных фаз водоаммиачного раствора [2] (можно принять ).

Таблица 4

Параметры узловых точек

Состояние вещества	Т, К	р, МПа	ξ, кг/кг	h, кДж/кг
Жидкость
После генератора
На входе в абсорбер
После конденсатора
Соответствует вышей температуре адсорбции в абсорбере
В конце кипения в испарителе
Слабый раствор после регенератора
Крепкий раствор:
после регенератора
на входе в генератор
после абсорбера
Продолжение таблицы 4
Пар
После испарителя
После дефлегматора
Равновесный раствору:
крепкому в конце процесса абсорбции в регенераторе
слабому в конце кипения в генераторе

Высшая температура кипения в испарителе:

(3.9)

На пересечении с изотермой находим точку 8 и энтальпию пара на выходе из испарителя:

h₈ =1290 кДж/кг.

Параметры точки 8 заносим в таблицу 4.

На пересечении с линией кипения находим точку 6,7 и энтальпию на выходе из конденсатора и на входе в испаритель

h₇ =128 кДж/кг.

Параметры точек 6,7 заносим в таблицу 4.

Кратность циркуляции раствора:

(3.10)

Количество тепла, отдаваемое слабым раствором в теплообменнике растворов:

Энтальпия крепкого раствора на выходе из теплообменника растворов:

h₁ = h₄ +

На пересечении с изоэнтальпой h₁ находим точку 1 и температуру крепкого раствора на выходе из теплообменника растворов:

.

Масса флегмы r, стекающей из дефлегматора в генератор, отнесенная к 1 кг концентрированного пара.

(3.11)

Теплота испарителя:

(3.12)

Теплота дефлегматора: (3/13)

Теплота генератора:

(3.14)

Теплота конденсатора:

(3.15)

Теплота абсорбции:

(3.16)

Проверяем тепловой баланс цикла:

Относительная погрешность расчетов и построений (не должна превышать 3%):

(3.17)

Тепловой коэффициент:

ζ=q₀/q_г=1162/2039,35=0,57 (3.18)

Массовый расход хладагента:

G= Q₀/q₀=3000/1162=2,58 кг/c. (3.19)

Массовый расход крепкого раствора:

F=f·G=2,93·2,58= 7,56 кг/c. (3.20)

Массовый расход слабого раствора:

F-G= 7,56 -2,58=4,98 кг/c. (3.21)

Массовый расход флегмы:

R=r·G=0,075·2,58= 0,19 кг/c. (3.22)