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.
h1́ =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/qг=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)