Цикл абсорбционной холодильной установки

Рабочим веществом в абсорбционной машине является бинарный раствор, т.е. смесь, состоящая из двух полностью растворимых друг в друге веществ, причем эти вещества имеют резко различные температуры кипения.

Вещество с меньшей температурой кипения является холодильным агентом, а с более высокой температурой кипения – абсорбентом.

Основные элементы абсорбционной холодильной установки – парогенератор 1 с конденсатором 2 и абсорбер 5 – предназначены для непрерывного воспроизводства жидкости высокой концентрации, поступающей затем в испаритель 4 на парообразование, и жидкости низкой концентрации, служащей для абсорбции (поглощения) концентрированного пара.

Для испарения жидкости к парогенератору 1 подводится тепло q₀ при температуре t₁, которая должна быть не ниже температуры кипения при данном давлении.

Пар поступает в конденсатор 2, где конденсируется, отдавая тепло конденсации q^/₁ охлаждающей воде, имеющей температуру окружающей среды. Образовавшаяся жидкость высокой концентрации дросселируется в регулирующем вентиле 3 от давления p₁ до давления р₂. При дросселировании температура жидкости понижается до температуры более низкой, чем в охлаждаемом помещении.

После этого жидкость поступает в находящийся в охлаждаемом помещении испаритель 4. Вследствие того, что температура жидкости меньше температуры охлаждаемого помещения, жидкость испаряется, поглощая тепло q₂. Образующийся при этом пар, имеющий температуру t₂ и давление р₂, поступает из испарителя в абсорбер 5, где абсорбируется при температуре t₀ > t₂, отдавая тепло абсорбции q^//₁ охлаждающей воде.

При кипении жидкости в генераторе концентрация холодильного агента в жидкости понижается, а в абсорбере вследствие поглощения концентрированного пара, наоборот, повышается. Для поддержания концентраций в обоих аппаратах неизменными, между ними осуществляется циркуляция либо при помощи насоса 6, либо естественным путем за счет разности плотностей растворов разной концентрации. По пути из генератора в абсорбер жидкость дросселируется регулирующим вентилем 7.

Так как затрата энергии в абсорбционной холодильной машине производится в виде тепла (работа, затрачиваемая на привод насоса, незначительна), то эффективность ее действия характеризуется коэффициентом использования тепла, равным отношению количества тепла, отнятого от охлаждаемого объекта q₂ , к затраченному на это теплу q₀ .

С термодинамической точки зрения идеальная абсорбционная холодильная установка может рассматриваться как совокупность трех тепловых резервуаров.

В первой резервуар (генератор) поступает тепло q₀ (пл. 1-2-3-4-1) при наивысшей температуре Т₁;

во второй резервуар (испаритель) вводится тепло q₂. (пл. 4-5-6-7-4) при наинизшей температуре Т₂;

из третьего резервуара (конденсатора и абсорбера) отводится тепло q₁ = q₁+q^//₁ (пл. 1-8-9-7-1) при температуре охлаждающей воды Т₀, равное сумме подведенных теплот, т.е.

,

где q^/₁ – тепло, отведенное в конденсаторе; q^//₁ – тепло, отведенное в абсорбере.