Газды сұйықты тоңазытқыш қондырғылары. Линде циклы.

Газды сұйықты тоңазытқыш қондырғылары температура Т-120К –нен төмен фриогенді аймақтарда қолданылады. Олар өте төмен температура алу үшін және сұйық ауаны алу үшін қажет. Булы сұйықты тоңазытқыш қондырғыларынан айырмашылығы соңғы қысымы аса критикалық яғни, Р_{кр –} булы суйықты тоңазытқыш қондырғыларда төмен температура кезінде конденсация температурасымен анықталады. Газды –сұйықты қондырғыларда жұмыс денесін таңдау шектеулі. Себебі көптеген суық агенттер процессінің жұмыс температурасы кезінде қатты күйде болады , яғни, реттелген t аймағында бірде бір суық агент сұйық күйінде бола алмайды.

Газды-сұйықты қондырғының жіктелуі:

1. Линде циклы бойынша

2. Клод циклы бойынша

3. Гейлонд циклы бойынша

4.Капица циклы бойынша

Мысал ретінде Линде циклын қарастырайық.

б)

Сурет 17. Линде циклының принципиальдік сұлбасы (а) және оның

T, s – диаграммасындағы жұмыс істеу процессі (б)

Линде цикл сұлбасы

I – компрессор,

II- салқындатқыш;

III – регенератив;

IV – жылуалмастырғыш;

V – сұйықты бөлуші;

Цикл тұйықталған, жұмыс денесі ретінде мұнда ауаны қолданады. Жұмыс істеу принципі келесі түрде: атмосфералық ауа 1-күйінде I- сығымдағышта сығылады және II-салқындатқышта қ.о. жылудың шығын есебінен салқындайды. Ts-диаграммада бұл сызық 1-2 көрсетілген. Сығылған ауа 2-нүкте күйінде III-регенеративті жылуалмастырғышқа тік ағын ретінде бағытталады. Мұнда жылу ағынымен жұмсалған ауа 2-3 циклында салқындайды.Осы кезде ауаның жұмсалған ағыны 6-7 сызығында қыздырылады.Салқындатылған ауа 3 -нүкте күйінде IV -дроссельді вентильде ылғал қаныққан бу күйіне дейін дроссельденеді. Яғни, газ тәрізді күйден ылғал бу күйіне ауысады. Сиретілген ауа V-сұйық бөлгіште жиналып,қандайдабір у, х мөлшеріндетұтынушыға жіберіледі.6-нұкте күйіндегі жұмсалған құрғақ бу күйінде шығарылады. (7-нүкте) ts-диаграммадағы 1-2 процесстер изотермиялық сығылу процестері болып табылады. Яғни, мұнда өте аз жұмыс жасалынады. Нақты цикл үшін сұйық ауаның шығуы y=0.03-0.05 тең болады. Ал эксергетикалық . Осындай циклдың кемшілігіне мынаны жатқызуға болады: поршеньдік детандорда тығыздалу мәселесі. Температура жоғары болғандықтан сальниктік сығымдағышты қолдануға болмайды. Поршеньдік сығымдағыш қондырғының жоғары өнімділігін шектейді.

2.8 Идеалды абсорбциялы қондырғылардың жұмыс істеу принципі және

ондағы жылудың меншікті шығыны

Жұмыс денесінің ішкі салқындау процестері мен салқындау нысанынан келетін жылу абсорбциялық трансформаторларда булы сұйықтық компрессорлық қондырғылардағыдай жүзеге асырылады. Алайда, олардың айырмашылығы мынада, булы сұйықтық компрессорлық жылуды тасымалдау қондырғыларында механикалық сығымдағыштың көмегімен орындалатын жұмыстық агенттің қысымының арту процесі, абсорбциялық жылу тасымалдағыштарында термохимиялық сығымдағыштың көмегімен жүреді.

Термохимиялық сығымдағыштың әсер етуі экзотермиялық процестердің араласуы мен эндотермиялық процестердің бөлінуімен пайдалануға негізделген.

Абсорбциялық қондырғыларда, ереже бойынша, екі зат қолданылады – жұмыстық агент және абсорбент (сіңіруші), олардың әртүрлі қалыпты қайнау температуралары бар және температура мен қоспалардың адиабаталық араласуы кезінде қасиеті бар.

Абсорбциялық жылуды тасымалдау екі әртүрлі сүлбе бойынша жұмыс жасауы мүмкін: арттыратын және ыдырайтын.

Арттыратын сүлбе бойынша жұмыс жасау кезінде қондырғыда жылудың потенциалы артады, Т_н төменгі температуралық деңгейден берілгеннен Т_с аса жоғары температуралық деңгейге дейін. Жұмысты орындау үшін Т_Н>Т_С жоғары температуралық деңгейде қондырғыға берілетін жылу түріндегі энергияның сыртқы көзі пайдаланылады.

Ыдырайтын сүлбе бойынша жұмыс жасау кезінде қондырғыға қандай да бір Т_С орташа температурамен жылу беріледі. Ол жылу тасымалдағышта екі ағынға ыдырайды (бөлінеді) – Т_В температурасы бар жоғары потенциалды және Т_Н төмен потенциалды. Бірінші және екінші жағдайда Т _н< Т _с < Т _в.

VIII буландырғышта жұмыстық агентке Q_Н төмен потенциалды жылу Т_Н температурасымен беріледі. Жұмыстық агент буландырғышта Т_Н температурасы және сәйкесінше р_н қысымы кезінде қайнайды (буланады). Жұмыстық агенттің буы буландырғыштан І абсорберге келіп түседі және ІІІ генератордан V жылуалмастырғыш пен VІ детандер арқылы келетін абсорбентпен жұтылады.

Жұмыстық агенттіңабсорбентпен абсорбциялану процесі Т_С > Т_Н температурасы кезінде жүреді.

Абсорберде түзілген сұйық ерітінді V жылуалмастырғыш арқылы р_н қысымы бар І абсорберден ІІ сорғының көмегімен, р_в жоғарырақ қысымы бар ІІІ генераторға беріледі. Генераторда Т_в температурасы кезінде ерітіндіні булау жүреді. Генераторға келіп түсетін ерітінді екі ағынға бөлінеді: бу ағыны,

Сурет 18. Идеалды абсорбциялық тоңазытқыш қондырғысының сұлбасы.

Сурет 19. а. Бір сатылы абсорбциялы тоңазытқыш қондырғысының сұлбасы

I – абсорбер;

II – сорғы;

III – қайнатқыш;

IV – ректификациялы колонна;

V – дефлегматор;

VI – конденсатор;

VII – ресивер;

VIII – регенеративті жылуалмастырғыш;

IX, XI – дроссельді вентиль;

X – буландырғыш;

XII – жылуалмастырғыш.

Сурет 19. б Бір сатылы арттыратын абсорбциялы жылу тасымалдағыштың

i, x-диаграммасында оның жұмыс істеу процессі

2.9 Бақылау сұрақтары:

1. Жылуды тасымалдау ұғымын түсіндіріңіз.
2. Жылуды тасымалдаудың қарапайым мысалы ретінде қандай циклды айтуға болады?
3. Тоңазытқыш машинасы және жылу сорғысы дегеніміз не? Олардың арасындағы айырмашылығы мен ұқсастықтары қандай?
4. Температурасы 120 К-ге дейінгі және 120 К-нен төмен суық қандай жерлерде қолданылады?
5. Жылуды тасымалдауға арналған қондырғылар қандай белгілері бойынша жіктеледі?
6. Термомеханикалық жүйелер қысымын арттыруы бойынша қалай бөлінеді?
7. Компрессорлы қондырғылар қандай түрлерге бөлінеді?
8. Сорбциялық қондырғылардың жұмыс істеу принципі неге негізделген?
9. Ағыншалы қондырғылардың жұмысы неге негізделген?
10. Жылуды тасымалдаушылардың жұмыстық денелері қандай талаптарға сай келуі қажет?
11. Термодинамикалық жылу тасымалдағыштардың жұмыс денелері ретінде қандай заттар топтары қолданылады?
12. Хладо- және криоагенттері қандай параметрлермен сипатталады?
13. Булы-сұйықтық қондырғылардың хладоагенттеріне – аммиак, көміртегінің екі оксиді, фреонға сипаттама беріңіз.
14. Жылубергіштің Т_н температурасы 70-80 К-нен жоғары болған кезде криоагенттер ретінде не пайдаланылады?
15. Температураның барлық интервалында криоагенттер ретінде не қолданылуы мүмкін?
16. Абсорбциялық қондырғылардың хладоагенті ретінде не пайдаланылады?
17. Регенеративті жылытқышттың қондырғысы кезінде компрессордағы жұмыс шығыны мен буландырғыштағы меншікті жылудың келуі қалай өзгереді?

18. Регенеративті жылуалмастырғышы бар булы сұйықты жылу тасымалдағыштың принципиальдік сұлбасы мен T, s – диаграммасын салыңыз және түсіндіріңіз, жылуалмастырғышты қосудың артықшылығы неде?

1. Булы сұйықты компрессорлы қондырғылардағы жылуды (регенерациялау) қалпына келтіруді шектеп қолдануды түсіндіріңіз.
2. Егер р_к/р₀=8 болса, онда поршенді компрессорлы ұондырғының қандай сұлбасы қолданылады?
3. Егер үш сатылы сүлбе қолданылса, онда р_к/р₀ қатынасы қандай болады?

22. Көп сатылы поршендік компрессорлы қондырғыларды қолдану қажеттілігі немен түсіндіріледі?

1. Екі сатылы жылу тасымалдағыштың принципиальдік сұлбасын салыңыз және оның T, s – диаграммасындағы жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.
2. Неліктен газды сұйықты қондырғыларда жұмыс денесін таңдау шектеулі.
3. Газды сұйықты тоңазытқыш қондырғыларының қандай сұлбасын білесіз.

26. Линде циклының принципиальдік сұлбасын салыңыз және оның T, s – диаграммасындағы жұмыс істеу процесін түсіндіріңіз.

1. Абсорбциялы жылу тасымалдағыштарда жұмыс агентінің қысымының арту процесі ненің көмегімен жүзеге асырылады?
2. Абсорбциялы жылу тасымалдағыштар екі әртүрлі сүлбелермен жұмыс істейді, олар қандай?

29. Термохимиялық компрессордың жұмысы неге негізделген?

30. Абсорбциялы қондырғыларда жұмыс денесі ретінде не қолданылады?

31. Идеалды абсорбциялы тоңазытқыш қондырғысының сұлбасын салыңыз және оның жұмысын түсіндіріңіз.