Преимущества абсорбционных холодильных машин

Основное преимущество этих машин заключается в возможности использования для их работы дешевых источников тепла низкого потенциала, например отработавшего пара, использованной в производстве горячей воды, отходящих газов, низкосортного топлива и др. Это преимущество указывает на целесообразность применения абсорбционных машин, прежде всего на тех производственных предприятиях, которые являются потребителями холода и одновременно имеют дешевые источники тепла. Кроме того, эти машины выгодно применять в районах, которые, не располагая электроэнергией, имеют низкосортное топливо.

Абсорбционные машины просты в обслуживании, их основные элементы не имеют быстро изнашивающихся движущихся частей. В качестве рабочего вещества современных абсорбционных машин обычно применяют бинарную смесь — водоаммиачный раствор, в котором холодильным агентом является аммиак, а поглотителем — вода.

В процессах получения холода при помощи компрессионных и абсорбционных машин, а также в устройстве и принципе действия ряда аппаратов той и другой системы имеется много общего. Основное отличие абсорбционной машины заключается в том, что в ней для сжатия паров холодильного агента используют принцип термохимического компрессора, для работы которого требуется затрата энергии не в виде механической работы, а в виде тепла (пара, горячей воды, дымовых газов).

В замкнутой системе абсорбционной машины осуществляются процессы выпаривания холодильного агента из раствора, конденсация аммиака, кипение и абсорбция (поглощение).

Правильная регулировка температуры паров, выводящих из дефлегматора, является одной из основных операций при эксплуатации абсорбционных холодильных машин. Чрезмерное переохлаждение паров после дефлегматора вызывает частичную конденсацию аммиачных паров, что заметно снижает производительность машины. Колонна, т.е. комплекс — кипятильник, ректификатор и дефлегматор,— в этом случае будет работать на себя, т.е. замкнутым циклом. В то же время недостаточное охлаждение паров после дефлегматора, приводит к значительному увеличению в парообразном аммиаке водяных паров, что ухудшает работу испарителя, так как в этом случае в испарителе для достижения того же температурного режима приходится поддерживать более низкое давление, а это в свою очередь ведет к ухудшению работы абсорбционной холодильной машины.

При абсорбции выделяется большое количество тепла, которое отводится водой, проходящей по змеевику. Крепкий раствор, образующийся в абсорбере в результате поглощения паров аммиака слабым раствором, перекачивается насосом для повторного процесса в генератор-кипятильник. На пути между генератором-кипятильником и абсорбером в схему установки включают теплообменник, в котором крепкий раствор на 40—50°С нагревается за счет охлаждения на 50—70°С горячего слабого раствора, идущего из генератора-кипятильника в абсорбер.

Процесс в теплообменнике весьма выгоден, так как при понижении температуры слабого раствора абсорбция протекает более энергично, а при повышении температуры крепкого раствора достигается экономия в затрате тепла на выпаривание аммиака в генераторе-кипятильнике. Так как давление в кипятильнике-генераторе высокое, а в абсорбере низкое, слабый раствор по пути из первого аппарата во второй проходит через дроссельный вентиль.

Назначение и принцип действия конденсатора, регулирующего вентиля, испарителя и большей части вспомогательных аппаратов, а также приборов в абсорбционных машинах те же что и в компрессионных машинах, поэтому и конструкция этих частей машины одинаковая, только маслоспускные устройства заменяются водоспускными. Поршневой компрессор в абсорбционной машине отсутствует, он заменен термохимическим компрессором, состоящим из генератора-кипятильника, абсорбера, насоса и дроссельного вентиля для слабого раствора, соединенных между собой трубопроводами.

"Добавить комментарий"

Турбокомпрессоры

Турбокомпрессоры — это центробежные компрессорные машины, работающие по такой же схеме, как центробежные насосы. Применяют их преимущественно при подаче относительно больших количеств газа или воздуха под небольшим давлением (0,15— 1,0 МПа).

Ввиду того, что плотность воздуха значительно меньше плотности капельных жидкостей, степень сжатия в одной ступени турбокомпрессора не превышает значений 1,2—1,3 при обычно применяемых окружных скоростях на ободе рабочих колес 150—200 м/с.

Для получения более высоких степеней сжатия 1,6—1,8 необходимо довести окружную скорость до 400 м/с, что связано с применением стали высокого качества для изготовления рабочих колес. Часто для увеличения степени сжатия воздуха применяют многоступенчатые машины с сохранением обычных окружных скоростей.

В многоступенчатых машинах устанавливают на одном валу несколько последовательно работающих колес, разделенных диафрагмами. Число ступеней турбовоздуходувки или турбокомпрессора можно определить из следующих соображений.

Центробежные компрессорные машины, сжимающие газ до 0,3 МПа, называют турбовоздуходувками. Число ступеней в таких машинах не превышает 3—4. Специальное охлаждение турбовоздуходувок обычно не применяют. Машины, служащие для создания более высокого давления, называют турбокомпрессорами. Число ступеней в них достигает десяти, а иногда и больше. В турбокомпрессорах при достижении сжатия более четырех целесообразно применять промежуточное охлаждение. Охлаждение газа дает возможность увеличить его плотность при том же напоре и увеличить конечное давление сжатого газа. Кроме того, уменьшается расход энергии вследствие приближения процесса сжатия к изотермическому.

Вследствие того, что воздуходувки работают без охлаждения, можно считать, что процесс сжатия в них происходит по адиабате. Принято считать, что и в турбокомпрессорах прн обычно несовершенном способе отвода тепла, происходит адиабатическое сжатие газа, так как интенсивное выделение тепла при сжатии усугубляется дополнительным выделением тепла от интенсивного трения рабочих колес, вращающихся с большой скоростью в атмосфере газа. Поэтому мощность на валу турбовоздуходувки или турбокомпрессора определяется, исходя из адиабатического процесса.

"Добавить комментарий"

Ротационные компрессоры

Ротационные компрессоры работают по тому же принципу, что и поршневые машины, т. е. по принципу вытеснения. Основная часть энергии, передаваемой газу, сообщается при непосредственном сжатии. Сущность действия ротационного компрессора заключается в том, что, независимо от его конструктивных особенностей, всасывание газа или воздуха производится той полостью компрессора, объем которой увеличивается при вращении ротора. Засосанный газ попадает в замкнутую камеру, объем которой, перемещаясь при вращении ротора, уменьшается. Сжатие за счет уменьшения объема приводит к увеличению давления и выталкиванию газа в нагнетательный патрубок.

Ротационные нагнетатели, развивающие избыточное давление до 0,28—0,3 МПа (при атмосферном давлении на входе), называются воздуходувками, а создающие более высокое давление — компрессорами. Ротационные компрессоры и воздуходувки имеют ряд преимуществ перед поршневыми: уравновешенный ход из-за отсутствия возвратно-поступательного движения; возможность непосредственного соединения с электродвигателем; равномерная подача газа; меньший вес конструкции, отсутствие клапанов и т.д. Вместе с тем, по сравнению с поршневыми, ротационные компрессоры имеют более низкий механический КПД, развивают более низкое давление, требуют более высокой точности изготовления.

Наибольшее распространение в различных отраслях пищевой промышленности получили два типа ротационных машин: пластинчатые и с двумя вращающимися поршнями. Оба типа машин применяются как компрессоры или воздуходувки, а также как вакуум-насосы. Для создания относительно высокого давления (0,3— 0,4 МПа) применяют одноцилиндровые пластинчатые компрессоры. Если установить последовательно два ротационных пластинчатых компрессора с промежуточным охлаждением воздуха, то можно обеспечить давление до 0,7 МПа и более.

Одноступенчатый пластинчатый компрессор, работая как вакуум-насос, может создавать вакуум до 90%, а при особой тщательности изготовления и монтажа — до 95%. Как низконапорные воздуходувки с избыточным давлением 0,06—0,08 МПа широко применяются ротационные машины с двумя вращающимися поршнями. Такой компрессор, работая как вакуум-насос, создает вакуум до 70%.

Благодаря эксцентричному расположению ротора при его вращении образуется серповидное пространство, разделенное пластинами на отдельные камеры. Пластины выходят из пазов ротора вследствие действия центробежной силы и прижимаются к стенкам цилиндра. Так как крышки компрессора примыкают к торцевым поверхностям ротора с малым зазором, отдельные камеры, на которые делится серповидное пространство, оказываются изолированными, увеличивающимися до некоторого объема, а затем уменьшающимися. Вследствие того, что объем газа в камерах левой части серповидного пространства увеличивается, всасывание происходит через патрубок, так как при дальнейшем перемещении ротора происходит уменьшение объема газа в камерах и выталкивание его.

"Добавить комментарий"

Поршневые компрессоры

Принцип действия поршневого компрессора такой же, как и поршневого насоса. Отличием является только то, что поршень насоса выталкивает жидкость в течение всего нагнетательного хода, а компрессор выталкивает воздух или газ лишь после того, как давление в цилиндре компрессора превысит давление в нагнетательной линии.

В зависимости от способа действия поршневые компрессоры бывают простого и двойного действия. По расположению цилиндров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с наклонными цилиндрами; по числу ступеней сжатия подразделяются на одно-, двух- и многоступенчатые, а по способу охлаждения — с воздушным (небольшие компрессоры) и водяным охлаждением. По своему назначению различают компрессоры воздушные, кислородные, аммиачные, углекислотные и др. В пищевых предприятиях применяются стационарные н передвижные компрессоры.

Регулирование подачи поршневых компрессоров

Расход сжатого газа обычно не вполне соответствует расчетному. Он может меняться в значительных пределах в зависимости от характера н условий работы потребителей. Поэтому давление в газосборнике меняется, так как объем его рассчитывается, главным образом, из условий выравнивания неравномерностей подачи газа поршнем, движущимся с переменной скоростью.

Только весьма кратковременное несоответствие между подачей компрессора и расходом может быть компенсировано воздухосборником (реесивером), который при возрастании давления принимает избыток газа, а при снижении — его отдает. Обычно же с уменьшением расхода газа потребителями давление в газосборнике увеличивается и может превысить пределы допустимого. Как известно, при подборе компрессора стремятся к тому, чтобы его номинальная подача немного превышала расход потребителя. Поэтому практически регулирование подачи, т.е. приведение подачи компрессора в соответствие с расходом газа потребителями, сводится к снижению подачи компрессора ниже номинальной.

Наиболее простым и удобным способом регулирования является изменение частоты вращения приводного вала компрессора. Однако этот способ применим только в том случае, если привод осуществляется от паровой машины или двигателя внутреннего сгорания. При электроприводе, наиболее распространенном современном способе привода компрессоров, регулирование изменением частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструктивных, так и с энергетических соображений. Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следующими способами.

"Добавить комментарий"

Компрессоры — общие сведения

Компрессорами называются нагнетатели, служащие для подачи сжатого воздуха или газа под избыточным давлением более 0,2—0,3 МПа. Повышенная степень сжатия в компрессорах обусловливает изменение термодинамических условий состояния воздуха или газов. По конструктивным особенностям и принципу действия компрессоры, применяемые в пищевой промышленности, подразделяются на поршневые и центробежные. Применяются также ротационные компрессоры, которые конструктивно и по способу привода сходны с центробежными машинами, однако по принципу действия (вытеснение) они относятся к поршневым машинам.

Области применения поршневых и центробежных компрессоров различны и соответствуют особенностям этих машин. Так, поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия при относительно ограниченной подаче воздуха или газа. Поршневые компрессоры обладают высоким коэффициентом полезного действия и применение их наиболее целесообразно при давлениях более 1 МПа и при малых подачах (не более 100—150 м3/мин).

Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) конструктивно и по принципу действия сходны с многоступенчатыми центробежными насосами. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ и поэтому имеют место тепловые процессы. Использование центробежных компрессоров наиболее целесообразно при подаче больших количеств воздуха (не менее 50 м3/мПа) при сравнительно невысоком давлении (0,7-0,8 МПа).

У каждого из типов компрессорных машин имеются свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при выборе установки в каждом конкретном случае. Центробежные машины имеют ряд существенных преимуществ перед поршневыми. У центробежных машин отсутствуют быстро изнашивающиеся части — поршни, клапаны и т.д. Они не требуют внутренней смазки и поэтому не загрязняют сжатый воздух или газ, что очень важно в пищевых производствах. Благодаря большой частоте вращения роторов центробежных компрессоров их можно непосредственно соединять с электродвигателями или паровыми турбинами.

Установки с турбокомпрессорами более компактны — они имеют меньший вес, занимают меньшую производственную площадь. Так как воздух или газ проходит равномерно через компрессор в одном направлении, отпадает необходимость установки рессиверов между отдельными ступенями. При работе турбокомпрессоров не возникают инерционные усилия, а поэтому их фундаменты легче, чем фундаменты поршневых компрессоров. Существенным недостатком турбокомпрессоров является их меньший КПД и невозможность получения высоких давлений при относительно малых подачах.

"Добавить комментарий"

Еще...