Пароэжекторные холодильные машины
В пароэжекторных холодильных машинах энергия, затрачиваемая на осуществление холодильного цикла, вводится в виде тепла. Практически в качестве хладагента в пароэжекторных холодильных машинах используют воду, хотя возможно применение и других холодильных агентов.
Пароэжекторные холодильные машины используют обычно для охлаждения воды в различных производствах и установках кондиционирования воздуха, вакуумного охлаждения пищевых продуктов и т. д.
В пароводяных эжекторных машинах, так же как и в бромисто-литиевых, через испаритель циркулирует охлажденная вода, являющаяся одновременно рабочим телом и хладоносителем. Охлаждение воды происходит путем ее частичного испарения, при этом скрытая теплота парообразования отводится от основной массы воды, поступающей в испаритель через регулирующий вентиль. Из конденсатора в испаритель возвращается конденсат, компенсирующий испарившуюся часть воды.
Отсос паров воды из испарителя пароэжекторных машин происходит за счет кинетической энергии струи пара, расширяющегося в особом аппарате — струйном эжекторе.
Поскольку рабочим телом пароэжекторных холодильных машин служит вода, в них можно получить относительно высокие температуры (не ниже 5÷7°С).
Для получения 1000 ккал холода необходимо испарить 1,68 кг воды, однако при глубоком вакууме, который приходится поддерживать в испарителе пароэжекторной машины, удельный объем паров резко возрастает (при +5° С он составляет 147, м 3 /кг). Ни один компрессор не мог бы отсосать такие большие объемы пара, поэтому вода, несмотря на прекрасные термодинамические свойства, не применяется в качестве рабочего тела компрессионных холодильных машин.
Рис. 88. Схема пароэжекторной холодильной машины:
Принципиальная схема пароводяной эжекторной холодильной машины дана на рис. 88. Рабочий пар из источника (парового котла) 1 поступает в главный эжектор 2, который увлекает (эжектирует) водяной пар, образовавшийся при кипении воды в испарителе 3. Смесь рабочего пара и увлеченного из испарителя холодного пара сжимается до давления конденсации за счет падения скорости движения паровой смеси в диффузоре. В конденсаторе 5 пар отдает тепло охлаждающей воде и конденсируется. Часть конденсата возвращается насосом 6 в источник получения рабочего пара — котел 1, а часть дросселируется в регулирующем вентиле 4 и направляется в испаритель 3, откуда охлажденная вода подается потребителям.
В термодинамическом отношении пароэжекторные холодильные машины менее совершенны, чем абсорбционные бромистолитиевые или компрессионные. Это объясняется низким к. п. д. эжекторов при сжатии пара. Недостатком этих машин является и то, что эжектор эффективно работает только при полной расчетной нагрузке, когда через него проходит строго определенное количество пара.
Расход рабочего пара давлением 6 ат на 1000 ккал холода составляет
6 кг, расход охлаждающей воды примерно в 4 раза выше, чем у компрессионных, работающих при такой же температуре испарения, поэтому применение пароэжекторных холодильных, машин оправдано при наличии, дешевого пара и достаточного количества воды.
Промышленностью выпускаются серийные водяные пароэжекторные холодильные машины производительностью от 0,3 до 2 млн. ккал/ч.
Различные пароэжекторные холодильные машины отличаются, в основном, конденсаторами. Они могут быть поверхностными и смешивающими.
В машинах с поверхностными конденсаторами пар отделен от охлаждающей воды трубками, образующими теплопередающую поверхность. Эти машины имеют относительно меньший вес и габариты и их можно устанавливать вблизи от потребителей холода.
В машинах с конденсаторами смешения конденсация происходит за счет прямого контакта пара с охлаждающей водой. Конденсат при этом не сохраняется, что вызывает дополнительные расходы на подготовку котловой воды.
Обратный холодильный цикл пароводяной эжекторной машины протекает в условиях глубокого вакуума.
Отношение давлений в эжекторе ограничено, и даже незначительное увеличение давления конденсации вызывает резкий рост расхода пара. Поэтому в рабочих схемах пароэжекторных машин (рис. 89) предусмотрены вспомогательные эжекторы 4, отсасывающие паровоздушную смесь в вспомогательные конденсаторы 5.
При использовании конденсаторов смешения их приходится располагать на определенной высоте с тем, чтобы обеспечить самотек в барометрические сборники, в которые стекает вода из конденсатора.
В условиях глубокого вакуума, а также на складах хладагентов для вакуумирования емкостей иногда применяют в качестве компрессоров первой ступени эжекторы.
Рис. 89. Пароводяная эжекторная холодильная машина 14Э:
Источник статьи: http://www.stroitelstvo-new.ru/holodilnye-ustanovki/parojezhektornye-mashiny.shtml
Струйные (пароэжекторные) холодильные машины
Особенность пароэжекторной холодильной машины состоит в том, что для ее работы используется кинетическая энергия струи рабочего пара. В этих машинах в качестве хладоагента обычно применяют воду. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной установки приведена на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной машины:
1 – парогенератор; 2 –эжектор; 3 –конденсатор; 4 – испаритель; 5 – регулирующий вентиль; 6 – питательный насос
Рабочий пар повышенного давления p1,образующийся в парогенераторе с затратой теплоты Q1,направляется в эжектор, где расширяется до давления p0. При этом потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию струи. В камере смешения струя рабочего пара захватывает пар из испарителя и, смешиваясь с ним, поступает в диффузор. В диффузоре кинетическая энергия рабочего пара затрачивается на сжатие смеси потоков пара от давления р0в испарителе до давления ркв конденсаторе. Пар в конденсаторе конденсируется при температуре tн.к,отдавая охлаждающей воде теплоту Qк. Образовавшийся конденсат разделяется на два потока: один дросселируется в регулирующем вентиле до давления р0и поступает в испаритель, где вскипает за счет подвода теплоты Q0, а другой питательным насосом подается в парогенератор. При этом затрачивается работа lн. Тепловой баланс пароэжекторной машины
(5.15)
где Q0, Q1 – теплота, полученная хладоагентом в испарителе от охлаждаемой среды и подведенная к хладоагенту в парогенераторе; lн – работа, затраченная насосом.
Тепловой коэффициент пароэжекторной машины
(5.16)
Применяемая в пароэжекторных холодильных машинах вода безвредна, не взрывоопасна и имеет большую теплоту парообразования (r = 2500 кДж/кг).
Отсутствие в пароэжекторных машинах промежуточного теплоносителя позволяет получить температуру охлаждаемой воды, равную температуре кипения в испарителе, что повышает тепловую эффективность и экономичность холодильной машины. К достоинствам пароэжекторной холодильной машины следует отнести также простоту конструкции и обслуживания в работе. Однако пароэжекторные машины имеют ограниченную область применения: получение холода при положительных температурах 0–10 °С.
Но даже и при этих температурах кипения воды в испарителе нужно поддерживать весьма низкое давление (0,0006–0,0015 МПа), что приводит к значительным расходам рабочего пара, а также вызывает подсос воздуха в установку. Большой удельный объем пара низкого давления требует повышенных размеров оборудования и коммуникаций установки. Пароэжекторные холодильные машины используются обычно в установках кондиционирования воздуха.
Дата добавления: 2016-01-18 ; просмотров: 1837 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/6-52966.html
Пароэжекторные холодильные машины
В пароэжекторных холодильных машинах энергия, необходимая для осуществления холодильного (обратного) цикла, вводится в виде теплоты, превращающейся затем в кинетическую энергию струи рабочего пара. Такие машины иногда называют пароструйными.
В пароэжекторной машине в качестве рабочих тел Можно использовать те же холодильные агенты, что и в паровых компрессорных машинах. Однако преимущественно применяют пароводяные эжекторные машины, В которых холодильным агентом является вода.
Принципиальная схема пароэжекторной холодильной Машины. Такая схема показана на рис.1
Рис. 1. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной машины.
В котле при затрате теплоты образуется рабочий пар высокого давления, который поступает в пароструйный эжектор, состоящий из сопла, камеры смешения и диффузора. При истечении пара через сопло в камеру смешения давление понижается до давления в испарителе но, а скорость значительно возрастает. При этом потенциальная энергия пара превращается в кинетическую энергию струи, которая вытекает с большой скоростью, и под действием энергии струи пар низкого давления отсасывается из испарителя в камеру смешения. Парообразование в испарителе происходит за счет теплоты, взятой от охлаждаемой среды.
После смешения пары поступают в диффузор, где кинетическая энергия снова преобразуется в потенциальную, рабочий пар и холодный пар из испарителя сжимаются до давления конденсации. Таким образом, в пароэжекторной машине при истечении рабочего пара тепловая энергия переходит в кинетическую (механическую), которая расходуется на отсос пара из испарите ля и сжатие смеси пара в диффузоре от р0 до рк. Из диффузора смесь рабочего и холодного паров поступает в конденсатор, охлаждаемый водой. Образовавшаяся в конденсаторе жидкость поступает по двум линиям: одна часть ее через регулирующий вентиль направляется и испаритель, а другая часть, соответствующая количеству рабочего пара, вновь подается питательным насосом в котел. В пароэжекторных машинах холодильный агент можно использовать как и хладоноситель (рабочая вода). В таких случаях холодная рабочая вода из испарителя насосом подается к потребителю холода (батарея ), а отепленная возвращается в испаритель через дроссель (на схеме циркуляция хладоносителя показана пунктиром).
В эжекторных машинах большой расход греющего пара и охлаждающей воды. Расход воды в конденсаторе пароэжекторной машины в 3—4 раза больше, чем в компрессорной. Это объясняется тем, что в пароэжекторной машине конденсируется не только пар из испарителя, но и рабочий пар, расход которого в эжекторе довольно высокий.
Преимущество пароэжекторных машин — простота устройства, компактность, невысокая стоимость, возможность использования воды в качестве рабочего тела, а энергии — в виде теплоты. Обслуживание эжекторных машин проще и дешевле, чем компрессорных. Однако вода имеет высокую нормальную температуру кипения,
Что вызывает необходимость создавать глубокий вакуум в системе пароэжекторной машины. Так, при температуре кипения 0°С давление в испарителе составляет 62,2 Па6,22-10 -4 кгс/см2, удельный объем насыщенного пара — 206,3 м3/кг. При создании такого вакуума требуется большой расход рабочего пара и неизбежен подсос воздуха в систему, который нарушает работу машины. При вакууме большой удельный объем пара приводит к большим сечениям трубопроводов. I Пароводяные эжекторные машины, работающие лишь при сравнительно высоких температурах кипения (4— 5° С), применяют в установках кондиционирования воздуха или на предприятиях, где требуется в больших количествах холодная вода для технологических нужд. Холодопроизводительность пароэжекторных машин 350— 2400 кВт (300—2000 тыс. ккал/ч).
Рис. 2. Рабочая схема пароводяной эжекторной холодильной машины: 1 – колено; 2,4 – коллектор; 3,5 – стояк; 6 испаритель; 7 – главный эжектор; 8 – главный конденсатор; 9 – уравнительный клапан; 10 – U-образная трубка; 11 – вспомогательный эжектор 1-ступени; 12 – вспомогательный конденсатор 1-ступени; 13 – вспомогательный конденсатор 2-ступени; 14,15 – патрубок; 16 – конденсатный эжектор; 17 – вспомогательный эжектор 2-ступени; 18,19 – трубы
Полная рабочая схема пароводяной эжекторной холодильной машины. Полная рабочая схема этой машины представлена на рис.2. Кроме основных элементов, необходимых для осуществления цикла, в машину включены устройства для непрерывного удаления воздуха, который попадает в систему через неплотности, а также с водой и паром.
Охлажденная в испарителе 6 вода через стояк коллектор 4 насосом подается к потребителю холода. Рабочая вода является одновременно холодильным агатом и хладоносителем. Она воспринимает теплоту от ох- лаждаемой среды, нагревается (на 3—5° С) и через контролирующий канал, который устанавливают перед коллектором (на схеме не показан), по стоякам и коленам подсасывается в испаритель, разделенный на три секции вертикальными перегородками. В секциях имеете устройство для раздробления потока воды, и она в вид дождя сливается на дно испарителя. Увеличенная поверхность дождя способствует частичному испарение воды, вследствие чего основная ее масса охлаждается и насосом подается к потребителю холода.
В секциях испарителя вода испаряется при вакууме который поддерживается главными эжекторами , отсасывающими образовавшийся при испарении холодный пар.
На каждую секцию испарителя предусмотрен отдельный эжектор. В диффузорах главных эжекторов пар, сжимаясь, поступает в главный конденсатор , охлаждаемый водой. Степень сжатия в диффузоре не превышает 7—8, поэтому пар конденсируется также при вакууме. В главном конденсаторе вакуум поддерживается вспомогательными эжекторами, предназначенными для непрерывного удаления воздуха из системы.
Вспомогательный эжектор первой ступени отсасывает паровоздушную смесь из главного конденсатора, сжимает ее в диффузоре и направляет во вспомогательный конденсатор первой ступени. Водяной пар сжижается в нем, а воздух с меньшим содержанием пара отсасывается вспомогательным эжектором второй ступени, где паровоздушная смесь сжимается до атмосферного давления и направляется во вспомогательный конденсатор второй ступени. В этом конденсаторе пар полностью конденсируется, а воздух выпускается в атмосферу через патрубок.
Из вспомогательного конденсатора первой ступени конденсат перепускается в главный конденсатор по U-об разной трубке через уравнительный клапан. Из главного конденсатора жидкость отсасывается конденсатным эжектором, и одна часть ее направляется в испарительную систему (через дроссель к коллектору), а другая — в котел (посредством насоса) для получения рабочего пара, необходимого для действия главных и вспомогательных эжекторов.
Из конденсатора второй ступени конденсат, находящийся под атмосферным давлением, свободно сливается срез патрубок. Охлаждающая конденсаторы вода проходит по трубам.
Используя несколько эжекторов, число которых соответствует числу отдельных секций испарителя, можно автоматически регулировать холодопроизводительность машины путем отключения отдельных секций испарителя вместе с подсоединенным к ним эжектором. На работу Включенных секций это не влияет, так как образуются водяные затворы в стояках и коленах испарителя. В стояках выключенной секции уровень рабочей воды понижается, но не доходит до нижнего левого коллектора. Этим и обеспечивается водяной затвор, препятствующий выравниванию давлений в работающей и выключенной секциях.
Холодопроизводительность пароэжекторной машины 350 кВт при температуре воды, выходящей из испарителя, 4° С.
Источник статьи: http://buymore.pro/article/food/178/paroezhektornye-holodilnye-mashiny
