Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.
Абсорбционные холодильные машины выпускаются известными производителями климатического оборудования: ShuangLiang Eco Energy (крупнейший производитель), Carrier, Trane, Thermax, York, Century, Broad.
К абсорбционным холодильным машинам также относятся аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия.
История создания АБХМ
- Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом[1]
- Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году.
- В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.
- В 1834 году английским врачом Джейкобом Перкинсом (Jacob Perkins (англ.)) (1766—1844) была построена холодильная машина с использованием насоса (компрессора) на диэтиловом эфире.
- Французским учёным Фердинандом Карре (1824—1900) и его братом Эдмондом Карре (Edmond Carre) в 1846 году была изобретена аммиачная абсорбционная холодильная машина. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
- В 1871 году была построена машина, работающая на метиловом эфире.
- В 1850 году Эдмонд Карре создал абсорбционную машину на воде и концентрированной серной кислоте.
- В 1923 году австралийцем Эдвардом Халлстромом изобретён оригинальный аммиачный абсорбционный холодильник упрощённой конструкции — Icy Ball (англ. ледяной шар).
- В 1926 году физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают так называемый холодильник Эйнштейна, который был запатентован в США 11 ноября 1930 года[2].
- В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
- Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов.
- В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами.
- В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором[3].
Типы абсорбционных охладителей
| Тип АБХМ | Источник тепла | Мощность |
|---|---|---|
| Охладители прямого нагрева (Direct-fired Chiller/heaters) | Природный газ, дизельное топливо, отходящие дымовые газы. | По холоду от 17 кВт до 12 МВт, по теплу — от 17 кВт до 8 МВт. |
| Охладители парового нагрева (Steam-fired chillers) | Пар с температурой 75-200°С | По холоду от 200 кВт до 15 МВт. |
| Охладители нагрева горячей водой (Hot water-fired chillers) | Горячая вода с температурой 75-95°С на входе/до 65°С на выходе) | По холоду от 105 кВт до 12 МВт. |
| Охладители нагрева выхлопными газами (Exhaust-fired chillers/heaters) | Выхлопные газы с температурой 250—600°С на входе/до 150°С на выходе | По холоду от 200 кВт до 12 МВт. |
Принцип действия
На представленной схеме Бромид-Литиевой абсорбционной холодильной машины охладитель состоит из двух камер.
- Верхняя — генератор (AT). Это горячая камера с относительно высоким давлением.
- Нижняя — испаритель (VD) и абсорбер (AB). Это холодная камера с очень низким давлением (2мБар).
Под действием тепла (HM) в генераторе из раствора бромида лития выделяются пары воды (хладагента), которые переносятся в конденсатор. Водяной пар конденсируется, отдавая тепло воде охлаждающего контура KüW. Охлажденная вода по линии 5 поступает в испаритель, где при низком давлении закипает при температуре +6 °C и забирает тепло от охлаждаемого контура чиллер-фанкойл (KW). Насос VD прокачивает воду на форсунки, что способствует более интенсивному теплообмену. В других типах АБХМ охлаждаемый контур не обрызгивается, а погружается в ванну хладагента.
Оставшийся концентрированный раствор бромида лития по линии 1-2 через растворный теплообменник/гидравлический затвор WT1 переходит в абсорбер. Для улучшения абсорбции раствор разбрызгивается форсунками и поглощает водяной пар из испарителя. Процесс абсорбции связан с выделением теплоты, которая отводится охлаждающим контуром KüW в абсорбере АВ. Полученный раствор воды и бромида лития перекачивается по линии 3-4 в генератор через регулятор/теплообменник WT1, и цикл повторяется снова.
Преимущества
По сравнению с компрессионными холодильниками, АБХМ обладают следующими преимуществами:
- Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.
- Минимальный уровень шума.
- Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода.
- Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.
- Длительный срок службы (не менее 20 лет).
- Полная автоматизация.
- Пожаро- и взрывобезопасность.
- Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.
Недостатки
Абсорбционные охладители, по сравнению с компрессионными охладителями отличает:
- Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше (на мощности ниже 500 кВт) чем цена обычного охладителя. При больших мощностях (2 МВт и выше) стоимость АБХМ приближается к стоимости ПКХМ.
- Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.
- Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,52 — для двухступенчатых машин.
- Существенно больший вес, чем у обычного охладителя.
- Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.
См. также
Примечания
- ↑ Уильям Каллен, «О производстве холода, произведенного при испарении жидкостей и некоторые другие способы получения холода», в «Essays and Observations Physical and Literary Read Before a Society in Edinburgh and Published by Them, II», (Эдинбург, 1756) (en)
- ↑ Design Analysis of the Einstein Refrigeration Cycle (англ.)
- ↑ Подробное описание двух и трёхступенчатых АБХМ на сайте Ассоциации инженеров АВОК
Литература
- Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур»/А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский: Под общ. ред. Л. С. Тимофеевского.- СПб.: Политехника, 1997 г.- 992с.
Ссылки
 |
 | |
|---|---|
| Физические принципы работы | |
| Термины | |
| Виды холодильного оборудования |
|
| Виды СКВ | |
| Типы оборудования | |
| Чиллеры | |
| Типы внутренних блоков СКВ | |
| Хладагенты | |
| Составляющие | |
| Магистрали переноса тепловой энергии | |
| Близкие категории | |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .