Конструкторское решение абсорбционной холодильной машины - Курсовая работа

Поглощение происходит либо в результате растворения в абсорбенте, либо в результате химического взаимодействия. К абсорбентам предъявляют следующие требования: высокая абсорбционная способность; селективность; низкое давление паров; химическая инертность по отношению к конструкционным материалам; нетоксичность; огне-и взрывобезопасность. Для процесса важно следующее: необходимо, чтобы концентрация абсорбируемого пара была равна или больше равновесной концентрации этого пара над абсорбентом. Для возможности применения абсорбента он должен с достаточной скоростью поглощать хладагент и при одинаковых давлениях их температура кипения должна быть значительно выше температуры кипения хладагента. Наибольшее применение получили водоаммиачные абсорбционные установки, в которых аммиак является хладагентом, а вода - поглотителем (абсорбентом).Т.к. температура охлаждаемого помещения , то принимаем температуры рассола на входе и выходе из испарителя: и . Т.к. температура охлаждающей воды на входе в конденсатор , то принимаем температуру воды на выходе . По давлению и температуре определяем концентрацию раствора и его энтальпию . По давлению и по температуре определяем концентрацию слабого раствора и его энтальпию . Температура пара после дефлегматора должна на превышать температуру конденсации чистого агента при давлении .В качестве исходных данных имеем: количество дистиллята , массовое содержание аммиака в исходной смеси , массовое содержание аммиака в дистилляте , массовое содержание аммиака в кубовом остатке , флегмовое отношение , кратность циркуляции . Определяем молярные доли аммиака в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке. Для определения числа тарелок графическим методом строим диаграмму равновесия для бинарной смеси аммиак - вода. Принимая КПД тарелки ?т=0,5, определяем действительное число тарелок: Уравнения рабочих линий: а) верхней части колонны б) нижней части колонны Диаметр колонны: Принимаем диаметр колонны , тогда скорость пара в колонне будет равна: Высота тарелочной части колонны: , где - расстояние между тарелками.Тепловой расчет испарителя для охлаждения жидкого хладоносителя, рассола - раствора NH3 в воде, ведут по формуле: . Если заданная холодопроизводительность установки равна Qo , то с учетом тепловых потерь в окружающую среду тепловая нагрузка испарителя определится формулой: . Скорость движения рассола в трубах испарителя определяется по формуле: где - плотность рассола, - площадь сечения одного хода по трубам, определяется по формуле: здесь - внутренний диаметр труб испарителя, - общее число труб, - число ходов труб испарителя. Коэффициент теплопередачи испарителя определяется двумя методами, результаты которых сравнивают. Коэффициент теплопередачи: где - поверхность теплообмена испарителя; определяется по типоразмеру испарителя, - средняя разность температур между аммиаком и рассолом, определяется по выражению: где - температура испарения аммиака.Так как в тракт подачи исходной смеси в генератор входит теплообменник раствора, то нам необходимо выполнить конструктивный расчет данного теплообменника. затраты напора для преодоления гидростатического столба жидкости (у нас теплообменник включен в замкнутую сеть, а значит =0); значит: , где , , здесь: - коэффициент сопротивления трения; , то коэффициент сопротивления трения определяем по формуле Никурадзе: ; тогда: ; Т.к , то коэффициент сопротивления трения определяем по формуле Никурадзе: ; Т.

Содержание

Введение

1. Термодинамический расчет цикла

2. Тепловой расчет генератора

3. Расчет испарителя

4. Гидравлический расчет тракта подачи исходной смеси в генератор

Литература

Абсорбция - поглощение газа в объеме, а так же избирательное поглощение одного или нескольких компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Поглощение происходит либо в результате растворения в абсорбенте, либо в результате химического взаимодействия. В 1-м случае процесс называется физической абсорбцией, во 2-м - хемабсорбцией.

Абсорбентами служат однородные жидкости, либо растворы активного компонента в жидком растворителе.

К абсорбентам предъявляют следующие требования: высокая абсорбционная способность; селективность; низкое давление паров; химическая инертность по отношению к конструкционным материалам; нетоксичность; огне- и взрывобезопасность.

С технологической точки зрения, лучшими являются те абсорбенты, расход которых для определенного процесса наименьший, т.е. в котором растворимость поглощаемого вещества выше. Поэтому абсорбенты выбирают по данным о растворимости в них поглощаемых веществ.

Физическая абсорбция газа чаще всего сопровождается выделением теплоты, следовательно, что в результате повышения температуры абсорбента возможно резкое понижение растворимости газа. Поэтому для поддержания производительности абсорбента прибегают к его охлаждению.

Принцип действия абсорбционных холодильных установок.

Преимущество абсорбционной холодильной установки перед компрессионной является использование для выработки холода тепловой энергии как низкого, так и среднего потенциала.

В процессе абсорбции температура пара может быть ниже температуры абсорбента, поглощающего пар. Для процесса важно следующее: необходимо, чтобы концентрация абсорбируемого пара была равна или больше равновесной концентрации этого пара над абсорбентом.

Для возможности применения абсорбента он должен с достаточной скоростью поглощать хладагент и при одинаковых давлениях их температура кипения должна быть значительно выше температуры кипения хладагента.

Наибольшее применение получили водоаммиачные абсорбционные установки, в которых аммиак является хладагентом, а вода - поглотителем (абсорбентом). Аммиак сильно растворяется в воде. При 00С в одном объеме воды растворяется 1148 объемов парообразного аммиака.

Абсорбция жидкого аммиака в воде сопровождается выделением тепла (750 КДЖ на 1 кг аммиака). Еще больше аммиака выделяется при растворении паров аммиака, т.к. происходит выделение теплоты парообразования (1250 КДЖ/кг).

При нагревании водоаммиачного раствора происходит не только выделение паров аммиака, но и испарение воды. Пока температура низкая - выделяется в основном пар аммиака. Состав смеси паров первоначальной стадии отличается преобладанием аммиака, в дальнейшем количество водяных паров начинает расти.

Принципиальная схема абсорбционной холодильной установки.

В генераторе за счет подогрева происходит выпаривание аммиачного раствора, в результате чего, образуется аммиачный пар с незначительной примесью воды. Вследствие чего, содержание аммиака в растворе может уменьшаться, если его не пополнять крепким концентрированным раствором. Полученный пар попадает в конденсатор, где за счет внешнего охлаждения превращается в жидкость. Жидкий аммиак идет в регулирующий вентиль, где происходит понижение давления с частичным испарением жидкого аммиака и понижением его температуры. Далее аммиак поступает в испаритель, где он переходит в паровую фазу за счет тепла, подводимого хладоносителем. Пары аммиака поступают в абсорбер, где поглощаются слабым раствором, поступающим из генератора. Для возможности непрерывности процесса теплоту абсорбции отводят с помощью охлаждающей воды. В результате в абсорбере образуется крепкий аммиачный раствор, который насосом перекачивается в генератор. А взамен его из генератора через вентиль в абсорбер подается слабый раствор. Т.е., в простой абсорбционной установке имеется 2 аппарата, в которых тепло подводится к рабочему телу извне (генератор и испаритель) и 2 аппарата, в которых тепло отводится от рабочего тела (конденсатор и абсорбер).

Аппараты абсорбционной холодильной установки.

Генераторы для абсорбционных холодильных установок выполняются в виде горизонтальных или вертикальных кожухотрубных аппаратов или же в виде элементных двухтрубных аппаратов.

На рисунке изображен трубчатый генератор с ректификационной колонной, обогреваемой дымовыми газами. В межтрубном пространстве кипит аммиачная смесь. Эта смесь поступает в аппарат через ректификационную колонну.

Если аппарат вертикальный, то газ или греющий пар поступает в межтрубное пространство, а раствор кипит в трубах. Исходный раствор поступает в ректификационную колонну, расположенную над греющей поверхностью. Колонны генераторов в качестве насадок используют тарелки или кольца Рашига.

В элементных генераторах греющий пар или газ движется внутри трубок, а водоаммиачный раствор кипит в межтрубном пространстве. Этот аппарат имеет выносной ректификатор, в некоторых случаях и дефлегматор.

Абсорберы выполняются как горизонтальными, так и вертикальными пленочными (противоточные). В горизонтальных оросительных абсорберах раствор поступает в аппарат сверху и орошает трубки, внутри которых циркулирует охлаждающая вода. Снизу подается пар, который поглощается раствором. Крепкий раствор в абсорбере отводится из нижней части.

Остальные аппараты (конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель, теплообменники) не имеют принципиального отличия от аппаратов для компрессионной холодильной установки рассмотренной ранее.

Параметрический ряд абсорбционных холодильных установок водоаммиачных по мощности, КВТ (ккал/ч): 580 (500); 1160 (1000); 1860 (1600); 2900 (2500); 4650 (4000); 7330 (6300); 9280 (8000).

Водоаммиачные машины холодильной мощностью 1,16 МВТ с температурой охлаждения 258 К работают на паре из отбора турбин ТЭЦ, на заводах искусственного волокна, на машиностроительных заводах и используются в строительстве.

1. Лебедев П.Д., Щукин А.А. «Теплоиспользующие установки промышленных предприятий», «Энергия»,1970г.

2. Лебедев П.Д. «Теплообменные сушильные и холодильные установки», «Энергия», 1972г.

3. Романков П.Г. и др. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов. СПБ.: Химия, 1993

4. «Справочник химика», «Химия»,1966г.

5. «Справочник холодильщика», «Машгиз», 1962г.

Размещено на