Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Техніка arrow Теплові насоси та кондиціонери
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Хладонові системи

Перші систематичні дослідження систем хладон-органічний абсорбент були початі Целлхоффером в 1935 р. їм були досліджені десятки бінарних систем і в тому числі хладон R2I (CHC12F) і R22 (CHCIF2), а серед абсорбентів - диметиловий ефір тетраетиленгліколя (ТЕГ) С|0Н22О5. Пізніше системи R21— ТЕГ і R22-ТЕГ були виділені як найбільш перспективні для застосування в АПТ для одержання холоду. Однак випробування в США промислових АПТ для кондиціювання повітря з парою R21- ТЕГ показало термічну нестійкість хладона R21. Тому останні 20 років головним чином дослідження проводилися для систем R22- органічний абсорбент.

Достоїнством всіх цих систем є мала токсичність хладонів, виключення кристалізації абсорбенту в апаратах АПТ.

Недоліки: не дуже велика різниця в температурах кипіння компонентів, невеликі абсолютні кількості теплоти випару хладонів.

Хладонові системи рекомендуються для застосування в АПТ, що працюють при температурах менш 0 °С, де аміак не застосується через токсичність.

Вуглеводні системи

Застосування в АПТ вуглеводнів дозволяє одержати у випарнику температури до -100 °С. Запропоновано використати легкі вуглеводні як летучі компоненти вуглеводневих систем, а важкі вуглеводні й інші органічні речовини - як абсорбенти. У якості летучих компонентів пропонується використати вуглеводні із чотирма атомами вуглецю: бутан і ізобутан, бутилен і ізобутілен, у яких тиск конденсації приблизно у два рази менше, ніж в аміаку, а нормальна температура кипіння -12 °С. Як абсорбент застосовують гептанові розчини.

Недоліки ті ж, що й у хладонів, але ще додаються пожаро- і вибухонебезпечність.

Термодинамічні діаграми робочих речовин АПТ

В даному розділі розглядається розрахунок і побудова діаграм на прикладі H20-LiBr. Діаграми (р,^) і figр,/Т). З дослідних даних про тиск насиченої пари летучих компонентів над розчинами зручніше спочатку будувати діаграму тиск {р) - концентрація (£). Вона є допоміжною для розрахунку всіх інших діаграм. У значній області температур і концентрацій практично всіх систем спостерігається лінійна залежність між igp і І/Г. Тому найбільш простий вид мають діаграми тиск - температура в цих координатах. Такі діаграми (діаграма Дюринга) являють собою серію ліній постійних концентрацій Igp (1/Г). Діаграма Дюринга зручна для визначення можливих режимів АПТ: температура кипіння летучого компонента, температура розчину на виході з генератора для заданої температури охолодної води, а також зони дегазації (Д£).

Діаграма ентальпія-концентрація

Для теплотехнічних розрахунків різних процесів найбільш зручна діаграма ентальпія (я) - концентрація (£), запропонована Меркелем, де концентрація вказується в масових відсотках або в масових частках одного компонента (нелетучого).

Повні діаграми описують стан системи в трьох фазах: пара, рідина, тверда речовина.

Рідка фаза. Для побудови ізотерм И{£) у рідкій фазі ентальпія розчину повинна бути розрахована залежно від концентрації й температури. Для цього необхідно знати значення ентальпій чистих компонентів. Абсолютне значення ентальпій навіть простих речовин у цей час розрахувати неможливо, тому користуються відносною шкалою, вибравши який-небудь стан речовин за початок відліку. Тому що для теплотехнічних завдань необхідно тільки визначення різниці ентальпій, то вибір значень нульових точок ентальпій чистих компонентів може бути довільним. Звичайно в технічній літературі як стан відліку приймають певні значення ентальпій чистих кількостей (Hqj) при нормальних умовах (273,25 К і 101,3 кПа). Наприклад, h0]=hQ2 = 0 кДж-кг"1 або hQl ==400 кДжкг1 (або вибирається будь-яке інше значення Hqj залежно від природи системи, щоб ізотерми hit) перебували в позитивній області ентальпій для зручності розрахунків циклів). Якщо при Т = const два чистих компоненти змішуються один з одним у певнім масовому співвідношенні й не виникають теплові ефекти, те ентальпія суміші розраховується по аддитивності:

де ц - масова доля абсорбента; /70, і - ентальпії летучих і нелетучих компонентів, відповідно.

Однак такі системи в АПТ не використаються. Застосування знайшли лише системи, у яких при змішуванні компонентів виділяється деяка кількість теплоти. Цю теплоту необхідно відвести, щоб температура суміші залишилася такою ж, яку мали окремі компоненти до початку процесу змішування.

У цьому випадку розрахунок ентальпії системи (ізотерми //(^) при Т = Т0) здійснюється в такий спосіб

де Ahs - теплота змішування.

Вид ізотерми для системи з обмеженою розчинністю показаний на рис. 1.28. За графічним методом можна визначити для £ = £о як величини Д/Tj , так і її диференціальні складові Ah і А/?2 •

Графічне визначення теплоти змішання і її диференціальних складових (метод Розебома)

Рис. 1.28. Графічне визначення теплоти змішання і її диференціальних складових (метод Розебома)

Якщо є дані щодо теплоємкості розчинів при різних концентраціях і температурах, то розрахункова ентальпія при температурі Т для 5=соп5І знаходиться по відомому рівнянню

Кожна ізотерма А(£;) обмежена точкою, що відповідає концентрації насиченого розчину при даній температурі розчину. З'єднання цих точок дає лінію кристалізації, тобто визначає область існування розчину.

Для зручності теплотехнічних розрахунків на сітку ізотерм й(£) наносять сітку ліній кипіння розчину (р = const), використовуючи дані діаграми або ІТ,\%р. Такий метод розрахунку й побудова діаграми £,Л найбільш точними і простими.

Парова фаза. В інтервалі температур від -100 до +150°С тиском пари бромистого літію в паровій фазі можна зневажити. Тому ентальпія парової фази можна визначити по таблицях водяної пари.

Для полегшення користування діаграмою запропонували над лініями для рідкої фази нанести допоміжні лінії постійного тиску, що відповідають ізобарам рідкої фази. Ці лінії дають значення ентальпії перегрітої пари заданого тиску при температурах, що відповідає концентрації рідкої фази.

Експлуатаційні вимоги, пропоновані до робочих речовин АПТ

Головна експлуатаційна вимога - нешкідливість робочих речовин для людини, тому що контакт із ними можливий не тільки при заправленні й ремонті АПТ, але й у процесі експлуатації установок, коли можливі витоки через нещільності. Однак строго виконати дану вимогу практично неможливо, оскільки абсорбція пар летучого компонента відбувається тільки в тому випадку, якщо між молекулами (або іонами) летучого й нелетучого компонентів є хімічна взаємодія, а це визначає їх деяку хімічну активність. Тільки вода є абсолютно нешкідливою речовиною через особливості виникнення життя на Землі.

Часто вимоги до теплофізичних властивостей робочих речовин вступають у протиріччя з експлуатаційними вимогами.

Рушійною силою абсорбції є різниця хімічних потенціалів летучих компонентів у випарнику й в абсорбері. Чим більше різниця тисків, тим більше рушійна сила абсорбції. Бажано все-таки , щоб тиск пари летучих компонентів був помірним, тому що при високому тиску й при глибокому вакуумі система АПТ значно здорожується й більше складна в експлуатації.

Абсолютна теплота паротворення летучого компонента повинна бути можливо високою, щоб забезпечити більшу холодопродуктивність. Однак це має місце тільки в тому випадку, якщо молекули летучого компонента полярні, що визначає їхню хімічну активність (виключення - вода).

Температури кипіння компонентів розчину повинні значно відрізнятися друг від друга, тоді відпадає необхідність у ректифікаційних пристроях, але при цьому в більшості випадків має місце обмежена розчинність і існує небезпека кристалізації речовин в апаратах, що небажано.

В'язкість і поверхневий натяг розчину повинні бути невеликими, а теплопровідність великою. Тільки тоді забезпечуються сприятливі умови для процесів тепло- і масообміну в апаратах АПТ. Однак у більшості випадків, чим більше абсорбційна здатність розчинів, тим більше в'язкість. Проблему зменшення в'язкості розчину можна вирішити тільки з огляду на будову розчину Й, як правило, за рахунок зменшення абсорбційної здатності розчину й т.д.

Рекомендується, щоб хімічні речовини були хімічно й термічно стійкими, пожаро- і вибухобезпечними, а виробництво їх було недорогим, щоб корозійний вплив робочих речовин на конструктивні матеріали АПТ був відсутній або мінімальним.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси