Общие сведения
АБХМ –абсорбционные холодильные машины (рис.1), широко распространенные за рубежом, последнее время приобретают популярность в России. Связанно это с пониманием тех преимуществ, которыми обладают АБХМ, а именно:
- Очень низкое потребление электроэнергии;
- Отсутствие шумов и вибраций во время работы;
- Отсутствие трущихся частей, как следствие отсутствие износа;
- Низкие эксплуатационные расходы;
- Возможность получения горячей воды;
- Простота в эксплуатации;
- Высокий уровень автоматизации;
- Продолжительный срок службы -более 25 лет.
Работы АБХМ предполагает использование тепловой энергии для получения холода. Можно сказать, что абсорбционная холодильная машина - это получение искусственного холода из тепла.В отличие от парокомпрессионной холодильной машины в АБХМ требуется ничтожно малое количество электрической энергии, которая потребляется циркуляционными насосами. Например, для выработки одного мегаватта холода в абсорбционной машине требуется всего 20 кВт электроэнергии. Это в 16 раз меньше по сравнению парокомпрессионной установкой.
Классификация.
АБХМ могут быть непрямого или прямого нагреваВ установках непрямого нагрева используется вторичное тепло - тепловая энергия, полученная в других производствах и предназначенная для выброса в атмосферу.Источником вторичной тепловой энергии может быть горячая вода, низко- или высокопотенциальный пар, горячие дымовые газы котлов, выхлопные газы генераторных установок и т.п.В установках прямого нагрева используется тепло от газа, сжигаемого непосредственно в установке.АБХМ классифицируются по источнику тепла:
- АБХМ нагрева горячей водой (hotwater-fredchiller) - источник тепла горячая вода от 75°С и выше
- АБХМ нагрева паром (steam-fredchiller) - источник тепла пар 75~200°C
- АБХМ нагрева уходящими газами (exhaust-fredchiller) - источник тепла дымовые газы печей, котлов, выхлопные газы генераторных установок 250~600°C
- АБХМ прямого нагрева (direct-fredchiller)- источник тепла сжигание природного газа, мазут, дизельное топливо.
Принцип работы.
Принцип работы АБХМ основан на явлении поглощения веществ жидкостями из газовой смеси (абсорбции) и физическом законе - зависимости температуры кипения и конденсации жидкости от давления. Снижение давления понижет температуру кипения, повышение давления повышает температуру конденсации.В первых машинах такого типа использовались серная кислота и вода.В 1859 стали применять аммиачный цикл, который, используется по сей день (машины АВХМ). Но наиболее распространенным абсорбентом в настоящее время в абсорбционных холодильных машинах является бромид лития (LiBr).На рисунке 2 показана схема одноконтурной абсорбционной холодильной машины.
Установка АБХМ состоит из четырех основных элементов: испарителя, абсорбера, генератора и конденсатора.Хладагентом в АБХМ является вода, которая поступает в испаритель через разбрызгивающую форсунку. В испарителе поддерживается вакуум (~6 мм.рт.ст.).При таком давлении вода закипает при температуре +4°С. В результате в контуре для потребителя охлаждается вода (на рисунке 1 «охлажденная вода»), которая используется по назначению.Далее пары хладагента-воды из испарителя попадают в абсорбер где поглощаются бромистым литием (BrLi. Бромистый литий подается в абсорбер из генератора через форсунку и разбрызгивается.Для исключения перегрева бромистого лития его температура поддерживается контуром «охлаждающей воды». Раствор бромистого лития насосом возвращается в генератор.В генераторе под действием источника вторичного тепла (или непосредственного газового нагрева) часть воды выкипает. Раствор становится более концентрированным, восстанавливаются его абсорбирующие свойства.В свою очередь пары воды из генератора поступают в конденсатор.В конденсаторе в результате охлаждения и высокого давления пары воды конденсируются. Затем через разбрызгивающую форсунку сконденсированная вода вновь поступает в испаритель. Цикл повторяется.Для охлаждения конденсатора и абсорбера применяются градирни.
Эффективность машины
Эффективность АБХМ определяется коэффициентом холодопроизводительности (COP), т.е. отношением холодопроизводительности к потребляемой тепловой мощности. Обычно его значение для одноступенчатых машин составляет 0,6~0,8. При получении коэффициента (COP) равным единице одноступенчатая машина была бы идеальной, это значило бы, что все подведенное тепло преобразовалось бы в холод. Это невозможно, так как в реальной установке существуют термодинамические потери.Повысить холодильный коэффициент можно, если использовать двухступенчатую схему, в которую входят два абсорбера и два конденсатора. В таких установках COP может равным 1,4. В трехступенчатых до 1,8.
Применение
Применяются АБХМ практически во всех отраслях промышленности: энергетике, металлургии, электронике, пищевой промышленности.В частности, в пивоваренной промышленности, поддержание температуры и использование процесса охлаждения необходимо практически на всех этапах технологического процесса от охлаждения ячменя до охлаждения конечного продукта. Например, на этапе сбраживания важно поддерживать температуру, так как от этого зависит процент алкоголя. Регулирование температуры сусла определяет интенсивность размножения дрожжей, на этом этапе важно максимально быстрое охлаждение сусла.Быстрое охлаждение сброженного пива важно для получения однородного и качественного продукта.На рисунке 3 показан пример применения АБХМ для охлаждения на одном из участков технологической цепочки производства пива (охлаждение очистителя ячменя).
АБХМ могут применятся во многих отраслях промышленности, но в любом случае, решающим фактором при выборе этих агрегатов является экономическая целесообразность.
Экономическая целесообразность применения АБХМ
Практически вне конкуренции абсорбционные холодильные машины становятся на объектах, где имеются вторичные энергетические источники, например, собственная водяная или паровая котельная.АБХМ имеют очень низкое значение потребляемой электрической мощности. Электроэнергия потребляется только циркуляционными насосами для перекачки теплоносителей.Для наглядного представления этого факта можно сравнить эксплуатационные затраты парокомпрессионной машины и АБХМ с источником тепла пар или вода.В среднем стоимость парокомпрессионной машины мощностью 1000кВт составляет 130 тыс. EUR. Аналогичная по мощности абсорбционная установка с учетом стоимости градирен 140 тыс. EUR.Если посмотреть на потребляемую электрическую мощность парокомпрессионной машины, то при коэффициенте эффективности 3 она составляет примерно 323 кВт. Потребляемая мощность абсорбционной машины в среднем примерно 20кВт.При цене электроэнергии для предприятия 5 руб/кВт ·ч и графике работы 150 суток в году в течении 12 часов в сутки стоимость потребляемой электроэнергии парокомпрессионной машины за год составит 2 907 000 рублей.Расходы на электроэнергию для АБХМ при том же графике работы составят 180 тыс. рублей.При такой разнице в расходах превышение капитальных вложений в оборудование АБХМ в 10 000 EUR окупится в течение трех месяцев эксплуатации.Кроме того, отсутствие движущихся трущихся частей позволяет значительно сократить, а в некоторых случаях исключить полностью статьи расхода, связанные с ремонтом и приобретением запасных частей.
Влияние на экологию.
Влияние АБХМ на экологию сводится к нулю, особенно если машина интегрирована в когенерационную систему и питается тепловой энергией из этой системы.
По данной теме также рекомендуем Вам следующий материал:
«Классификация чиллеров»
«Чиллеры в промышленности»
«Кондиционирование и вентиляция складских и производственных помещений»
«Что такое Центральный кондиционер?».
Выгодно купить чиллеры и аксессуары к ним по низкой цене вы сможете, обратившись к нашим специалистам по телефону 8(495)2680520 или, отправив запрос на электронную почту info@pvholod.ru.