Тепловой расчет простейшей АВХМ

В Г за счет подвода теплоты q_Г от внешнего греющего источника кипит крепкий по аммиаку раствор. Из раствора выделяется более летучий аммиак. Пар аммиака поступает в КД, где за счет отвода теплоты внешним охлаждающим источником в количестве q_К охлаждается и конденсируется. Образовавшаяся жидкость поступает в РВ2, дросселируется от давления в КД до давления в И и

поступает в И. В И за счет подвода теплоты от охлаждаемого источника в количестве q₀ кипит жидкий аммиак и образовавшийся пар направляется в А. Из Г слабый по аммиаку раствор поступает в РВ1, дросселируется до давления в А и направляется в А. Здесь слабый раствор поглощает пары аммиака, поступающие из И. Теплота абсорбции в количестве q_А отводится внешним охлаждающим источником. Концентрация раствора в результате поглощения пара возрастает до крепкого раствора, который забирается насосом и подается в Г.

Для построения цикла необходимо по известным параметрам внешних источников определить возможные параметры раствора в узловых точках цикла как для жидкой, так и для паровой фаз. Температурный режим работы АВХМ определяется тремя независимыми параметрами внешних источников: 1) Высшей температурой греющего источника t_h1; 2) Низшей температурой охлаждающей среды t_W1; 3) Низшей температурой охлаждаемого хладоносителя t_S2. По t_h1 находят высшую температуру кипения раствора в Г (на выходе из Г): t₂ = t_h1 – Δt_h, (Δt_h ≈ 10°С). По t_W1 находят давление и температуру конденсации: t_K = t_W1 – Δt_K, (Δt_K ≈ 5°С), далее, используя таблицы со свойствами чистого аммиака, находим P_K = f(t_K). Наличие в парах аммиака паров воды снижает P_K, но использование таблиц свойств чистого аммиака дает некоторое завышение P_K в запас и к ошибке не приводит.

Подача охлаждающей среды в КД и А может осуществляться параллельно и последовательно сначала в КД, затем в А. Параллельная подача: по t_W1 находим низшую температуру раствора при абсорбции пара в А (t₄ = t_W1 + Δt_A). Последовательная подача: t_W2 = t_W1 + Δt_W, Δt_W – нагрев воды в КД (Δt_W = 2 ÷ 5°С). Далее t₄ = t_W2 + Δt_A.

По t_S2 находим низшую температуру кипения в И: t₀ = t_S2 – Δt₀, Δt₀ ≈ 5°С. C помощью таблиц со свойствами чистого аммиака по t₀ находим Р₀′. Действительное значение Р₀ будет ниже Р₀′: Р₀ = Р₀′ - ΔР, ΔР учитывает наличие воды в аммиаке. По t₀ определяем высшую температуру кипения в И: t₈ = t₀ + Δt₀′. Для упрощения расчетов пренебрегают гидравлическим сопротивлением паровых трубопроводов между Г и КД, между И и А. Тогда давление в Г равно давлению в КД, давление в И равно давлению в А (P_h = P_K, P_A = P₀).

Построение цикла. На диаграмме отмечают Р_K и Р₀ для паровой и жидкой фаз раствора. На пересечении t₄ и Р₀ = Р_А находят положение т.4 в области жидкости. Т.4 имеет параметры t₄, Р₀ = Р_А, ξ_R, h₄. Т.4 характеризует состояние крепкого раствора на выходе из А. Изменением энтальпии раствора при прохождении насоса пренебрегают. В Г раствор подогревается до равновесного состояния т.1⁰ (t₁⁰, Р_К, ξ_R, h₁⁰), а затем кипит при Р_К = Р_h (процесс 1⁰2). Т.2 (t₂, P_K, ξ_A, h₂), характеризующую состояние раствора в конце процесса кипения, находят на пересечении t₂ и P_K в области жидкости. Состояние пара, равновесного жидкости в начале процесса кипения, характеризуется т.1' (t₁⁰, Р_К, h₁'), а состояние пара, равновесного жидкости в конце процесса кипения (т.2), характеризуется т.2' (t₂, P_K, h₂'). Положение т.1' и т.2' находят, используя вспомогательную линию изобары Р_К в области пара. Эти точки лежат на пересечении t₁⁰ и t₂, проведенных в области влажного пара, и линии P_K для сухого насыщенного пара. Считают, что из Г выходит пар, равновесный среднему состоянию раствора в процессе кипения: ξ_m = (ξ_A + ξ_R) / 2. Положение т.5' (t₅, P_K, ξ _d, h₅') находят с помощью вспомогательной линии изобары P_K в области паровой фазы. Эта точка лежит на пересечении t₅, проведенной в области влажного пара, и линии P_K для сухого насыщенного пара. Пар с состоянием 5' поступает в КД, где конденсируется за счет охлаждения внешним охлаждающим источником (процесс 5'6). Жидкость, состояние которой характеризуется т.6 (t₆, P_K, ξ _d, h₆), дросселируется в РВ2 от P_K до Р₀ и в состоянии влажного пара поступает в И. Так как при дросселировании энтальпия не меняется, то состояние влажного пара будет характеризоваться т.7 (t₇, P₀, ξ _d, h₆), совпадающей на диаграмме с т.6. Влажный пар при P₀ состоит из жидкости (т.7⁰ (t₇ = t₇⁰, P₀, h₇)) и пара (т.7' (t₀, P₀, h₇')). Положение т.7⁰ находят на пересечении t₀ и P₀ в области жидкости. Положение т.7' находят на пересечении t₀, проходящей в области влажного пара через т.7, и изобары P₀ для сухого насыщенного пара. В И за счет подвода теплоты от охлаждаемого источника жидкость в состоянии 7⁰ кипит (процесс 7⁰8⁰), температура при этом меняется от низшей t₀ до высшей t₈. Положение т.8⁰ (t₈, P₀, h₈⁰), характеризующей состояние жидкости в конце процесса кипения, находят на пересечении t₈ и P₀ в области жидкости. Т.8' (t₈, P₀, h₈'), характеризующая состояние пара, равновесного жидкости в конце процесса кипения, находится с помощью вспомогательной линии изобары P₀ в области паровой фазы. Считают, что из И выходит влажный пар, состояние которого характеризуется т.8 (t₈, P₀, ξ _d, h₈). Т.8 лежит на пересечении t₈ в области влажного пара и линии постоянной концентрации ξ _d. Слабый раствор из Г (т.2) дросселируется в РВ1 от P_h до P_А и поступает в А. Поскольку при дросселировании энтальпия не меняется, то т.3 (t₃⁰, P_А, ξ_А, h₃'), характеризующая состояние влажного пара после дросселирования жидкости, на диаграмме совпадает с т.2. Влажный пар при P₀ состоит из жидкости (т.3⁰ (t₃⁰, P_А, h₃⁰)) и насыщенного пара (т.3' (t₃⁰, P_А, h₃')). Положение т. 3' и т.3⁰ находят методом последовательных приближений. Т.3⁰ лежит на пересечении t₃⁰, проведенной в области влажного пара, и P₀ для насыщенной жидкости. Т.3' лежит на пересечении t₃⁰, проведенной в области влажного пара, и P₀ для насыщенного пара. В А при давлении P_А происходит поглощение пара раствором (процесс 3⁰4). Концентрация раствора увеличивается до ξ_R.

Дата добавления: 2015-08-13