Основной режим работы – режим генерации холода. Однако существует и альтернативный вариант, который заключается в режиме генерации тепла.
Особенности использования и преимущества
В процессе работы АБХМ получают холод с помощью тепловой энергии из разных источников. Такая техника действует без компрессора и в отличие от парокомпрессионных холодильных установок отличается экономным потреблением энергии. К примеру, абсорбционная машина для выработки 1 мегаватта холода использует 20 кВт электроэнергии. Парокомпрессионным установкам требуется в 16 раз больше энергии.
Другие преимущества АБХМ:
- минимальный уровень шума;
- отсутствие вибраций во время работы;
- возможность получать горячую воду;
- высокий уровень автоматизации;
- простота эксплуатации и обслуживания.
Оборудование с абсорбционным охлаждением не требует постоянного контроля техническим персоналом и легко управляется, обеспечивая возможность непрерывной и бесступенчатой регулировки. Оно быстро реагирует на изменение нагрузки.
У машин отсутствуют трущиеся части, что повышает износостойкость и надежность конструкции. Такое инженерное решение обеспечивает продолжительный срок эксплуатации без ремонта и замены крупных узлов. При соблюдении рекомендаций производителя техника служит больше 25 лет. Ассортимент АБХМ отличается разнообразием и позволяет выбрать нужную модель для бытового применения, небольших производств и крупных объектов промышленности.
Схема работы
В основе работы АБХМ – эффект абсорбции и зависимость температуры конденсации и кипения жидкости от показателей давления. В условиях вакуума вода закипает и испаряется при низких температурах, забирая тепло от охлаждаемого контура. При поглощении пара специальный раствор преобразуется в разбавленный. Затем он откачивается и выпаривается с помощью тепла выхлопных газов, нагретого пара и воды или полученного в результате сгорания природного газа или дизельного топлива.
Сначала для организации цикла использовали воду и серную кислоту, потом аммиак. Но наиболее популярны машины, у которых в качестве абсорбента служит бромид лития (LiBr).
Конструкция одноконтурных машин АБХМ включает испаритель, абсорбер, генератор и конденсатор. Один из вариантов технологической схемы представлен на рисунке.
Хладагентом является вода, которая подается в испаритель через форсунку. Охлаждение происходит за счет трех физических процессов – раствор бромистого лития способен поглощать воду, при испарении вода забирает тепло и АБХМ находится под низким давлением (внутри вакуум). Цикл работы машины предусматривает следующие этапы:
- Из-за вакуума, созданного в испарителе, закипание воды происходит при температуре +4 °C.
- В контуре появляется охлажденная вода, которую можно использовать по назначению.
- Из генератора в абсорбер подается бромистый литий и разбрызгивается через форсунку.
- Пары воды, исполняющей функции хладагента, попадают в абсорбер и поглощаются бромистым литием. Чтобы не допустить перегрева абсорбента, используется контур охлаждающей воды.
- С помощью насоса раствор бромистого лития перекачивается в генератор.
- Под действием тепла сгорания топлива или из вторичного источника в генераторе выкипает часть воды, повышается концентрация раствора и его абсорбирующие свойства восстанавливаются.
- В конденсаторе в условиях высокого давления и охлаждения пары воды конденсируются и снова поступают в испаритель через разбрызгивающую форсунку.
Чтобы охладить абсорбер и конденсатор, используют градирни.
Производительность и повышение эффективности АБХМ
Энергетическая эффективность работы абсорбционной машины определяется величиной коэффициента производительности холода (COP) или соотношением между производительностью холода и количеством потребляемой оборудованием тепловой мощности. Значение коэффициента для одноступенчатых моделей оборудования обычно составляет 0,6-0,8. Показатель равный 1 означал бы полное преобразование тепла в холод, но такой результат невозможен из-за термодинамических потерь во время работы охлаждающей установки.
Для повышения значения коэффициента используют машины с двухступенчатой схемой, которая включает по два абсорбера и конденсатора. В этом случае COP может составлять 1,4. В трехступенчатых системах он достигает до 1.8.
Виды абсорбционных холодильных машин
По типу источника тепловой энергии различают АБХМ прямого и непрямого нагрева. При работе оборудования первого типа для получения холода используют тепловую энергию, которая образуется при сгорании газообразных и жидких веществ в камере установки. Источником тепла служат мазут, природный газ или дизельное топливо.
В машинах непрямого нагрева применяют вторичное тепло. Оно представляет собой тепловую энергию, которая получается в результате других производственных процессов и сбрасывается в атмосферу. В зависимости от источника тепла различают АБХМ с косвенным нагревом:
- Горячей водой. Температура жидкости составляет от 75 °C.
- Паром. В качестве источника служит насыщенный водяной пар температурой 75-200 °C.
- Уходящими газами. В их качестве применяют выхлопные газы от генераторных установок и дымовые от котлов и печей с температурой 250-600 °C.
Оборудование также классифицируют по числу основных компонентов и разделяют на одно-, двух- и трехступенчатое.
Сфера применения
Абсорбционные холодильные машины сохраняют функциональность при температуре в интервале -60…+100 °C и востребованы в разных отраслях промышленности, от пищевой и нефтехимической до энергетики и металлургии. Например, при изготовлении продуктов пивоваренной промышленности охлаждение необходимо почти при каждой технологической операции.
Процент алкоголя во многом зависит от температуры, поэтому на этапе сбраживания важно поддерживать ее оптимальные показатели. Интенсивность размножения дрожжей также зависит от температуры и важно обеспечить быстрое охлаждение сусла. Уменьшение нагрева после завершения брожения пива позволяет получить однородный продукт высокого качества.
Ниже на рисунке представлен один из примеров использования АБХМ – охлаждение очистителя ячменя в технологическом процессе по производству пива.
Главным критерием необходимости применения абсорбционных холодильных машин является экономическая целесообразность.
Экономическая выгода при использовании АБХМ
Наибольшая эффективность АХБМ наблюдается при наличии вторичных источников энергии. Например, при работе собственной паровой или водяной котельной. В этом случае для машин характерно низкое потребление электроэнергии. Она необходима лишь для работы циркуляционных насосов, которые осуществляют перекачивание теплоносителей.
Наглядно представить выгоду применения АБХМ поможет сравнение абсорбционной машины с парокомпрессионной.
| Вид оборудования | Мощность | Стоимость | Потребляемая электрическая мощность |
| Абсорбционная машина | 1000 кВт |
140 000 EUR |
20 кВт |
| Парокомпрессионная машин | 1000 кВт |
130 000 EUR |
323 кВт |
Если принять стоимость электроэнергии 5 руб/кВт и работу по графику 12 часов в сутки и 150 суток в течение года, то затраты на оплату потребляемых ресурсов в год составят:
• для абсорбционной машины – 180 000 рублей;
• для компрессионной машины – 2 907 000 рублей.
При таких показателях разница в стоимости
АБХМ по сравнению с парокомпрессионной машиной сможет окупиться в течение 3 месяцев эксплуатации. Кроме того, отсутствие в конструкции оборудования трущихся деталей позволяет сократить или полностью исключить затраты на оплату ремонтных работ и покупку запасных частей. При этом АБХМ практически не оказывает негативного влияния на экологию, особенно при наличии комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
