INSTALATII FRIGORIFICE CU ABSORBTIE

INSTALATII FRIGORIFICE CU ABSORBTIE

Functionarea instalatiei frigorifice cu absorbtie se bazeaza tot pe ciclul Camot inversat, compresia agentului frigorific realizandu-se pe cale termochimica, prin utilizarea unui amestec binar, consumandu-se energie termica.

Fig. 3.58 - Inversarea ciclului unei instalatii frigorifice

1-condensator; 2-acumulator agent frigorific; 3-compresor; 4-supapa cu patru cai; 5-vaporizator; 6, 9-ventile de laminare termostatice; 7, 10-supape de sens unic; 8-filtru.

Amestecurile binare, utilizate ca agent de lucru in instalatiile frigorifice cu absorbtie, sunt constituite din doua componente: agentul frigorific si absorbantul. Absorbantul trebuie sa dizolve puternic agentul frigorific fara sa intre in reactie cu acesta si trebuie sa aiba temperatura de vaporizare mult mai mare decat agentul frigorific. Procesul de absorbtie este insotit, de obicei, de o degajare de caldura, care trebuie evacuata pentru a nu frana procesul, absorbtia fiind mai intensa la temperatura coborata.

In instalatiile frigorifice cu absorbtie, cea mai mare raspandire o are amestecul apa-amoniac, apa fiind un puternic absorbant pentru amoniac. In tehnica conditionarii se mai utilizeaza si amestecul apa-bromura de litiu, apa fiind agentul frigorific, iar bromura de litiu fiind absorbantul.

Instalatiile frigorifice cu absorbtie pot fi cu functionare continua si cu functionare periodica. Schema de principiu a unei instalatii frigorifice cu absorbtie cu functionare continua este prezentata in figura 3.59.

In vaporizatorul (V) agentul frigorific se vaporizeaza, absorbind caldura Q₀   la nivel termic coborat, din incinta racita sau de la agentul intermediar (purtator de frig). Vaporii de amoniac formati patrund in absorbitorul (A), unde se dizolva in solutia saraca de amoniac in apa. Cantitatea de caldura Q_a este evacuata prin apa de racire. Astfel se formeaza solutie concentrata in amoniac, care este preluata de pompa (P) si trimisa in generatorul de vapori (G). Aici, pe baza caldurii Q_g primite din exterior, are loc desorbtia agentului frigorific (amoniacul trece in stare de vapori, cantitatea de caldura furnizata fiind insuficenta pentru vaporizarea apei).

Astfel, la partea superioara a generatorului se vor gasi vapori de amoniac, in timp ce la partea inferioara se va gasi o solutie saraca in amoniac. Vaporii trec prin condensatorul (G), unde se transforma in lichid, iar dupa destindere in ventilul de laminare (VL₂), vaporii ajung in vaporizator.

Solutia saraca in amoniac se intoarce din generatorul de vapori in absorbitor prin ventilul de laminare (VL₁).

O schema imbunatatita de instalatie frigorifica cu absorbtie este prezentata in fig. 3.60.

Economizorul (E) are rolul de a incalzi solutia amoniacala concentrata ce este trimisa de pompa (P) in generatorul de vapori (G) pe seama caldurii preluate de la solutia amoniacala saraca, care trece prin ventilul de laminare (VL₁) spre absorbitorul (A).

Deflegmatorul (D) este racit cu apa si asigura condensarea vaporilor de apa existenti in masa de vapori de amoniac; practic, la iesirea din deflegmator exista doar vapori de amoniac. Apa condensata se intoarce in generatorul de vapori (G). La iesirea din generator vaporii trec printr-o zona prevazuta cu sicane, denumita rectificator, care are rolul de a retine apa antrenata odata cu vaporii de amoniac.

In unele instalatii frigorifice de capacitate mica (frigidere) se utilizeaza masini cu absorbtie cu gaz inert. Amestecul de lucru este format din apa (absorbant), amoniac (agent frigorific) si un agent de transport (hidrogen). Gazul inert (hidrogenul) are urmatoarele roluri:

• este utilizat ca mediu de egalizare a presiunilor intre diferitele parti componente ale instalatiei si elimina pompa de circulatie a solutiei dintre absorbitor si generator;
• serveste ca mediu de transport pentru agentul frigorific.

Schema de principiu a instalatiei este prezentata in fig. 3.61; presiunea este aceeasi in intreaga instalatie, iar amoniacul are diferite presiuni partiale in diferite zone ale instalatiei, in functie de procesul termodinamic ce are loc in acea zona. Pentru o temperatura de condensare de 30⁰C, presiunea de vaporizare a amoniacului este de 12 bar, fiind egala cu presiunea totala din instalatie (in condensator exista doar amoniac, deci presiunile partiale ale hidrogenului si vaporilor de apa sunt nule).

Vaporii de amoniac pleaca din generatorul de vapori (G), trec prin deflegmatorul (D), si ajung in condensatorul (C), unde elimina gazul inert care eventual ar putea sa se afle aici. Amoniacul aflat in stare lichida la iesirea din condensator intra in vaporizatorul (V), umplut cu hidrogen. Aici au loc procesele de evaporare a amoniacului si de difuzie a vaporilor in gazul inert. Procesul de evaporare este determinat de diferenta dintre presiunea partiala a vaporilor din stratul superficial de lichid si cea a vaporilor din amestecul cu gaz inert; pe masura ce se formeaza vapori, creste presiunea partiala a acestora in gazul inert. Amestecul amoniac-hidrogen este mai greu decat hidrogenul pur; ca urmare, amestecul coboara catre partea inferioara a vaporizatorului si apoi catre absorbitorul (A). In absorbitor, solutia amoniacala saraca absoarbe vaporii de amoniac, hidrogenul devine mai usor si trece din nou in evaporator (circuitul 6-3). Astfel, prin diferenta de densitate, intre vaporizator si absorbitor exista o circulatie continua a hidrogenului. Solutia bogata in amoniac circula spre generatorul de vapori (G); in serpentina din jurul rezistentei electrice de incalzire solutia amoniacala bogata se incalzeste, realizandu-se astfel o circulatie prin termosifon a acesteia catre generator. In generatorul de vapori, aceeasi rezistenta electrica asigura fierberea solutiei si formarea vaporilor de amoniac. Datorita diferentei de nivel h dintre generator si absorbitor, solutia amoniacala saraca se intoarce in absorbitor, in timp ce vaporii de amoniac ies pe la partea superioara a generatorului; in deflegmatorul (D) are loc condensarea vaporilor de apa, dupa care vaporii de amoniac ajung in condensator.

In economizorul (E₂), solutia saraca realizeaza preincalzirea solutiei bogate ce trece catre generatorul de vapori; in economizorul (E₁), vaporii reci de amoniac care circula catre absorbitor realizeaza racirea hidrogenului care trece catre vaporizator.

Amplasarea elementelor componente ale unei astfel de instalatii frigorifice intr-un frigider cu absorbtie rezulta din fig. 3.62.