Им. И. М. Губкина унц "газохимия" иох им. Н. Д. Зелинского ран ргу нефти и газа им. И. М. Губкина

Способы получения умеренного холода
В процессе умеренного холода нижний температурный предел (до минус 120^оС) достигается при использовании в качестве хладагента этилена. В зависимости от способа сжатия хладагента и изменения его состояния в рабочем цикле для достижения умеренного охлаждения используют следующие холодильные установки:
-парокомпрессионные холодильные машины, в которых сжа­тие хладагента осуществляется поршневым, турбинным или винтовым компрессором и сжатый газ подвергается конденса­ции
-абсорбционные холодильные машины, в которых хладагент сжимается термокомпрессором и подвергается сжижению.
Принципиальная схема парокомпрессионной холодильной машины показана на рис.33.
Пары циркулирующего хладагента направляются на прием компрессора К и сжимаются в нем до рабочего давления. Сжа­тые пары хладагента поступают в холодильник-конденсатор ХК, где при охлаждении водой или воздухом конденсируются и поступают для доохлаждения в холодильник X. Переохлаж­денный жидкий хладагент затем дросселируется в Д, в ре­зультате чего его температура понижается.
После дросселя Д хладагент направляется в испарители, где происходит его ис­парение за счет подвода тепла охлаждаемым потоком. Верхняя температура парокомпрессионного цикла примерно одинакова при использовании всех хладагентов, так как зави­сит от температуры охлаждаемой воды, и колеблется от 0 до 30^оС. Нижнюю температуру цикла задают в зависимости от назначения холодильной установки. Выбор хладагента зависит от необходимого интервала температур в работе холодильной установки, т.е. от требуе­мого нижнего температурного предела.

Рис.33. Схема парокомпрессионной холодильной машины
К – компрессор; ХК – холодильник-конденсатор; Х – холодильник; Д – дроссель; И – испаритель.

При выборе хладагента и температурного интервала цикла стремятся также к тому, чтобы давление насыщенных паров хладагента при нижней температуре цикла было близко к ат­мосферному.

В настоящее время для холодильных установок используют­ся различные хладагенты: этан, этилен, пропан, аммиак и т.д.
Широкое применение в практике работы парокомпрессионных холодильных установок получил аммиак. При температуре 20^оС давление насыщенных паров аммиака составляет 857 КПа, в то время как температура насыщения, равная минус 34^оС, соответствует давлению 98 КПа. Следовательно, создание аммиачной парокомпрессионной холодильной установки на ко­нечные температуры до минус 34^оС не требует применения вакуума, что значительно упрощает ее конструкцию. Кроме того, по сравнению с другими хладагентами аммиак имеет более высокую холодопроизводительность на 1 кг хлада­гента. Аммиак тем не менее имеет и некоторые недостатки - токсичность и коррозионную активность, поэтому в промышленности широкое применение в качестве хлада­гентов находят углеводороды, в частности пропан, этан или этилен, которые, хотя и имеют более низкую холодопроизво­дительность по сравнению с аммиаком, но не обладают корро­зионной активностью и нетоксичны.
В абсорбционных холодильных машинах необходимо вы­брать не только подходящий хладагент, но и дешевый и до­ступный растворитель, в котором легко растворяется хлада­гент. Схемы абсорбционных циклов отличаются от парокомпрессионных способом сжатия паров хладагента после испа­рителя. Схема абсорбционной холодильной машины приведена на рис.34. Пары хладагента из испарителя 1 поступают в аб­сорбер 2, где они поглощаются растворителем, при этом пре­дусмотрен отвод тепла абсорбции. Процесс поглощения паров хладагента аналогичен процессу всасывания паров в компрес­сор в схеме парокомпрессионной холодильной машины. Насы­щенный растворитель из нижней части абсорбера проходит рекуперативный теплообменник 3 и насосом 4 подается в отпарную колонну с кипятильником 5. За счет подвода тепла к кипятильнику большая часть хладагента испаряется из насы­щенного раствора и в виде паров под высоким давлением отво­дится из отпарной колонны; пары конденсируются в холо­дильнике-конденсаторе 6, и затем сжиженный хладагент доохлаждается в холодильнике 7, проходит через дроссель 8 и при более низкой температуре поступает в испаритель 1. Обеднен­ный раствор хладагента из отпарной колонны с кипятильни­ком 5 через дроссель 9 и теплообменник 3 подается в верхнюю часть абсорбера. Основная сложность в использовании абсорбционных холо­дильных машин - подбор соответствующей пары хладагент-растворитель, к которым предъявляются весьма жесткие тре­бования: нетоксичность, низкая коррозионная активность, вы­сокая взаимная растворимость и др. Первым из хладагентов в абсорбционных холодильных машинах начали использовать аммиак, который обладает хорошими холодильными свойствами и хорошо растворим в воде, используемой в этом случае в качестве абсорбента.
Все большее применение находит система бромистый ли­тий - вода. Исследованиями некоторых авторов показана также перспективность использования систем пропан - углеводородная жидкость.