3. Пароэжекторные холодильные машины.

2.1.Принцип действия пароводяной эжекторной холодильной машины

По принципу получения холода пароэжекторные холодильные машины аналогичны парокомпрессорным, только функции компрессора здесь выполняет пароструйный эжектор. В корабельных пароэжекторных установках в качестве хладагента используют воду.

Пароэжекторные холодильные машины, где в качестве хладагента используют воду, называют пароводяными эжекторными машинами. Действие пароводяной эжекторной холодильной машины (рис. 18.5.) основано на охлаждении воды в процессе её испарения в испарителе 4 при давлении значительно ниже атмосферного.

Низкое давление в испарителе (870 Па) создается с помощью главного пароструйного эжектора 5. При этом давлении вода кипит при температуре t₀ = 5^oC.

Рабочая вода, отобрав тепло от охлаждаемого воздуха помещений в воздухоохладителе 2, нагревается и поступает в испаритель 4 через дырчатую трубу 6 в виде мелкого дождя, имея при этом большую поверхность испарения.

Температура кипения воды при давлении, поддерживаемом в испарителе, ниже температуры отепленной воды. Поэтому, поступив в испаритель, 23 % отепленной воды испаряется. Испарение воды происходит только за счет теплоты ее перегрева. При этом неиспарившаяся часть воды охлаждается до температуры кипения, соответствующей давлению в испарителе.

1-регулятор давления пара; 2-воздухоохладитель; 3-насос рабочей воды; 4-испаритель; 5-главный эжектор; 6-дырчатая труба; 7-насос забортной воды; 8-насос конденсатный; 9-главный конденсатор; 10-вспомогательный эжектор; 11-питательный насос энергетической машины; 12-парогенератор; 13-трубопровод питательной воды; 14-трубопровод забортной воды; 15-диффузор. Рис. 18. 5. Принципиальная схема пароводяной эжекторной холодильной машины

Охлажденная в испарителе рабочая вода забирается насосом 3 рабочей воды и подается в воздухоохладители системы кондиционирования воздуха.

В результате теплообмена в воздухоохладителях между воздухом помещений и рабочей водой, вода нагревается, а воздух помещений охлаждается и осушается. Из воздухоохладителей рабочая вода вновь поступает в испаритель, и цикл повторяется.

Холодный пар, образовавшийся в испарителе в результате испарения части отепленной рабочей воды, непрерывно отсасывается главным эжектором 5, благодаря чему в испарителе поддерживается низкое давление.

Рабочий пар для работы эжекторов получают в парогенераторе 12, куда подают воду питательным насосом 11 энергетической установки корабля по трубопроводу 13. Давление пара перед соплами главных эжекторов снижают до 0,81,2 МПа (812 кгс/см²) в специальных регуляторах давления 1.

В соплах главного эжектора рабочий пар расширяется, давление его на выходе из сопел уменьшается до давления испарения (р_о). При этом пар приобретает большую скорость и его струя, выходящая из сопел, увлекает холодный пар из испарителя 4, смешивается с ним на входе в диффузор 15. В диффузоре эжектора происходит шести - сёмикратное повышение давления смеси рабочего и холодного пара за счет снижения ее скорости от давления испарения р_а до давления конденсации р₁.

Величина давления конденсации в главном конденсаторе 9, куда поступает смесь паров, определяется температурой охлаждающей забортной воды. В главном конденсаторе 9 происходит конденсация холодного и рабочего пара.

Тепло конденсации отводится забортной водой, прокачиваемой насосом 7 по трубопроводу 14.

Конденсат из главного конденсатора откачивается конденсатным насосом 8 в конденсатно-питательную систему энергетической машины в количестве, равном количеству расходуемого рабочего пара.

Часть конденсата в количестве, равном количеству испарившегося хладагента, поступает в испаритель.

Удаление воздуха из главного конденсатора производится вспомогательным двухступенчатым эжектором 10.

1-регулятор давления пара; 2-воздухоохладитель Рис. 18. 6.. Теоретический цикл пароводяной эжекторной холодильной машины

Таким образом, рабочая вода (хладагент) осуществляет перенос в испаритель тепла, отобранного от воздуха в воздухоохладителях системы кондиционирования воздуха. В испарителе это тепло воспринимается хладагентом в процессе его испарения и затем отдается забортной воде при конденсации хладагента в главном конденсаторе.

Пароэжекторныё холодильные машины в отличие от парокомпрессорных потребляют извне не механическую, а тепловую энергию. В них осуществляются одновременно два цикла: прямой цикл, в котором тепло превращается в механическую работу и обратный цикл.

Теоретический цикл пароэжекторной холодильной машины в координатах Т - S представлен на рис. 18.5.

Адиабата 1-2 характеризует процесс сжатия паров хладагента в диффузоре главного эжектора от давления испарения р_о до давления конденсации р_к.

Изобары 2-3 и 3-4 изображают процессы охлаждения и конденсации паров хладагента в главном конденсаторе при давлении р₁. Изоэнтальпа 4-5 характеризует процесс дросселирования хладагента на входе в испаритель от давления р_к до давления р_о, изобара 5-1 - процесс испарения хладагента в испарителе при давлении р_о. Процессы 1-2-3-4-5-1 образуют холодильный цикл.

Адиабата 8-9 характеризует процесс расширения рабочего пара в соплах главного эжектора от давления р_пг до давления р_о, адиабата 9-10 - условный процесс сжатия рабочего пара в диффузоре главного эжектора от давления р_о До давления р_к. В действительности сжатие рабочего пара происходит в смеси с парами хладагента по адиабате 11-12.

Изотерма 10-4 показывает процесс конденсации рабочего пара в главном конденсаторе. Он протекает одновременно с конденсацией паров хладагента при давлении р_к.

Адиабата 4-6 представляет собой процесс повышения температуры и давления конденсата рабочего пара в питательном насосе энергетической установки корабля от давления р_к до давления р_пг.

Линии 6-7 и 7-8 характеризуют процессы нагрева до температуры кипения, а затем превращения в пар конденсата рабочего пара в парогенераторе энергетической машины.

Процессы 8-9-10-4-6-7-8 образуют прямой цикл.