Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Абсорбционная установка Ф.Карре
непрерывного действия

Этот недостаток был исключен в абсорбционной установке непрерывного действия, создание которой стало основной заслугой Карре. Здесь повторилась та же последовательность, развития, как в газовых и парожидкостных: от периодически действующих аппаратов, которые то нагревались, то охлаждались, к непрерывным. Ее схема представлена на рис. 6.4. При этом генератор и абсорбер - уже самостоятельные аппараты, каждый из которых занят исключительно своим собственным делом и работает в стационарном режиме. [Стационарный режим - такой, при котором все параметры потоков в каждой точке схемы неизменны по времени (в отличие от нестационарного, в частности периодического, где они переменны).]

В генераторе при подогреве аммиак выделяется из концентрированного ("крепкого") раствора, проходит дефлегматор, где освобождается от остатков водяного пара и подается при высоком давлении в конденсатор. Слабый раствор, состоящий из воды с остатками аммиака, идет через дроссель раствора в охлаждаемый при Тос абсорбер. Сюда же поступает газообразный аммиак, прошедший, как и в парокомпрессионной установке, дроссель и испаритель. Слабый раствор поглощает аммиак, превращаясь в "крепкий", и насосом снова подается в генератор.

Рис. 6.4. Схема абсорбционной водоаммиачной холодильной установки непрерывного действия: а - общая схема; б - схема включении регенеративного теплообменника раствора; 1 - генератор; 2 - абсорбер; 3 - дефлегматор; 4 - конденсатор; 5 - дроссель; 6 - испаритель; 7 - дроссель слабого раствора; 8 - насос крепкого раствора; 9 - регенеративный теплообменник

Очевидно, что часть установки, расположенная левее штриховой линии, представляет собой такое же сочетание аппаратов, как и в парокомпрессионной холодильной установке. Часть, расположенная правее нее, выполняет ту же роль, что компрессор в парокомпрессионной установке, т.е. повышает давление пара аммиака. Только делается это не механическим путем, а термохимическим. Высокое давление обеспечивается подводом тепла при высокой температуре в генераторе в результате выделения аммиака из крепкого раствора, низкое - отводом тепла при температуре окружающей среды, когда аммиак поглощается и всасывается слабым раствором.

Таким образом, действие абсорбционной холодильной установки обеспечивается не затратой работы (если не считать привод насоса крепкого раствора, мощность которого относительно невелика), а подводом тепла. В ряде случаев, особенно когда имеется отбросное тепло низкого потенциала 150-200?С), это оказывается очень выгодным.

Ф. Карре изобрел и способ уменьшения расхода тепла путем введения его регенерации (реализовав идею Виндхаузена). На рис, 6.4, б показано, как это делается. Теплообменник устанавливается на потоках раствора между генератором и абсорбером. Горячий раствор, идущий из генератора в абсорбер, охлаждается в нем, а "крепкий", идущий в генератор, - нагревается, В результате в генератор поступает уже подогретый раствор, а в абсорбер - охлажденный. Таким путем уменьшается расход как тепла в генераторе, так и охлаждающей воды (или воздуха) в абсорбере.

Построенная Карре абсорбционная холодильная машина непрерывного действия демонстрировалась на Всемирной выставке 1862 г. в Лондоне. Она давала до 200 кг льда в сутки при температуре нагрева генератора 130°С. В том же году Парижская академия наук учредила авторитетную комиссию для оценки изобретения Карре. Комиссия констатировала, что "Карре с большим остроумием нашел новое, вдохновляющее и практически значительное решение проблемы получения искусственного холода".

Абсорбционная холодильная установка - первый успешный результат попыток вообще устранить самый дорогой и неприятный в эксплуатации элемент компрессионного цикла - компрессор.

Ее изобретатели, главный из которых был несомненно Карре, действовали в духе инженерного афоризма, высказанного почти веком позже известным конструктором танка Т-34 М. И. Кошкиным: "Лучшая деталь танка - деталь, которой нет". Машины Карре распространились не только в Европе, но и в США. Известно, что во время гражданской войны они помогали осажденным южанам сохранять продукты питания в Новом Орлеане (1863 г.).

Сейчас найдены и другие пары веществ для абсорбционных установок, но смесь NH3 и Н2О до сих пор не потеряла значения. Современные водоаммиачные установки в принципе не отличаются от тех, которые разработал Ф. Карре более века назад. Такая долговечность технического устройства в наш век быстрой смены поколений техники встречается чрезвычайно редко. В этом Ф. Карре превзошел даже К. Линде!

Следующая страница: Пароэжекторные холодильные установки