ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΥΞΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΜΕ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ (ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ-ΠΡΟΠΑΝΙΟΥ) COOLING AND AIR CONDITIONING SYSTEMS WITH ABSORPTION (USE-PROPANE GAS) ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ ΜΥΤΑΥΤΣΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Α.Ε.Μ 2720 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΑΡΙΑ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ ΚΑΒΑΛΑ 2011

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 ο ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΨΥΞΗΣ Η ιστορία της ψύξεως. 1-2 Ορισμός ψύξεως 2 Είδη ψύξεως 2 Κατάταξη βιομηχανικής και εμπορικής ψύξεως 3 Είδη ψυκτικών εγκαταστάσεων 3-4 Ψυκτικοί θάλαμοι 4 Κατάψυξη ψυκτικών θαλάμων 4-5 Μέθοδοι ψύξης ψυκτικών θαλάμων 5 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μεθόδων ψύξεως ψυκτικών θαλάμων 6 Ψυκτικοί θάλαμοι διατηρήσεως προϊόντων 7-9 Κεφάλαιο 2 ο ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΨΥΞΗΣ Γενικά 10-11

3 Ψύξη με απορρόφηση 11 Ψυκτικό μέσο Θερμική σύγκριση ψυκτικών μέσων Αμμωνία Μέτρα προφύλαξης έναντι των κινδύνων από τα χρησιμοποιούμενα ψυκτικά ρευστά 16 Προστατευτικά μέτρα για την αμμωνία 16 Κεφάλαιο 3 ο ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΥΞΗΣ ΜΕ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ Απορροφητικός ψυκτικός κύκλος Απορροφητικά συστήματα- απορροφητικό σύστημα αμμωνίας νερού Απορροφητικό σύστημα βρωμιούχου λιθίου νερού Απορροφητικό σύστημα ηλιακής λειτουργίας Απλό θεωρητικό απορροφητικό ψυκτικό σύστημα Σύγκριση των απορροφητικών συστημάτων με τα συστήματα μηχανικής συμπίεσης του ατμού 46-48

4 Κεφάλαιο 4 ο ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Οικονομικά Περιβαλλοντικά Ενεργειακά Ενέργειες Εγκατεστημένα συστήματα 54

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στην παρούσα εργασία θα ασχοληθούμε κατά κύριο λόγο μα τα συστήματα ψύξης και κλιματισμού με απορρόφηση. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρατίθενται στοιχεία σχετικά με την ιστορία της ψύξης (εφευρέτης συσκευής παραγωγής τεχνητού πάγου κ.λπ.), ο ορισμός της ψύξης και κατηγοριοποίηση κάποιων βασικών εννοιών της ψύξης. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά στους τρόπους παραγωγής ψύξης και μια εκτενή αναφορά στο απορροφητικό σύστημα ψύξης και στα ψυκτικά μέσα. Στο τρίτο κεφάλαιο θα ασχοληθούμε και πάλι με τα επιμέρους συστήματα ψύξης με παράθεση προβλημάτων βασισμένα σε διαγράμματα,σχέδια και πίνακες. Και τέλος έχουμε τα οφέλη που έχουν τα συστήματα απορρόφησης (οικονομικά,ενεργειακά και περιβαλλοντικά). Ευχαριστώ ολόψυχα την καθηγήτριά μου Μαρία Παπαδοπούλου για την αμέριστη Βοήθεια που μου πρόσφερε.

6 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΨΥΞΗΣ Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΨΥΞΕΩΣ Η Ιστορία της ψύξεως αρχίζει από τότε που ο άνθρωπος χρησιμοποιούσε για τη συντήρηση των τροφίμων το χιόνι,τον πάγο,(από τους παγετώνες),το κρύο νερό και βαθειά φρεάτια (πηγάδια). Η Βιομηχανία του ψύχους,της οποίας κύριος στόχος ήταν η προστασία των τροφίμων κατά τους θερινούς μήνες άρχισε να ανατέλλει κατά τον 18ο αιώνα. Την εποχή εκείνη συγκεντρώνονταν ο πάγος από τις ψηλές κορυφές των βουνών (παγετώνες) και ανατοποθετείτο εντός ψυκτικών θαλάμων για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί κατά τους θερινούς μήνες του έτους. Στη συνέχεια ο πάγος που είχε αποθηκευτεί μεταφερόταν με ειδικά πλοιάρια και άλλα μεταφορικά μέσα της εποχής από τα ψυχρά στα θερμότερα κλήματα. Όμως,η μέθοδος αυτή διακίνησης τοθ πάγου απέτυχε,λόγω του ότι πολλά πλοιάρια καθυστερούσαν να φτάσουν στο προορισμό τους εξ αιτίας της θαλασσοταραχής,με αποτέλεσμα ο πάγος να γίνεται νερό. Οι πρώτες για την παραγωγή τεχνητού πάγου παρουσιάστηκαν γύρω στο Εφευρέτης της συσκευής τεχνητού πάγου ήταν ο Αμερικανός JACOB PERKINS και η οποία συσκευή έμελε να αποτελέσει τον πρόδρομο όλων των σημερινών συσκευών ψύξεως δια συμπιέσεως. Όπως γνωρίζουμε κατά το διάστημα του 18 ου και 19 ου αιώνα,έχει ήδη αρχίσει η Βιομηχανική Επανάσταση,η οποία με τη σειρά της δημιούργησε μεγάλη ζήτηση και ποικιλία τροφίμων. Η αλματώδης αυτή αύξηση των τροφίμων,έκανε έντονα αισθητή την έλλειψη του τεχνητού πάγου,η οποία έδωσε μεγάλη ώθηση στην ίδρυση της Βιομηχανίας παραγωγής τεχνητού πάγου. Τα πρώτα οικιακά ψυγεία έκαναν την εμφάνισή τους γύρω στα 1910 και είχαν χειροκίνητο μηχανισμό λειτουργίας,τον οποίο τον κατασκεύασε ο μηχανικός J.M.JABSON. Η μετέπειτα χρονολογική εξέλιξη της ψύξεως είναι η εξής: Το έτος 1918 η KELVINAITOR πούλησε 67 ψυγεία και το ψυγεία. 1

7 Το έτος 1926 άρχισε η μαζική παραγωγή οικιακών ψυγείων από την GENERAL ELECTRIC. Το έτος 1932 παρουσιάστηκε στην αγορά η εταιρία ELECTROLUX. Σήμερα το ψυγείο,οικιακό η επαγγελματικό, είναι από τα πλέον απαραίτητα είδη για την ζωή του ανθρώπου. ΟΡΙΣΜΟΣ ΨΥΞΕΩΣ Ψύξη καλείται η παραγωγή και η διατήρηση της θερμοκρασίας ενός χώρου η υλικού σε χαμηλότερη τιμή θερμοκρασίας από την τιμή θερμοκρασίας του ατμοσφαιρικού αέρα που το περιβάλλει. Δηλαδή,η ψύξη επιτυγχάνεται δια της αφαιρέσεως θερμότητας από τον ψυχόμενο χώρο. ΕΙΔΗ ΨΥΞΕΩΣ 1 ο Μηχανική ψύξη καλείται η μέθοδος εκείνη,η οποία προκειμένου να μειώσει τη θερμοκρασία ενός χώρου (αφαιρώντας θερμότητα) χρησιμοποιεί μηχανικά μέσα π.χ. οικιακά ψυγεία,κλιματισμός κ.α. 2 ο Φυσική ψύξη κατά την οποία, η αφαίρεση θερμότητας από έναν χώρο ή υλικό επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση μη μηχανικών μέσων (π.χ. ψύξη με πάγο),όπου η τοποθέτηση ενός τεμαχίου εντός δοχείου γεμάτο νερό θα προκαλέσει την τήξη του πάγου και τη μείωση της θερμοκρασίας του νερού,διότι το ποσό της θερμότητας που απορρόφησε ο πάγος για να λιώσει, το έλαβε από το νερό του δοχείου. 2

8 ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΜΠΟΡΙΚΗΣ ΨΥΞΕΩΣ Η ψύξη εφαρμόζεται ποικιλότροπα σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας και καθημερινής ζωής. Έτσι βλέπουμε την εφαρμογή της στα οικιακά και επαγγελματικά ψυγεία,στα αυτοκίνητα ψυγεία,στους σιδηροδρόμους ψυγεία, στα πλοία ψυγεία,στους πολύ μεγάλους ψυκτικούς θαλάμους διατηρήσεως αγροτικών προϊόντων και τέλος στον κλιματισμό. Για την αντιμετώπιση όλων αυτών των εφαρμογών της ψύξεως χρησιμοποιούμε ψυκτικές μηχανές,οι οποίες βασικά λειτουργούν σε τρεις περιοχές θερμοκρασιών : 1) Ψυκτικές μηχανές χαμηλής θερμοκρασίας. 2) Ψυκτικές μηχανές μέσης θερμοκρασίας. 3) Ψυκτικές μηχανές υψηλής θερμοκρασίας. ΕΙΔΗ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Οι ψυκτικές εγκαταστάσεις διακρίνονται αναλόγως τον τρόπο λειτουργίας τους σε δυο βασικές κατηγορίες: 1) Απλή ψυκτική εγκατάσταση λέγεται εκείνη στην οποία όλα τα στοιχεία των ψυκτικών θαλάμων λειτουργούν στην αυτή θερμοκρασία και με ένα συμπιεστή. 2) Συνθέτη ψυκτική εγκατάσταση: Οι απλές ψυκτικές εγκαταστάσεις πληρούν μέρος μόνο των αναγκών που παρουσιάζονται στη σημερινή απαιτητική κατανάλωση,και ως εκ τούτου για την αντιμέτωπης των ποικίλων αναγκών κατέστη απαραίτητη η εφαρμογή των σύνθετων ψυκτικών εγκαταστάσεων. Σύνθετη ψυκτική εγκατάσταση λέγεται η εγκατάσταση στην οποία δυο ή περισσότερα στοιχειά τοποθετημένα σε διαφορετικούς θαλάμους λειτουργούν με διαφορετικές θερμοκρασίες,αλλά με ένα συμπιεστή. Η διαφορά θερμοκρασίας 3

9 μεταξύ των δυο στοιχείων θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη των 5 ο F. Σύνθετη ψυκτική εγκατάσταση είναι οποιοδήποτε επαγγελματικό ψυγείο που με ένα συμπιεστή διατηρεί θερμοκρασίες καταψύξεως (-16 ο C) και θερμοκρασίες συντηρήσεως (από -8 ο C έως 4 ο C). Οι διαφορετικές θερμοκρασίες των θαλάμων εξασφαλίζονται με βαλβίδες δυο θερμοκρασιών. ΨΥΚΤΙΚΟΙ ΘΑΛΑΜΟΙ Ψυκτικοί θάλαμοι καλούνται όλα τα ψυγεία των οποίων σκοπός είναι η διατήρηση των προϊόντων για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να καταστραφεί η γεύση τους,η βροσιμότητα τους και τέλος η χρησιμότητα τους. Οι ψυκτικοί θάλαμοι πρέπει να πληρούν τις εξής προϋποθέσεις: 1) Να έχουν την απαραίτητη μόνωση κατά της εισόδου θερμότητας από το εξωτερικό περιβάλλον προς το εσωτερικό του ψυκτικού θαλάμου λόγω θερμοκρασιακής διαφοράς (εξωτερικού περιβάλλοντος και ψυκτικού θαλάμου). 2) Να έχουν τον απαραίτητο μηχανικό εξοπλισμό,καθώς επίσης και την κατάλληλη εσωτερική διαρρύθμιση των χώρων,ώστε να μπορούν να ανταποκριθούν στις βραχυπρόθεσμες,μεσοπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες ανάγκες της κατανάλωσης. ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΘΑΛΑΜΩΝ Οι ψυκτικοί θάλαμοι κατατάσσονται σε δυο βασικές κατηγορίες : 1) Ψυκτικοί θάλαμοι μονίμου εγκαταστάσεως. 2) Ψυκτικοί θάλαμοι κινούμενοι από τόπο σε τόπο. 4

10 Στην πρώτη κατηγορία ψυκτικών θαλάμων ανήκουν οι θάλαμοι διατηρήσεως προϊόντων καθώς και κατεψυγμένων (π.χ. σφαγεία,αποθήκες αγροτικών προϊόντων,επαγγελματικά και οικιακά ψυγεία). Στη δεύτερη κατηγορία ψυκτικών θαλάμων ανήκουν: 1) Τα πλοία ψυγεία. 2) Τα αυτοκίνητα ψυγεία. 3) Τα σιδηροδρομικά βαγόνια ψυγεία κ.α. ΜΕΘΟΔΟΙ ΨΥΞΗΣ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΘΑΛΑΜΩΝ Οι τρόποι με τους οποίους οι ψυκτικοί θάλαμοι μπορούν να ψυχθούν είναι βασικά δυο: 1) Δια της άμεσης ψύξης(direct). 2) Δια της έμμεσης ψύξης (indirect). Κατά την άμεση ψύξη ο ψυκτικός θάλαμος ψύχεται από το ίδιο το ψυκτικό υγρό που εξατμίζεται εντός του στοιχειού και απορροφά θερμότητα από το χώρο του ψυκτικού θαλάμου. Μέθοδος αυτή λέγεται και δι απευθείας εκτονώσεως. Κατά την έμμεση ψύξη ο ψυκτικός θάλαμος όχι απευθείας με το κυρίως ψυκτικό υγρό,αλλά μέσω ενός δευτερεύοντος ψυκτικού μέσου. Το δευτερεύον αυτό ψυκτικό μέσο (Freon η αμμωνία),μεταφέρεται δια της αντλίας άλμης στο στοιχείο της άλμης που βρίσκεται εντός του ψυχόμενου χώρου,για να αφαιρέσει την θερμότητα από αυτό. 5

11 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΨΥΞΕΩΣ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΘΑΛΑΜΩΝ Η δι απευθείας εκτονώσεως ψύξη ( άμεση ψύξη ) των ψυκτικών θαλάμων,έχει χαμηλότερο κόστος εγκατάστασης και συντηρήσεως,λόγω του ότι έχει εκείνο το δίκτυο των σωληνώσεων των στοιχειών,αντλίας κ.λπ. που απαιτεί η έμμεση ψύξη αφ ενός και αφ ετέρου,λόγω μικρότερης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης οι ψυκτικοί θάλαμοι οι οποίοι ψύχονται δι απευθείας εκτονώσεως,μειώνουν την θερμοκρασία των θαλάμων σε μικρότερο χρονικό διάστημα από ότι θα απαιτούσε ο έμμεσος τρόπος. Η έμμεση ψύξη των ψυκτικών θαλάμων έχει τα εξής μειονεκτήματα: 1) Έχει υψηλό κόστος εγκατάστασης 2) Έχει υψηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης. 3) Καθυστερεί σε χρόνο (σε σύγκριση με την άμεση ψύξη) έως ότου ο ψυκτικός θάλαμος αποκτήσει τις επιθυμητές θερμοκρασίες. Τα πλεονεκτήματα της έμμεσης ψύξης είναι: 1) Η έμμεση ψύξη χρησιμοποιείται με ικανοποιητικά αποτελέσματα σε πολύ μεγάλες ψυκτικές εγκαταστάσεις,όπου τα στοιχεία των ψυκτικών θαλάμων είναι πολύ μακριά από τον χώρο της ψυκτικής εγκατάστασης (συμπιεστής) π.χ. πλοία ψυγεία,παγοποιεία. 2) Επίσης η άλμη είναι υγρό. Η απαγωγή και η μεταφορά της θερμότητας από το ψυκτικό στοιχείο προς τον ψυκτικό θάλαμο γίνεται κατά τέσσερεις περίπου φορές καλύτερα από τον αέρα. Εκτός των ανωτέρω δυο βασικών μεθόδων ψύξεως υπάρχει και η μέθοδος «ψύξις εν κενώ» η οποία δεν χρησιμοποιείται σήμερα.\ 6

12 ΨΥΚΤΙΚΟΙ ΘΑΛΑΜΟΙ ΔΙΑΤΗΡΗΣΕΩΣ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ Α) Οικιακά ψυγεία Τα οικιακά ψυγεία είναι οι μικρότεροι ψυκτικοί θάλαμοι που χρησιμοποιούνται για την διατήρηση προϊόντων,τα οποία είναι απαραίτητα στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων. Η χωρητικότητα των ψυκτικών θαλάμων των οικιακών ψυγείων ποικίλει από 5 ½ κυβικά πόδια έως 14 κυβικά πόδια. Τα οικιακά ψυγεία χρησιμοποιούν σαν ψυκτικό μέσο το F 12 και συμπιεστές κλειστού τύπου μικρής ιπποδύναμης,συνήθως κλάσματα του ίππου (π.χ. 1/8,1/6 HP). Τα τοιχώματα των οικιακών ψυγείων εκτός από την εξωτερική λαμαρίνα και το εσωτερικό πλαστικό ή εμαγιέ,έχουν και ένα ορισμένο πάχος μονωτικού υλικού,το οποίο σήμερα κατά κανόνα είναι το λακοπλάστ ή εξογκωμένη πολυστερίνη. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΨΥΓΕΙΩΝ Ο συντελεστής ποιότητας οικιακού ψυγείου παριστά την καταναλωμένη ενέργεια σε watt/24 ώρες,για κάθε κυβικό μέτρο της εσωτερικής χωρητικότητας των οικιακών ψυγείων και για κάθε 1 ο C θερμοκρασιακή διαφορά. Εάν Μ ο συντελεστής ποιότητας τότε : 7

13 Μ=W/[(t 1 -t 2 )V] όπου W t 1 t 2 V η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας W/24 ώρες η θερμοκρασία του περιβάλλοντος η θερμοκρασία του εσωτερικού θαλάμου ο εσωτερικός χώρος των οικιακών ψυγείων σε m³. Εάν από τον ανωτέρω τύπο ο συντελεστής Μ βγει μεγαλύτερος του 700,τότε σημαίνει ότι το οικιακό ψυγείο δεν έχει την κανονική μόνωση. Β) Επαγγελματικά ψυγεία Ένα επαγγελματικό ψυγείο για να μπορέσει να ανταποκριθεί στις ποικίλες απαιτήσεις της καθημερινής κατανάλωσης,πρέπει να έχει μελετηθεί προσεκτικά από τον κατασκευαστή του για την συγκεκριμένη περίπτωση. Η πιο συνηθισμένη διάταξη ενός σύγχρονου επαγγελματικού ψυγείου είναι η εξής: 1) Θάλαμος κρέατος,καταψύξεως. 2) Θάλαμος κρέατος καθημερινής κατανάλωσης. 3) Θάλαμος διατηρήσεως ιχθύων. 4) Θάλαμος φρούτων και λαχανικών. 5) Είσοδος και προθάλαμος ψυγείου όπου υπάρχουν ψύκτης νερού και συσκευή για την παραγωγή πάγου. 8

14 6) Θάλαμος γενικών τροφίμων. 7) Θάλαμος αυγών και γάλακτος. Οι θάλαμοι των τροφίμων πλην των λαχανικών ψύχονται συνήθως με στοιχείο φυσικής κυκλοφορίας ενώ οι θάλαμοι διατηρήσεως φρούτων και λαχανικών ψύχονται απαραίτητα με στοιχεία βεβιασμένης κυκλοφορίας,διότι είναι αναγκαία η παρουσία υψηλής σχετικής υγρασίας (90%) για την διατήρησης της καλής τους γεύσης.η παρακολούθηση των θερμοκρασιών των διαφόρων ψυκτικών θαλάμων ενός επαγγελματικού ψυγείου γίνεται με τη βοήθεια θερμομέτρων που έχει ο κάθε θάλαμος χωριστά στο εσωτερικό μέρος του ψυγείου. Οι σύγχρονες ψυκτικές εγκαταστάσεις,για την παρακολούθηση των διαφόρων θερμοκρασιών,είναι εφοδιασμένες με ηλεκτρονικά θερμόμετρα τοποθετημένα σε πίνακα και μακριά από τον ψυκτικό θάλαμο. Όταν θέλουμε να λάβουμε την θερμοκρασία ενός θαλάμου,τότε πιέζουμε ένα κουμπί και διαβάζουμε την ένδειξη της θερμοκρασίας αυτής. Είναι αυτονόητο ότι η ψυκτική εγκατάσταση του ανωτέρω επαγγελματικού ψυγείου είναι σύνθετη. Οι διαφορετικές θερμοκρασίες στα επαγγελματικά ψυγεία εξασφαλίζονται με βαλβίδες δυο θερμοκρασιών. Τα επαγγελματικά ψυγεία χρησιμοποιούν σαν ψυκτικό μέσο το R12 και συμπιεστές ημίκλειστου ή ανοικτού τύπου. Σπάνια χρησιμοποιείται και κλειστού τύπου συμπιεστής σε επαγγελματικό ψυγείο. 9

15 ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΨΥΞΗΣ Για την παραγωγή ψυκτικής ισχύος χρησιμοποιούνται δυο βασικά συστήματα: 1) Το σύστημα παραγωγής ψυκτικής ισχύος με συμπίεση του ψυκτικού μέσου (κύκλος ψύξης με συμπίεση) και 2) Το σύστημα παραγωγής ψυκτικής ισχύος με απορρόφηση του ψυκτικού μέσου ( κύκλος ψύξης με απορρόφηση). Το σύστημα με συμπίεση του ψυκτικού μέσου είναι γνωστό από τις εφαρμογές στα οικιακά ψυγεία,στα επαγγελματικά ψυγεία,στη βιομηχανική ψύξη και κλιματισμό,ενώ το απορροφητικό σύστημα χρησιμοποιήθηκε σε ορισμένες περιπτώσεις,όπου υπήρχε διαθέσιμη απορριπτόμενη θερμική ενέργεια (απορριπτόμενα καυσαέρια,απορριπτόμενος ατμός) καθώς επίσης και σε μικρά οικιακά ψυγεία,όταν δεν υπάρχει ηλεκτρικό δίκτυο στην περιοχή (οπότε το διάλυμα θερμαίνεται με υγραέριο ή κηροζίνη). Το κοινό των δυο συστημάτων είναι ότι και στα δυο η ψύξη δημιουργείται με εξάτμιση του ψυκτικού μέσου,κατά τα άλλα τα δυο συστήματα παρουσιάζουν αρκετές διαφορές. Η κυριότερη διαφορά είναι το είδος της καταναλισκόμενης ενέργειας,δηλαδή ενώ στην ψύξη με συμπίεση χρησιμοποιείται κινητήρια ενέργεια (ηλεκτρική ενέργεια) για την κίνηση του συμπιεστή, στην ψύξη με απορρόφηση χρησιμοποιείται θερμική ενέργεια (θέρμανση με ατμό,θέρμανση με καυσαέρια,καύση υγρών ή αερίων, ακόμα και ηλιακή ενέργεια. Ο λόγος για τον οποίο το απορροφητικό σύστημα δεν έχει την ίδια εξάπλωση με το σύστημα συμπίεσης,είναι ο μικρός του συντελεστής συμπεριφοράς (COP),που έχει σε σύγκριση με το σύστημα συμπίεσης του ψυκτικού μέσου,όταν χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό,φλόγα πετρελαίου ή υγραερίου για την θέρμανση του κυκλοφορούντος διαλύματος,δηλαδή είναι αντιοικονομικό σύστημα. Σήμερα,λόγω της εντατικοποίησης του ρυθμού εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας,άρχισε να παρουσιάζει οικονομικό ενδιαφέρον η 10

16 χρησιμοποίηση του απορροφητικού στην παραγωγή ψυκτικής ισχύος,παρά το μικρό βαθμό συμπεριφοράς του συστήματος. ΨΥΞΗ ΜΕ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ Στα συστήματα ψύξης με απορρόφηση το ψυκτικό μέσο βρίσκεται απορροφημένο από ένα άλλο μέσο σε μορφή διαλύματος. Τα διαλύματα του είδους αυτού είναι τα ακόλουθα: 1) Διάλυμα νερού- αμμωνίας (Η 2 Ο ΝΗ 3 ). Στο διάλυμα αυτό το απορροφητικό μέσο είναι το νερό και το ψυκτικό έσο είναι η αμμωνία. 2) Διάλυμα βρωμιούχου λιθίου νερού (LiBr H 2 O). Στο διάλυμα αυτό το απορροφητικό μέσο είναι το βρωμιούχο λίθιο και τοι ψυκτικό μέσο είναι το νερό. ΨΥΚΤΙΚΟ ΜΕΣΟ Για να αφαιρεθεί η θερμότητα από έναν χώρο τον οποίο θέλουμε να ψύξουμε και στη συνέχεια αυτή η θερμότητα να αποβληθεί στη ατμόσφαιρα,χρησιμοποιούμε ένα υγρό,το οποίο εξατμιζόμενο (σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία),εντός του ψυχόμενου χώρου,απορροφά θερμότητα με αποτέλεσμα να μειώνει τη θερμοκρασία του ψυχόμενου χώρου. Το ψυκτικό υγρό,το οποίο εξατμιζόμενο εντός του ψυκτικού χώρου απορροφά θερμότητα από αυτόν,καλείται ψυκτικό μέσο. 11

17 Τα ψυκτικά ρευστά που χρησιμοποιούνται στην ψύξη είναι αρκετά,αλλά πρέπει να έχουν ορισμένες βασικές ιδιότητες. ΘΕΡΜΙΚΗ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΨΥΚΤΙΚΩΝ ΜΕΣΩΝ Όπως είναι γνωστό,όλα τα υγρά όταν θερμανθούν,ατμοποιούνται και αντίστροφα συμπυκνώνονται. Από την άποψη λοιπόν της θερμοδυναμικής θα μπορούσαμε ίσως να πούμε,ότι κάθε διαθέσιμο υγρό είναι κατάλληλο για ψυκτικό μέσο. Ο ισχυρισμός αυτός θα ήταν σωστός για την κατασκευή μια ψυκτικής μονάδας για κάποιο εργοστάσιο. Επειδή οι ψυκτικές διατάξεις εξυπηρετούν ανάγκες όπως η διατήρηση τροφίμων,κλιματισμού χώρων και άλλες δραστηριότητες που έχουν άμεση επίδραση στην υγεία των ανθρώπων,υπάρχουν πολλοί περιορισμοί όσο αναφορά την εκλογή των κατάλληλων ψυκτικών μέσων. Για να γίνει ένα υλικό κατάλληλο για ψυκτικό μέσο,πρέπει να ανταποκρίνεται στις παρακάτω απαιτήσεις: 1) Χημικές απαιτήσεις Σταθερότητα Αδράνεια Μη αναφλεξιμότητα. 2) Φυσικές απαιτήσεις Κατάλληλες πιέσεις-θερμοκρασίες Κατάλληλη θερμότητα ατμοποίησης Κατάλληλο ιξώδες Διαλυτότητα με λάδι λιπάνσεως 12

18 Διαλυτότητα νερού 3) Φυσιολογικές απαιτήσεις Μη δηλητηριώδες Οσμή. Επιθυμητή για επικίνδυνα μέσα (π.χ. ΝΗ 3 ) 4) Οικονομικές απαιτήσεις Τιμή Διαθεσιμότητα Ειδική ψυκτική ικανότητα. Τα καθιερωμένα πλέον ψυκτικά μέσα πληρούν σε μεγάλο ποσοστό τις απαιτήσεις αυτές. Η παραγωγή τέτοιων ψυκτικών μέσων γίνεται από τις χημικές βιομηχανίες. Το πρόβλημα της τεχνολογίας των ψυκτικών εγκαταστάσεων είναι η επιλογή του κατάλληλου ψυκτικού μέσου για τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Για το πρόβλημα αυτό,φυσικά,ενδιαφέρουν κυρίως οι τιμές πιέσεων και θερμοκρασιών,η θερμότητα ατμοποίησης και η ειδική ψυκτική ικανότητα η οποία θα προκύψει για το συγκεκριμένο ψυκτικό κύκλο. Στη συνέχεια δίνονται ορισμένα συγκριτικά στοιχεία από τα κυριότερα ψυκτικά μέσα για τις συνηθισμένες θερμοκρασίες λειτουργίας ψυκτικών εγκαταστάσεων. Από την πλευρά συγκρίσεως τιμών πιέσεων θερμοκρασιών ίσως ο πιο γρήγορος τρόπος εργασίας είναι η εξέταση διαγραμμάτων με άξονες πίεση και θερμοκρασία πάνω στα οποία έχουν χαραχθεί οι αντίστοιχες καμπύλες από τα διάφορα ψυκτικά μέσα. Αντίστοιχα το σχήμα 2.9β δίνει μια εικόνα της μορφής αυτής για χαμηλές και παρά πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και αφόρα κυρίως ψυκτικά μέσα πολύ χαμηλών θερμοκρασιών. Το σχήμα 2.9 α αναφέρεται σε ψυκτικά μέσα για συνηθισμένες χρήσεις. 13

19 Από τα διαγράμματα αυτά φαίνονται αμέσως οι πιέσεις λειτουργίας οι οποίες θα επικρατούν,για τις επιθυμητές θερμοκρασίες λειτουργίας του κύκλου. Για το κριτήριο της θερμότητας ατμοποίησης μπορεί να χρησιμοποιηθούν φυσικά οι πίνακες και τα διαγράμματα του κάθε ψυκτικού μέσου. Για πιο γρήγορη όμως συσχέτιση,είναι καλύτερα τα διαγράμματα του είδους του σήματος 2.9 α. Εκείνο όμως το μέγεθος το οποίο παίζει σπουδαίο ρόλο στην απόδοση του ψυκτικού μέσου είναι η ογκομετρική ψυκτική ικανότητα. Το ποσό δηλαδή της θερμότητας το οποίο αφαιρείτε στο στοιχείο ατμοποίησης,αναγμένο όμως όχι στη μονάδα μάζας 1kg,αλλά στη μονάδα όγκο 1m³ ατμού. ΑΜΜΩΝΙΑ Χημικός τύπος ΝΗ 3 Κωδικός αριθμός R 717 Η αμμωνία είναι ένα από τα πρώτα χρησιμοποιηθέντα ψυκτικά ρευστά. Έχει χρησιμοποιηθεί σε παλιές ψυκτικές εγκαταστάσεις,στις οποίες σαν κινητήρια δύναμη χρησιμοποιούταν ο ατμός. Σήμερα χρησιμοποιείται ευρέως στις εγκαταστάσεις παγοποιιών ή σε μεγάλες εγκαταστάσεις συντηρήσεως και καταψύξεως προϊόντων. Η αμμωνία είναι μια σταθερή χημική ένωση ενός μέρους αζώτου και τριών μερών υδρογόνου (ΝΗ 3 ). Ιδιότητες Η αμμωνία υπό κανονικές συνθήκες είναι ένα άχρωμο αέριο. Βράζει στους -28 ο F (-33 ο C) υπό ατμοσφαιρική πίεση. Η λανθάνουσα θερμοκρασία εξατμίσεως,στους 5 ο F είναι 565BTU/Lb. Η θερμοκρασία εξάτμισης της αμμωνίας είναι από τις πλέον υψηλές. Αυτό σημαίνει ότι για δεδομένο μέγεθος ψυκτικής εγκατάστασης απαιτείται μικρότερος μηχανικός 14

20 εξοπλισμός από αντίστοιχες εγκαταστάσεις,που χρησιμοποιούν άλλα ψυκτικά ρευστά. Η καθαρή αμμωνία δεν είναι διαβρωτική του σιδήρου και του χάλυβα. Παρουσία όμως υγρασίας είναι διαβρωτική του χαλκού και των κραμάτων αυτού. Για το λόγο αυτό στις εγκαταστάσεις αμμωνίας δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται χάλκινες σωληνώσεις. Οι ατμοί της αμμωνίας είναι ελαφρώς εύφλεκτοι και σε μεγάλες συγκεντρώσεις εκρηκτικοί. Αν όμως δείξουμε προσοχή στο χειρισμό τους,δεν διατρέχουμε κανένα κίνδυνο. Η αμμωνία είναι ένα τοξικό ψυκτικό ρευστό. Για την επισκευή διαρροών εντός κλειστών χώρων,στους οποίους έχει συγκεντρωθεί μεγάλη ποσότητα ατμών αμμωνίας,απαιτείται χρήση ειδικής μάσκας ή καλός εξαερισμός πριν την είσοδο του τεχνίτη στο χώρο της διαρροής. Οι ατμοί της αμμωνίας είναι δυνατόν να καταστρέψουν τα προς συντήρηση προϊόντα (άνθη,κρέατα κ.λπ.). ειδικά το κρέας απορροφά πολύ εύκολα την οσμή της αμμωνίας με αποτέλεσμα να καθίσταται ακατάλληλο προς βρώση. Είναι λίγο αναμίξιμη με το ψυκτέλαιο και για αυτό το λόγο θα πρέπει να χρησιμοποιείται πάντα διαχωριστής ελαίου στη γραμμή της εγκατάστασης. Έτσι θα είμαστε σίγουροι ότι το λάδι επιστρέφει στο συμπιεστή. Προκαλεί εγκαύματα στο ανθρώπινο σώμα. Σε περίπτωση τέτοιου εγκαύματος από αμμωνία πλένουμε καλά το μέρος του δέρματος με λινέλαιο και ασβεστούχο νερό. Οι ατμοί της αμμωνίας προκαλούν ερεθισμούς στα μάτια, οι οποίοι περνούν με πλύσιμο των ματιών με διάλυμα βορικού οξέως. Αν κάποιος εισπνεύσει ατμούς αμμωνίας,θα πρέπει να πάρει σαν αντίδοτο ξύδι και μετά μικρή ποσότητα κοινού λαδιού. Οι διαρροές της αμμωνίας ανιχνεύονται με τη χρήση φλόγας θείου. Η φλόγα θείου παρουσία αμμωνίας δημιουργεί λευκούς ατμούς. Άλλος τρόπος ανίχνευσης είναι ένα ειδικό δοκιμαστικό χαρτί. 15

21 ΜΕΤΡΑ ΠΡΟΦΥΛΑΞΗΣ ΕΝΑΝΤΙ ΤΩΝ ΚΙΝΔΥΝΩΝ ΑΠΟ ΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΑ ΨΥΚΤΙΚΑ ΡΕΥΣΤΑ Οι διαρροές των ψυκτικών ρευστών από τις ψυκτικές εγκαταστάσεις προκαλούν τόσο καταστροφές στα ψυχόμενα προϊόντα,όσο και ατυχήματα στου εργαζόμενους ψυκτικούς. Για αυτό το λόγο πρέπει να παίρνουμε τα κατάλληλα προστατευτικά μέτρα ανάλογα με την επικινδυνότητα του χρησιμοποιούμενου ψυκτικού ρευστού και επιπλέον να γνωρίζουμε τις απαραίτητες πρώτες βοήθειες που πρέπει να δοθούν σε άτομα που έχουν προσβληθεί από την τοξική ή ασφυκτική ικανότητα των ψυκτικών ρευστών. ΜΕΤΡΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΜΜΩΝΙΑ 1) Οι χώροι της ψυκτικής εγκατάστασης πρέπει να αερίζονται καλά. 2) Επειδή οι ατμοί της αμμωνίας είναι ελαφρότεροι του αέρα πρέπει όταν θέλουμε να πλησιάσουμε άτομο που έχει χάσει τις αισθήσεις του και βρίσκεται ακόμα στο χώρο της ψυκτικής εγκατάστασης και δεν υπάρχει ειδική μάσκα,να πέσουμε στο δάπεδο,ενώ ταυτόχρονα να έχουμε ένα βρεγμένο πανί στο στόμα και στη μύτη μας. 3) Να γίνουν τεχνίτες αναπνοές και αν έχουν προσβληθεί τα μάτια τότε ανοίγοντας τα να βάλουμε δυο σταγόνες υγρής βαζελίνης. 4) Εάν έχει προσβληθεί το δέρμα,τότε αφαιρούμε τα ρούχα και πλένουμε καλά το σημείο το οποίο έχει προσβληθεί. 5) Εάν έχουν προσβληθεί ο λάρυγγας ή η μύτη τότε ψεκάζουμε νερό μέσα τους και δίνουμε στο άτομο που έχει προσβληθεί να πιεί πολύ νερό. 16

22 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΥΞΗΣ ΜΕ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΣ ΨΥΚΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ Για να συμπιεστεί ένα αέριο χρειάζεται σχετικά μεγαλύτερη ισχύς εισόδου για κάθε μονάδα μάζας που ρέει,παρά να αντλήσεις ένα υγρό το οποίο βρίσκεται μεταξύ της ίδια διαφοράς πιέσεως. Ο απορροφητικός ψυκτικός κύκλος είναι το σύστημα κατά το οποίο ο συμπιεστής ατμού,έχει αντικατασταθεί από μια αντλία υγρού με σκοπό να δημιουργήσει την απαιτούμενη διαφορά πίεσης. Εκτός από την αντλία του υγρού ο απορροφητικός ψυκτικός κύκλος έχει και μια ατμογεννήτρια,έναν απορροφητή,μαζί με μια βαλβίδα μείωσης της πίεσης,όπως φαίνεται στο δεξιό μισό του σχήματος 3.1 /όλα αυτά αντικαθιστούν τον συμπιεστή ατμού. Ο εναλλάκτης θερμότητας του διαλύματος όπως φαίνεται στο σχήμα μεταξύ της ατμογεννήτριας και του απορροφητή είναι ένας εξοικονομητής ενέργειας αλλά δεν είναι και απαραίτητος για την κανονική λειτουργία του ψυκτικού κύκλου. Αυτή η ψυκτική διάταξη χρησιμοποίει δυο στοιχεία,ατμό και υγρό μείγμα,π.χ. μίγμα αμμωνίας και νερού όπου η αμμωνία είναι το ψυκτικό μέσο και το νερό είναι το απορροφητικό μέσο,ή μίγμα νερού και βρωμιούχου λιθίου, όπου το νερό είναι το ψυκτικό μέσο και το βρωμιούχο λίθιο είναι το απορροφητικό μέσο. Το αριστερό μισό του σχήματος 3.1 είναι πανομοιότυπο με το συνηθισμένο κύκλο της συμπίεσης ατμού,διαμέσου του οποίου ο ψυκτικό μέσο ρέει μόνο του. Κατά το τέλος της ροής του διαμέσου του συνηθισμένου μέρους του κύκλου,το ψυκτικό μέσο στη θέση (1) εισέρχεται στον απορροφητή και απορροφάτε από το φτωχό διάλυμα στη θέση (10), το οποίο έρχεται από την ατμογεννήτρια δια μέσου του εναλλάκτη θερμότητας του διαλύματος και της βαλβίδας μείωσης πίεσης. Με τον όρο «φτωχό διάλυμα» εννοούμε το υγρό μίγμα μικρής συγκέντρωσης σε ψυκτικό μέσο. Η διαδικασία διάλυσης που λαμβάνει χώρα στον απορροφητή είναι εξώθερμη και η θερμοκρασία αποβάλλεται από τον απορροφητή για να κρατηθεί σε μια σταθερή χαμηλή θερμοκρασία. Το 17

23 «πλούσιο διάλυμα» (υγρό μίγμα πλούσιο σε ψυκτικό μέσο) εξέρχεται από τον απορροφητή στη θέση (5) και αντλείται δια μέσου του εναλλάκτη θερμότητας με σκοπό να απορροφήσει αρκετή θερμότητα από το φτωχό μίγμα και μετά να ρεύσει στην ατμογεννήτρια στη θέση (7). Στην ατμογεννήτρια προστίθεται θερμότητα στο πλούσιο μίγμα για να βράσει το ψυκτικό μέσο. Το εναπομένον φτωχό μίγμα στη θέση (8) ρέει πίσω στον απορροφητή. Ο καθαρός (ή σχεδόν καθαρός) ψυκτικός ατμός εγκαταλείπει την ατμογεννήτρια στη θέση (2) και ρέει δια μέσου του συμπυκνωτή,την εκτονωτική βαλβίδα και το εξατμιστή,για να επιστρέψει τελικά στον απορροφητή στη θέση (1) και έτσι να ολοκληρωθεί ο ψυκτικός κύκλος. Για να γίνει κατανοητή η βάση των αρχών αναμίξεως για τη λειτουργία του απορροφητικού ψυκτικού κύκλου, θα κάνουμε μια συνοπτική εξέταση της συμπεριφοράς της ένωσης του μίγματος υγρού-ατμού. Ένα τυπικό διάγραμμα θερμοκρασίας συγκέντρωσης από σταθερή πίεση των δυο φάσεων,του μίγματος των δυο στοιχείων φαίνεται στο σχήμα (3.2 α ),όπου στην εξέταση μας το συστατικό (α) είναι το ψυκτικό μέσο και το συστατικό (β) είναι το απορροφητικό μέσο. Η συγκέντρωση του συστατικού (α ) είναι : Χ Α =Μάζα συστατικού α /μάζα μίγματος Στο σχήμα 3.2 α βλέπουμε να σχηματίζεται ένα διάγραμμα που μοιάζει με φακό και η περιοχή ατμού-υγρού των δυο φάσεων οροθετείται από τη γραμμή κορεσμού του ατμού (η οποία καλείται γραμμή συμπυκνώσεως) και βρίσκεται στην κορυφή και τη γραμμή κορεσμού του υγρού (η οποία καλείται γραμμή βρασμού) και βρίσκεται στο κάτω μέρος του διαγράμματος. Η περιοχή πάνω από την γραμμή κορεσμού του ατμού είναι η κατάσταση του υπέρθερμου ατμού του μίγματος,έτσι η περιοχή που βρίσκεται στο κάτω από τη γραμμή κορεσμού του υγρού είναι η κατάσταση του υπόψυκτου υγρού του διαλύματος. Εάν προστεθεί θερμότητα υπό σταθερή πίεση στο υπόψυκτο υγρό διάλυμα στην κατάσταση (a),η θερμοκρασία του διαλύματος θα αυξηθεί εφ όσων η συγκέντρωση του διαλύματος παραμείνει αμετάβλητη μέχρι τη γραμμή κορεσμού του υγρού φτάνοντας στην κατάσταση (b).επιπλέον πρόσθεση θερμότητας θα προκαλούσε ατμοποίηση των δυο συστατικών σε μια τέτοια αναλογία ώστε ο ατμός να εμφανίζεται στην συγκέντρωση του διαγράμματος στο σημείο (b ). 18

24 Κατά τη διάρκεια της ατμοποίησης η συγκέντρωση του ατμού μετακινείται από το σημείο (b ) προς το (d), καθώς η συγκέντρωση του υγρού μετακινείται από το σημείο (b) προς το (d ). σε κάθε σημείο καταστάσεως (Ε)στην περιοχή όπου το διάλυμα βρίσκεται σε δυο φάσεις,ο ατμός έχει την αντίστοιχη συγκέντρωση στο σημείο (c ) και το υγρό έχει την αντίστοιχη συγκέντρωση στο σημείο (c ). Εάν η ατμοποίηση οδεύει προς αποπεράτωση,ο τελικός ατμός του μίγματος στη θέση (d) θα έχει την ίδια συγκέντρωση με το πρωταρχικό υγρό διάλυμα. Επιπλέον πρόσθεση θερμότητας πέρα από την γραμμή κορεσμού ατμού,θα υπερθερμάνει τον ατμό στέλνοντάς τον στο σημείο (e). Έχοντας υπόψη το γεγονός ότι η ατμογεννήτρια και ο απορροφητής έχουν διαφορετικά επίπεδα πιέσεως,είναι αναγκαία η παραπομπή στο σχήμα 3.2b,όπου περιγράφεται η συμπεριφορά της φάσης του μίγματος. Στο σχήμα 3.2b δείχνονται δυο όρια καμπυλών ατμού-υγρού,ένα για την υψηλή πίεση (Ρ i )και το άλλο για την χαμηλή πίεση (Ρ).Τα σημεία των καταστάσεων σε αυτό το σχήμα αντιστοιχούν στα σημεία που δείχνονται στο σχήμα 3.1.Το πλούσιο διάλυμα εγκαταλείπει τον απορροφητή με μια συγκέντρωση του ψυκτικού (Χ strong ) όπως φαίνεται στο σχήμα 3.2β,το οποίο ήταν κορεσμένο υγρό στη θέση (5) με πίεση (Ρ ii ). Το διάλυμα αντλήθηκε στη θέση (6) με πίεση (Ρ i )χωρίς να αλλάξει η συγκέντρωση του,οι θερμοκρασίες (Τ 5 )και (Τ 6 ) είναι (θεωρητικά) σχεδόν ίδιες. Το υπόψυκτο υγρό στη θέση (6) θερμάνθηκε υπό σταθερή πίεση (Ρ) στον εναλλάκτη θερμότητας στη θέση (7) και έγινε κορεσμένο υγρό με πίεση (Ρ i ) όπως φαίνεται στο σχήμα. Όταν προστεθεί το πλούσιο διάλυμα στην ατμογεννήτρια, ο σχηματισμός του πλούσιου σε ψυκτικό μέσο ατμού,μειώνει τη συγκέντρωση της υγρής φάσης σε ψυκτικό, έτσι σχηματίζεται το φτωχό διάλυμα. Όταν το μίγμα των δυο φάσεων φτάσει στην κατάσταση (j) με πίεση (Ρ i ),τότε η φάση του ατμού φτάνει στη κατάσταση (2) έχοντας συγκέντρωση ψυκτικού (Χ ref ) και η υγρή φάση φτάνει στην κατάσταση (8) έχοντας συγκέντρωση ψυκτικού (X weak ). Ο ατμός πλούσιος σε ψυκτικό μέσο ρέει προς τον συμπυκνωτή. Εν τω μεταξύ το φτωχό διάλυμα υπόψυχεται στον εναλλάκτη θερμότητας του διαλύματος υπό σταθερή πίεση (Ρ i ) στην κατάσταση (9). Μετά στραγγαλίζεται σε χαμηλή πίεση (Ρ)και γίνεται κορεσμένο ή ελαφρά υπόψυκτο διάλυμα στην κατάσταση (10) με (Τ 10 =Τ 9 ). Όταν ο πλούσιος σε ψυκτικό μέσο ατμός επιστρέψει από την εξάτμιση στην κατάσταση (1) συναντάει το φτωχό διάλυμα στην κατάσταση (10),το ισορροπημένο μίγμα των δυο φάσεων είναι στην θέση (ι) το οποίο αφού 19

25 ψύχθηκε στον απορροφητή υπό σταθερή πίεση (Ρ ii ) κατέληξε σε πλούσιο διάλυμα στην κατάσταση (5). Για την ανάλυση του απορροφητικού ψυκτικού συστήματος,το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο διάγραμμα είναι το διάγραμμα ενθαλπίας συγκέντρωσης). Το σχήμα 3.3 σχηματικό (h-x) διάγραμμα για την περιοχή των δυο φάσεων ενός διμερούς μίγματος με δυο πιέσεις (υψηλή,χαμηλή). Η γραμμή του κορεσμένου ατμού και του κορεσμένου υγρού για μια δοσμένη πίεση,διαχωρίστηκαν από το αντίστοιχο διάγραμμα της ενθαλπίας ατμοποίησης (h fg ) των επιμέρους συστατικών σε (Χ Α =0) και (Χ Α =1). Για να γίνει ευκολότερη χρήση του διαγράμματος έχουν προστεθεί σειρές από φανταστικές γραμμές κορεσμένου υγρού οι οποίες καλούνται κατασκευαστικές γραμμές ισορροπίας. Όταν η κατάσταση του κορεσμένου υγρού είναι γνωστή για παράδειγμα στο σημείο (a), περνάμε δια μέσου αυτού του σημείου μια κατακόρυφη γραμμή μέχρι να τμήσει την κατασκευασμένη γραμμή ισορροπίας για γνωστή πίεση στο σημείο (b) τότε η τομή (σημείο c) της οριζόντιας γραμμής δια μέσου του σημείου (b) και της αντίστοιχης γραμμής του κορεσμένου ατμού είναι η κατάσταση της φάσης του κορεσμένου ατμού και η γραμμή (ac) εκφράζει την γραμμή ισορροπίας της θερμοκρασίας ατμού-υγρού,όλα στη γνωστή πίεση. Με την προϋπόθεση της σταθερής ροής λειτουργίας τα διάφορα τμήματα του ψυκτικού κύκλου αναλύονται μα τις βασικές εξισώσεις ισορροπίας ενέργειας μάζας. Αναφερόμενοι στα σχήματα 3.1 και 3.2β και παραμελώντας τις γραμμές της λανθάνουσας και κινητικής ενέργειας,το ενεργειακό ισοζύγιο για την ατμογεννήτρια είναι: Q gen +m strong *h 7 =m ref *h 2 +m weak *h 8 Όπου: Q gen m strong m ref m weak θερμότητα ατμογεννήτριας μάζα πλούσιου διαλύματος μάζα ψυκτικού μέσου μάζα φτωχού διαλύματος 20