Водяные пары с температурой 2–4°С из испарителя поступают в межтрубное пространство абсорбера, где абсорбируются крепким (концентрированным) водным раствором бромистого лития, стекающего в виде плёнки по поверхностям труб. Для равномерного распределения раствора по поверхности тепло-отдающих труб предусматривается оросительное устройство. Теплота, выделяемая при абсорбции пара, отводится охлаждающей водой, протекающей в трубках абсорбера. Поглощая пар хладагента, крепкий раствор бромистого лития становится слабым – его концентрация снижается. Слабый раствор стекает в поддон абсорбера, откуда насосом подаётся в трубное пространство растворного теплообменника.
Кожухотрубный абсорбер АБХМ BROAD
Горизонтальный кожухотрубный абсорбер АБХМ BROAD оросительного типа
Горизонтальный кожухотрубный абсорбер АБХМ BROAD представляют собой аппарат оросительного типа, в котором раствор бромистого лития стекает пленкой по наружной поверхности горизонтальных труб, образующих поверхность теплообмена. В абсорбере процесс теплообмена при орошении горизонтальной трубчатой поверхности водным раствором бромистого лития протекает без изменения агрегатного состояния раствора. В остальных пленочных аппаратах процессы кипения водного раствора бромистого лития, конденсации и испарения воды происходят с изменением агрегатного состояния жидкости, что создает существенные различия в физической сущности протекающих процессов.
Цикл АБХМ BROAD ограничен максимальной концентрацией крепкого раствора бромистого лития 64,5%. При охлаждении водой c температурой 30-32 °С эта концентрация достигается при относительно низких параметрах греющей среды и становится выше указанных значений, необратимые потери в генераторе в процессе теплообмена увеличиваются. Наибольшее влияние на величину неполноты выпаривания раствора оказывают давление кипения раствора и его концентрация. С увеличением плотности теплового потока в аппарате и с повышением давления кипения раствора неполнота выпаривания раствора снижается.
Количество раствора, поступающего на абсорбцию недостаточно для создания необходимой плотности орошения поверхности и отвода тепла абсорбции, поэтому часть отработавшего слабого раствора из емкости абсорбера подмешивается крепкому раствору насосом и смесь промежуточной концентрации распыляется форсунками над поверхностью абсорбера. Анализ абсорбционных процессов показывает, что на тепло-массоперенос при абсорбции существенное влияние оказывает наличие в газовой фазе неабсорбируемых примесей. Особенно это проявляется при работе АБХМ, где незначительное содержание в паре нерастворимого воздуха существенно снижает интенсивность абсорбции.
Перенос тепла и массы в пленке раствора
Наибольший интерес представляет абсорбция пара, стекающей по трубам плёнкой раствора. Считается, что при стекании пленки раствора под воздействием силы тяжести, выделившееся на границе раздела фаз тепло идет только на нагревание раствора, а толщина пленки определяется потоком массы и потоком тепла через межфазную поверхность. В то же время диффузия абсорбируемого вещества в растворе и изменение равновесных значений температуры и концентрации на поверхности пленки, подчиненны условиям межфазного равновесия. Необходимость учёта взаимосвязанных процессов тепло- и массопереноса диктуется практическими потребностями, обеспечивающими оптимальную компановку трубных пучков и расчётных режимов работы АБХМ.
Процессы переноса тепла и массы в пленке раствора взаимосвязаны и является простейшим условием равновесия системы: водный раствор бромистого лития — водяной пар, в интервале температур и концентраций, характерных для работы тепловых насосов и холодильных машин. Поэтому реальные абсорберы, как правило, являются многоходовыми, то есть охлаждающая вода внутри труб проходит последовательно через несколько труб, образующих вертикально расположенный пакет и наиболее эффективной считается подача охлаждающей воды с нижерасположенных труб пакета в вышерасположенные, то в этом случае температура охлаждающей воды внутри труб, а следовательно и температура стенки на каждой трубе определяются процессами переноса, как на вышерасположенных трубах, так и на ниже расположенных трубах пакета.
Кожухотрубный абсорбер АБХМ BROAD создаёт условия при которых в испарителе поддерживается пониженное давление, благодаря чему хладагент, подаваемый на поверхность труб, по которым циркулирует охлаждаемая вода, закипает и испаряется, отнимая при этом от труб с водой теплоту. Физические процессы, происходящие в абсорбере, являются наиболее сложными и поэтому менее исследованными по сравнению с процессами, имеющими место в других аппаратах АБХМ.