溴化锂制冷机计算任务书(印刷稿).doc

溴化锂吸收式制冷机的热工计算溴化锂吸收式制冷机的热工计算一般是根据已知条件(空气调节工程或生产工工艺对制冷量的要求/冷冻水温度/冷却水温度/加热介质的温度或压力等),合理选择某些设计参数(传热温差/放汽范围等),从而进行各热交换设备的传热负荷和传热面积等的设计计算。一 热力计算1.已知参数(1) 根据空调工程生产工艺要求的制冷量和冷媒水进,出蒸发器的温度。(2) 冷却水温度：根据当地自然条件决定。(3) 工作蒸汽压力：一般选取0.1MP(表压)的工作蒸汽。2设计参数的选定（1）冷却水一般先进入吸收器，出吸收器的冷却水再进入冷凝器。冷却水总的温升一般取79考虑到吸收器的热负荷比冷凝器大，因此，冷却水通过吸收器的温升要比通过冷凝器的温升高些。冷却水出吸收器的温度: =（） (1) 冷却水出冷凝器的温度: =+（） (2)(2)冷凝温度:一般比冷却水出冷凝器的温度高35 即=+(35) （） （3）(3)冷凝压力:根据从水蒸气表查得相应的饱和压力。(4)蒸发温度:一般比冷水出蒸发器的温度低24,即=-(24) （） (4)(5) 蒸发压力:根据从水蒸气表查得相应的饱和压力。(6)稀溶液出吸收器的温度:一般比冷却水出吸收器的温度高35,即=+ (35) （） (5)(7)吸收器压力:因冷剂水蒸气流经挡水板时的阻力损失，吸收器压力小于蒸发压力，压降的大小与挡水板的结构和汽流速度有关，一般取=（0.130.67）（0.10.5mmHg）,即=-=-（0.130.67）() (6)(8)稀溶液浓度:根据和,从h-图中查得。(9)浓溶液浓度:一般放汽范围(-)为0.030.06。=+(0.030.06) (7)(10)溶液出发生器的温度:根据和,从h-图中查得。(11)溶液出热交换器的温度、浓溶液出热交换器的温度应比所对应的结晶温度高10以上,以防止在热交换器出口处产生结晶通常按下式计算:=+（1525） （） （8）稀溶液出热交换器的温度可由和从h-图中查得, 可根据热交换器的热平衡式确定。 (-)=（-）令a= ，可以得到，=（-）+(kJ/kg) （9）(12)吸收器喷淋溶液的的浓度和焓值：可分别由下列公式求得：= (10) =(kJ/kg) (11)可由和从h-图查得。3设备热负计算在h-图上确定了制冷循环中有关状态点的参数值后，就可以通过热平衡式计算出各热交换设备的热负荷。（1） 发生器的单位热负荷如图1所示,根据发生器得到的热量平衡式,即+a=(a-1) +可得发生器的单位热负荷为=+(a-1) - a(kJ/kg) （12） (2)冷凝器的单位热负荷从图2可知,冷凝器的单位热负荷为=- (kJ/kg) (13)(3)蒸发器的单位热负荷蒸发器的热平衡关系如图3蒸发器的单位热负荷,即时1kg冷剂水蒸气汽化时产生的制冷量可由下式求得：=- (kJ/kg) (14) (4)吸收器的单位热负荷图4所示,根据吸收器的热平衡关系式,即(a-1)+ =+a可得吸收器的单位热负荷为=(a-1)+ - a (kJ/kg) (15)(5)溶液热交换器的单位热负荷如图5所示,从发生器来的溶液在热交换器中放出的热量,等于从吸收器来的稀溶液在热交换器中吸收的热量,即=a(-)=(a-1)(- ) (kJ/kg) (16)4.制冷装置的热平衡及热力系数如果忽略由于泵消耗功率所带给系统的热量,则整个制冷装置的热平衡式为+=+ (kJ/kg)上式各项与制冷循环量D=Q/ ( kJ/s)相乘,可得Q+ Q=+Q (KW) (17)式中 Q制冷装置的制冷量，KW；Q发生器的耗热量，KW吸收器的热负荷，KW Q冷凝器的热负荷，KW。热力系数是表示消耗单位蒸汽加热量所能获得的制冷量，用来评价制冷装置的经济性。= (18)单效溴化锂吸收式制冷机的热力系数一般为0.650.75,双效溴化锂吸收式制冷机的热力系数为0.95以上。制冷机的热力系数二、设备传热面积的计算对于溴化锂吸收式制冷机，各热交换设备的传热面积通常采用沙柯夫简化公式计算（） (19)式中 Q-传热量，Wk-传热系数,W/(.K)-热交换设备中的最大温差，即热流体和冷流体进换热设备时的温差，; a,b-常数，与换热设备内流体流动的方式有关，其值可从表1查得;-温度变化较小的流体温度差, ;- 温度变化较大的流体温度差, ;表.1 各种流动状态下的a,b值流动方式ab逆流顺流叉流0.350.660.450.550.650.650.65如果换热过程中,有一种流体发生了集态变化(如冷凝器中冷剂水蒸气的凝结等),则=0,计算公式简化为（） (20)1. 发生器的传热面积() (21)式中 -发生器的传热系数, W/(.K); -工作蒸汽的温度，。 在发生器中，温度为、浓度为的稀溶液先被加热到温度为的饱和状态，然后沸腾产生冷剂水蒸气，离开发生器时的温度为。因为75过程所需的热量与沸腾过程所需的热量相比只占极小的比例，所以在计算时，换热过程中溶液的计算温度采用，而不采用。2冷凝器的传热面积 () (22)式中，为冷凝器的传热系数，在W/ (.K)。 在冷凝器中冷却水必须将温度为的冷剂水蒸气（过热蒸气）冷却到饱和状态后才能使之凝结为冷剂水，由于冷却水过程所占的热负荷很小，因此计算时仍采用冷凝温度而不采用。3蒸发器的传热面积在蒸发器中冷剂水发生相变，故=0 () (23)式中，为蒸发器的传热系数，W/ (.K)。4吸收器的传热面积 在吸收器中混合溶液喷淋在吸收器管簇外，沿管外成液膜流下，冷却水在管内流动，喷淋液与冷却水的流动方式为叉流，传热面积计算公式为() (24)式中，为吸收器的传热面积，W/ (.K)。5溶液热交换的传热面积 在溶液交换器中，由于稀溶液流量大，其温度变化较小。两种溶液的流动方式一般采用逆流形式，故 () (25)式中，为溶液交换器的传热系数，W/ (.K)。 在溴化锂吸收式制冷机中，影响各设备传热系数K值的因素很多，如热交换的形式、管子材料、喷淋密度、热流密度、管径、管内外介质的流速、污垢情况等，目前国内这方面的研究工作做得很少，因此，在设计计算时，一般根据某些同类设备的试验数据作为选取传热系数K值的依据。 三、加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算 1加热蒸汽的消耗量 =（1.051.00） (kg/s) (26)其中有 1.051.00-考虑损失的附加数; r-加热蒸汽的汽化潜热,KJ/kg。2冷冻水泵的流量 3600 （） （27）式中,为冷冻水的比热,KJ/kgk。3冷却水泵的流量溴化锂吸收式制冷机中，吸收器和冷凝器的冷却水通常是串联使用的，即冷却水先通过吸收器再通过冷凝器，因此，冷却水量的确定要由两个方面来考虑。对于吸收器 3600 （） （28） 对于冷凝器3600 （） （29）计算结果应使,如两者相差较大,则应重新考虑冷却水总温度升的分配,直至两者相等或相近。4蒸发器泵的流量由于蒸发器内压力很低，为了消除静液柱高度对沸腾过程的影响，蒸发器通常做成喷淋式。为了保证一定的喷淋密度，冷剂水的喷淋量大于实际的蒸发量，两者之比称为蒸发器冷剂水的再循环倍率，用表示，一般取=1020，因此，蒸发器泵的流量为3600 （） （30） 5发生器泵的流量 3600 （） （31）式中，为稀溶液的密度，kg/。 6吸收器泵的流量 3600 （） （32）式中为喷淋溶液的密度，kg/。 设计实例已知条件如下：制冷量=50kcal/h(581.4Kw)冷冻水出蒸发器的温度=7冷冻水进蒸发器的温度=32冷却水温度=12加热蒸汽的温度=116.33试进行单效溴化锂吸收式制冷机的热力计算和传热计算。 解 1.设计参数的选定 (1)吸收器出口冷却水温度 =+= (取=4.5) (2)冷凝器出口冷却水温度 =+= (取=3.5) (3)冷凝温度 =+ = (取=5) (4)冷凝压力 根据=45,查饱和水蒸气表得= (5)蒸发温度 =-2= (6)蒸发压力根据=5,查饱和水蒸气表得= (7)吸收器压力假定由蒸发器到吸收器之间气流的压降P =0.14 mmHg(0.02k) =-P= mmHg(8)吸收器内溶液最低温度=+3.5= (取=3.5)(9)稀溶液浓度 根据和,从h-图上查得=(10)浓溶液浓度 =+4= (取-=4)(11)发生器内溶液最高温度根据,从h-图上查得= 上述各参数值确定后,可在溴化锂水溶液的h-图上进一步查得相应点的状态参数,列于表2中。画出其循环过程图并标出对应点号。 表2中,溶液热交换器出口处浓溶液的温度可由式(8)确定,取=19,则 =+19=再由,从h-图中查得, = 表2 h- 图上各点参数值序号名称状态点号温度浓度压力mmHg焓值kcal/kg12345678蒸发器出口处冷剂水蒸汽吸收器出口处稀溶液冷凝器出口处冷剂水冷凝器进口处冷剂水蒸汽发生器出口处浓溶液发生器内开始沸腾的稀溶液 热交换器出口处稀溶液热交换器出口处浓溶液234578 溶液热交换器出口处稀溶液的焓值式(9)求得 = =+ = 由，从h-图中查得= 喷淋器的浓度和焓值分别由式（10）(11) 求得 = (取f=20) 2设备热负荷计算（1）设备的单位热负荷1）蒸发器的单位热负荷 2）发生器的单位热负荷 3）冷凝器的单位热负荷 4）吸收器的单位热负荷 5）溶液热交换器的单位热负荷 （2）设备的热负荷1）冷剂水循环量 2）发生器的热负荷 3）冷凝器的热负荷 4）吸收器的热负荷 5）溶液热交换器的热负荷 （3）热平衡和热力系数 1）热平平衡 吸收热量为放出热量为2)热力系数 3.加热蒸汽的消耗量