制冷技术第四章 吸收式制冷循环幻灯片.ppt

第四章吸收式制冷循环,第一节吸收式制冷方法,吸收式制冷目前在日本,中国和韩国得到了较普遍的应用.随着我国西气东输工程的实施和天然气的引进或开采,吸收式制冷正在制冷空调中发挥重要作用.按充分利用余热的冷热电联产系统将使得吸收式制冷必不可少;广泛的燃气供应,以及夏季燃气低谷和用电高峰,可以使得燃气直燃式吸收式空调得到更广泛的应用.,一、吸收式制冷原理,1.属于液体气化制冷方法：制冷剂气化吸热达到对外制冷的目的2.制冷剂在吸收剂中不同温度下具有不同溶解度,气体制冷剂回复液体状态,制冷剂蒸发,吸收热量制冷,利用吸收方式,3.吸收式制冷的系统及工作过程,吸收式制冷的工作过程,二、吸收式制冷系统组成,1.组成设备：蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、溶液泵、节流阀。吸收器：吸收制冷剂蒸汽发生器：加热、释放制冷剂溶液热交换器：内部能量利用，提高效率溶液泵：加压作用2.循环：制冷剂循环溶液循环：相当于压缩机的作用,三、工质对,1.工质对（二元溶液）：两种可以相互吸收的液体形成的溶液。2.吸收式制冷常用工质对：溴化锂水溶液；氨水溶液3.工质对的要求：两种液体互溶性好，且具有不同的沸点低沸点液体：制冷剂水、氨高沸点液体：吸收剂溴化锂、水,工质对的热质传递过程,1、蒸发与冷凝过程,在吸收和吸附式制冷循环中，制冷剂的蒸发或冷凝过程是在恒定的蒸发温度或冷凝温度下进行的。,在蒸发过程中:制冷剂吸收蒸发潜热，由液体蒸发成气体在冷凝过程中:制冷剂排放冷凝潜热，由蒸气冷凝成液体,2、吸收与发生过程,在吸收式制冷循环中，制冷剂蒸气的吸收或发生过程是在恒定的压力下进行的,在吸收过程中:吸收剂浓溶液吸收制冷剂蒸汽变为稀溶液，排放吸收热在发生过程中:吸收剂稀溶液受热析出制冷剂蒸汽,吸收剂稀溶液变成浓溶液,四、吸收式与压缩式制冷方法的比较,在压缩式制冷循环中,在吸收和吸附式制冷循环中,利用压缩机改变制冷剂蒸气压力,利用液体吸收剂改变制冷剂蒸气压力,五、吸收式制冷热力学原理,根据热力学第一定律:,制冷循环的热效率用热力系数来表示:,根据热力学第二定律:,其中:TH-高温热源的温度Tc-低温热源的温度Tg-外界环境的温度,因此吸收式制冷循环的热力系数为:,吸收式制冷循环的热力完善度为:,六、经济技术分析,优点：1.工质环保2.结构简单，运动部件少，安全可靠3.以热能为动力，节电效果明显4.可以利用余热废热缺点：1.价格无优势2.耗能大，机组笨重3.热力系数COP低于压缩式制冷循环4.利用热能促进全球变暖,压缩式制冷循环,吸收式制冷循环,单一组分工质,双组分工质对,第二节二元溶液的性质,1、溶液的质量分数,溶液中某组分的质量百分数为,=Mi/(M1+M2+Mi+Mn)100%,双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液,其质量分数是以溶液中溶质的质量百分数表示的。,溴化锂溶液的质量分数为,2、溶液的摩尔分数,溶液中某一组分的摩尔分数为,双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液，其摩尔分数是以溶液中溶质的摩尔百分数表示的。,溴化锂溶液的摩尔分数为,3.溶液的相平衡,双组分的吸收式制冷工质对气液相平衡状态方程式为,(1)气液相平衡,（2）溶液的pt图,溴化锂溶液的pt图，图中标出等质量分数线簇，左侧的线代表水的特性，并标出了水的饱和温度t。,氨水溶液的pt图，图中标出等质量分数线簇，左侧的线代表氨的特性，右侧的线代表水的特性，并在右侧标出了氨的饱和温度t。,溴化锂溶液的pt图,氨水溶液的pt图,（3）溶液的t图,湿蒸气状态C点是由同温度的饱和液状态点D与饱和蒸气状态E组合而成.,（4）溶液的p图,湿蒸气状态C点是由同压力的饱和液状态点D与饱和蒸气状态E组合而成.,（5）溶液的h图,一组液体定温线若干组气体定温线一组定压饱和气线一组定压饱和液线,在图中确定与饱和NH3-H2O溶液A点对应的饱和蒸气点状态,在图中确定与饱和LiBr-H2O溶液A点对应的水蒸气点状态,二元溶液的混合、加压和节流,3、液固相平衡,在一定的温度下,溶质在溶剂中的溶解量是有限的。这时的溶液称为饱和溶液,这时的温度称为结晶温度。图2-134为溴化锂溶液的液固相平衡图。等质量分数线簇右下方的一条曲线就是溶液的结晶曲线。,溴化锂溶液的液固相平衡图,1、溴化锂吸收式制冷循环,第三节吸收式机组,吸收式机组是一种以热能为驱动能源、以溴化锂溶液或氨水溶液等为工质对的吸收式制冷或热泵装置。,2、氨水吸收式制冷循环,吸收式机组的种类,吸收式制冷的系统构成,驱动热源回路,制冷剂回路,溶液回路,冷却水回路,冷水回路,抽气装置,自动控制装置,安全保护装置,蒸汽型,直燃型,热水型,余热型,一、溴化锂水溶液的特性,1.溴化锂具有强烈的吸水性；2.溴化锂水溶液具有很强的吸湿性；3.溴化锂与水的沸点相差很大；4.溶液温度过低或浓度过高，均易发生结晶；5.对金属具有较强的腐蚀性；6.无毒，对人体无害。,第四节溴化锂吸收式制冷循环,二、单效溴化锂吸收式循环,1.单效吸收式制冷系统示意图,机组特征,单效制冷机使用能源广泛，可以采用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利用和梯级利用方面有着显著的优势。而且具有负荷及热源自动跟踪功能，确保机组处于最佳运行状态。单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其COP在0.65-0.7.如果业主具备高品位的热源，应选择远大直燃机或蒸汽双效制冷机，其COP在1.31以上。,2单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件和结构型式,热源回路,冷却水回路,冷水回路,冷剂水回路,溶液回路,主要部件,结构型式,单筒类型,双筒类型,三筒类型,单筒单效蒸汽型溴化锂冷水机组1冷凝器2发生器3蒸发器4吸收器5溶液热交换器6溶液泵I7冷剂泵8溶液泵II,a）单效冷水机组的循环流程b）单效制冷循环单效双筒蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程1-冷凝器2-发生器3-蒸发器4-溶液热交换器5-引射器6-吸收器7-溶液泵8-冷剂泵,单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循环流程的溶液回路包括下列过程：,（1）稀溶液经溶液热交换器的加热升温过程（2）稀溶液在发生器中的发生过程（3）浓溶液经溶液热交换器的冷却降温过程（4）浓溶液和稀溶液在进入吸收器之前的混合过程（5）混合溶液在吸收器中的吸收过程,单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循环流程的制冷剂回路包括下列过程：,（1）冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程,（2）冷剂水在蒸发器中的蒸发过程,3、单效溴化锂系统的抽气装置,4、单效溴化锂系统的防结晶装置,5、单效溴化锂系统的动力装置,6、工作过程在h-图上的表示,循环倍率与放气范围,设送往发生器的稀溶液的流量为qmf,浓度为a,产生qmd的冷剂水蒸气,余下的浓溶液流量为qmf-qmd,浓度为r,离开发生器。循环倍率a:表示发生器中每产生1kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量放气范围：r-a,多级循环采用的是简单复迭方式，为一典型的两级溴化锂吸收式制冷机系统构成，与单效吸收式系统比具有很多优点,多效循环是对于高温热源的热量予以多次利用，使得系统COP有明显的提高。,三、双级与双效溴化锂吸收式循环,双效溴化锂吸收式循环,1.双效型吸收式制冷系统示意图,双效吸收式制冷循环,2、双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件和结构型式,双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件，是在单效机组的基础上加设高压发生器、高温溶液热交换器和凝水换热器等部件常见的双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的结构型式有三筒型、双筒型和多筒型,双筒双效蒸汽型溴化锂冷水机组,三筒双效蒸汽型溴化锂冷水机组1自动熔晶管2冷剂泵3溶液泵4吸收器5蒸发器6高温溶液热交换器7集气室8低压发生器9冷凝器10高压发生器11凝水热交换器12低温溶液热交换器,按照循环流程双效溴化锂吸收式制冷机组可分为:,串联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组并联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组串并联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组,远大并联流程双效蒸汽型溴化锂冷水机组,对比传统的串联流程，其优点十分突出：1.高发溶液循环量减少一半，启动时间缩短一半，节省启动能耗；机组部分负荷运行时，高发易升温，能耗减少20%以上。2.高发溶液可以更浓，因高发压力高，溶液不易因粘度大而滞留导致结晶。因此可增大吸收器出力，尤其是应付超常规条件：如冷却水超温或吸收器铜管结垢。3.低发溶液不需太浓，避免低交结晶。这样，采用高效板式热交换器才有可能。,通过热能的多效利用，吸收式制冷循环COP可以较显著地提高。,压力复迭,浓度复迭,多种多效循环,四、多效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组,三效吸收式制冷循环,多效溴化锂-水吸收式制冷机性能曲,五、吸收式供热(采暖)循环,(1)溴化锂吸收式冷热水机组,通常以燃油、燃气为能源。此时机组中的发生器相当于一台溴化锂溶液锅炉。通过发生器中产生的高温制冷剂加热,溴化锂吸收式制热技术,溴化锂吸收式冷热水机组,溴化锂吸收式热泵机组,(2)溴化锂吸收式热泵,溴化锂吸收式热泵又分为第一类和第二类两种型式。,1)第一类吸收式热泵,以增加热量为目的，故又称增热型吸收式热泵。,2)第二类吸收式热泵,以升温为目的，故又称为热变换器,直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的结构型式,直燃型溴化锂吸收式冷热水机组以燃料的燃烧热为驱动热源,一般按双效吸收式制冷循环制取冷水，直接利用制冷剂蒸汽的冷凝制取热水。,直燃型溴化锂吸收式冷热水机组常见的结构型式有：热水和冷水采用同一回路的、交替供应热水和冷水的机组，以及专设热水器和热水回路的同时制冷和采暖或供热水的机组。,直燃吸收式溴化锂冷温水机，我们称之为“直燃机”，是直接燃烧天然气、城市煤气、液化石油气，柴油作能源，以水/溴化锂作介质的冷热源设备。由于直燃机不以电为能源（只需极少的电作循环辅助动力），并具有制冷、采暖、卫生热水功能，可以大幅度削减电力投资和供热设备投资。在电空调广泛采用的国家和地区，直燃机更能削减夏季峰值电力、填补夏季燃气低谷的综合经济效益，对于电力行业及燃行业的健康发展都具有举足轻重的影响。,世界首台直燃机1968年在日本诞生，从1980年起成为日本、韩国等国的主要空调设备，占有该国中央空调市场80%以上的份额。远大1992年开发成功中国首台直燃机，1996年成为全球直燃机产销量最大的企业，至2002年已出口20余个国家，在中、美等国市场占有率为同行之首。,(1)热水和冷水采用同一回路的溴化锂冷热水机组,机组运行时只处于制冷或采暖工况，通过转换阀实现工况的转换。在结构上，机组还可按溶液回路分成串联回路和并联回路二种类型。,热水和冷水采用同一回路的吸收式冷热水机组,(2)专设热水器和热水回路的吸收式冷热水机组,机组运行时通常只处于制冷或采暖工况，通过转换阀实现工况的转换。这种机组也可按溶液回路分成串联回路和并联回路二种类型。,图2-150所示为一种专设热水器和热水回路的并联溶液回路吸收式冷热水机组。,专设热水回路的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组,远大户式BCT,六、冷热电联产（BCHP）系统,涡轮发电机已被广泛使用，以安静、长寿著称，不足之处是排气热损失较大，不同的机型尾气温度在250550之间，氧含量为1418，这是一笔大可挖掘的财富。远大独创BCHP应用方式如下：1.较大的直燃机