溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍

1、溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 第六章第六章 溴化锂吸收式制冷溴化锂吸收式制冷 制冷原理与设备 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 主要内容主要内容 l6.1 溴化锂水溶液的性质 l6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 l6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 l6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 l6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 l6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施 l6.7 溴化锂吸收式制冷机的特点 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.1 溴化锂水溶液的性质 一、水 l无毒、不燃烧、不爆炸； l气化潜热大（约2500kJkg，比R12大16倍）； l比容大，为43.3

2、7m3/kg； l常压下的蒸发温度较高，常温下的饱和压力很低。例如当温度 为25时，它的饱和压力为3.167kPa； l一般情况下，水在0时就结冰，因而限制了它的应用范围。 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.1 溴化锂水溶液的性质 二、溴化锂 l溴化锂（LiBr）的性质与Nacl（食盐）相似，属盐类，有咸味，呈无 色粒状晶体； l融点为549，沸点为1265，在常温或一般高温下可以认为是不挥 发的； l极易溶于水； l性质稳定，在大气中不变质、不分解； 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.1 溴化锂水溶液的性质 三、溴化锂水溶液 l无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液至淡黄色； l溴化锂

3、在水中的溶解度随温度的降低而降低； l水蒸气分压力很低，它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而 有强烈的吸湿性； l溴化锂水溶液具有吸收温度比它低的水蒸气的能力； 当溴化锂水溶液浓度为50、温度为25时，饱和蒸气压力为0.85kPa， 而水在同样温度下的饱和蒸气压力为3.167kPa。如果水的饱和蒸气压 力大于0.85kPa，例如压力为1kPa（相当于饱和温度为7）时，上述 溴化锂溶液就具有吸收它的能力。 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.1 溴化锂水溶液的性质 三、溴化锂水溶液 l由溴化锂水溶液中产生的水蒸气总是处于过热状态； 如果压力相同，溶液的饱和温度一定大于水的饱和温度 l密度比

4、水大，并随溶液的浓度和温度而变； l比热容较小，这意味着加给溶液较少的热量水就会蒸发； l粘度、表面张力较大； l溴化锂水溶液的导热系数随浓度之增大而降低，随温度的升高而增大； l对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严重， 因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响很大。 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.1 溴化锂水溶液的性质 四、溴化锂水溶液物性参数的计算公式 l溴化锂水溶液的饱和温度； l溴化锂水溶液的定压比热容； l溴化锂水溶液的密度； l溴化锂水溶液的质量浓度； l溴化锂水溶液的导热率； l溴化锂水溶液的动力粘度； l溴化锂水溶液的表面张力 溴化锂吸收式制冷原理及

5、设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 一、工作原理与循环 1.工作原理 图4-1 吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理 a）吸收式制冷机 b）蒸汽压缩式制冷机 E 一蒸发器 C 一冷凝器 EV 一膨胀阀 CO 一压缩机 G 一发生器 A 一吸收器 P 一溶液泵 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 一、工作原理与循环 1.工作原理 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 1.工作原理 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 2.制冷系统 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 2.制冷系统 溴化锂

6、吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 3、工作过程 l发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水，经U形管进入蒸发 器，在低压下蒸发，产生制冷效应。 l发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器、吸收由蒸发器产生的冷剂蒸 气，形成稀溶液，用泵将稀溶液输送至发生器，重新加热，形成浓溶液。 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 二、工作过程在焓浓度图上的表示 l稀溶液的加压和预热过程 l发生器中的蒸气发生过程 l浓溶液的冷却与节流过程 l吸收器中的吸收过程 溴化锂吸收式制冷循环过程 1）冷凝过程 2）节流过程 3）蒸发过程 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍

7、6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 l再循环倍率 l发生不足 发生终了浓溶液的浓度低于理想情况下的浓度 l吸收不足 吸收终了的稀溶液浓度比理想情况下的高 mf r mdra mf md r a ra q a q a q q ：再循环倍率 ：稀溶液流量 ：冷剂水流量 ：发生终了浓度 ：发生初始浓度 ：放气范围 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 一、热力计算 1.已知参数 l制冷量Q0 l冷媒水出口温度tx l冷却水进口温度tw l加热热源温度 2.设计参数的选择 l吸收器、发生器冷却水出口温度tw1、tw2 考虑串连情况： 总温升控制在79 11 212

8、 www www ttt ttt 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 2.设计参数的选择 l冷凝温度tk和冷凝压力pk l蒸发温度t0和蒸发压力p0 l吸收器内稀溶液最低温度 l吸收器内压力 0 0 00 (2 4) () x ttC pft 0 2 (2 5) ( ) kw kk ttC pf t 0 21 (3 5) w ttC 0 (10 70) aa ppp 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 2.设计参数的选择 l稀溶液浓度 l浓溶液浓度 l发生器内浓溶液最高温度 l溶液热交换器出口温度 (0.0

9、3 0.06) ra 2 (, ) aa f p t 4 (,) rg gk tfp pp 0 82 7248 77 (15 25) ()()() (,) mfmfmd a ttC qhhqqhh tf h 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 2. 设计参数的选择 l吸收器喷淋溶液状态 982 9 999 ()() /; ()() (,) mfmdmmfmdm mmd mfmdmmfmdrma qqqhqqhq h fqq qqqqqq tf h 吸收器稀溶液再循环倍率 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算

10、3.设备热负荷计算 l冷剂水流量 l发生器热负荷 00 013 / md qQq qhh 43 7 () gm fm dm dm f Qqqhqhqh 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 3. 设备热负荷计算 l冷凝器热负荷 l吸收器热负荷 33 () kmd Qqhh 812 () am fm dm dm f Qqqhqhqh 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 3.设备热负荷计算 l溶液热交换器热负荷 7248 ()()() exmfmfmd Qqhhqqhh 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴

11、化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 4. 装置的热平衡式、热力系数及热力完善度 l装置热平衡式 l热力系数 l热力完善度 0 g Q Q 0gak QQQQ 321 m ax 321 321 ()() TTT TTT TTT max ： 热 源 温 度 ；： 环 境 温 度 ；： 冷 源 温 度 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 l加热蒸气的消耗量 l吸收器泵的流量 3 33 00 0 (1) 3 6 0 03 6 0 0/ 1 01 0 : / m am d v s m a qafq qmh q k gl

12、吸 收 器 喷 淋 溶 液 量 ： 喷 淋 溶 液 密 度 ， / :A1.05 1.1 :/ :/ g mv Q qAkg s hh A hkJ kg hkJ kg 考虑热损失的附加系数， 加热蒸气的焓， 加热蒸气凝结水的焓， 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 l发生器泵的流量 l冷媒水泵的流量 3 0 0 3600/ 1000() : : : v xx p x x Q qmh ttcp C t t 冷 媒 水 的 比 热 容 冷 媒 水 进 口 温 度 冷 媒 水 出 口 温 度 3 33 36003600

13、/ 1010 :/ mf md vg aa a q aq qmh kg l 稀溶液密度， 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 l冷却水泵的流量 l蒸发器泵的流量 3 3600/ 1000 : d m d V aq qmh a 蒸 发 器 冷 剂 水 的 再 循 环 倍 率 ， 10 20 1 3 0 1 3600/ 1000() b V wwp Q qmh ttC 2 3 21 3600/ 1000() b k V wwp Q qmh ttC 对于吸收器 对于冷凝器 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂

14、吸收式制冷机的热力计算及传热计算 二、传热计算 1.传热计算公式 2 () : : : ,: :a :b ab a b ab Q Fm Katbt F QW a b t t tt 2 传 热 面 积 ， m 传 热 量 ， 热 交 换 器 中 的 最 大 温 差 ， 即 热 流 体 进 口 和 冷 流 体 进 口 温 度 之 差 常 数 ， 与 热 交 换 器 内 流 体 流 动 的 方 式 有 关 流 体在 换 热 过 程 中 的 温 度 变 化 流 体在 换 热 过 程 中 温 度 的 变 化 应 用 此 公 式 的 前 提 是 ： 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷

15、机的热力计算及传热计算 1.传热计算公式 流动方式ab应用范围 顺流0.350.65 逆流0.650.65 叉流0.4250.65两种流体均叉流 0.50.65一种流体叉流 各种流动状态下的a、b值 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 2. 各种换热设备传热面积的计算 l发生器的传热面积 l冷凝器传热面积 l吸收器传热面积 2 545 ()()0.65() gg g gbgh QQ Fm KbtKtttt 2 121 ()()0.65() kk k kbkkwww QQ Fm KbtKtttt 2 9192 ()()0.5()0.65() aa a

16、aabawww QQ Fm KttKtttttt 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 2.各种换热设备传热面积的计算 l蒸发器的传热面积 l溶液热交换器传热面积 3.传热系数 由实验数据而得 2 00 0 000 ()()0.65() bxxx QQ Fm KbtKtttt 2 427248 ()()0.35()0.65() exex ex exabex QQ Fm KttKtttttt 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 三、举例 已知：制冷量 冷媒水进口温度 冷媒水出口温度 冷却水进口温度 加热工作蒸气

17、压力 相当于蒸气温度 0.157 h pMPa 5 x tC 15 x tC 0 1744.5QkW 112.7 h tC 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 一、双效溴化锂吸收式制冷机的循环 1. 串联流程 1：高压发生器 2：低压发生器 3：冷凝器 4：蒸发器 5：吸收器 6：高温热交换器 7：溶液调节阀 8：低温热交换器 9：吸收器泵 10：发生器泵 11：蒸发器泵 12：抽气装置 13：防晶管 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 2. 串联流程焓浓度图 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 3. 并联流程

18、 图4-4 双效溴化锂吸收式制冷机并联系统流程 1高压发生器泵 2高温换热器 3吸收器 4蒸发器 5高压发生器 6冷凝器 7低压发生器 8、12引射器 9冷剂水泵 10凝水换热器 11低温换热器 13溶液泵 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 二、双效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算（略） 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 一、溴化锂吸收式制冷机的性能 1.加热蒸气压力（温度）变化对性能的影响 加热蒸气压力与制冷量的关系 加热蒸气压力变化对循环的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径

19、2. 冷媒水出口温度的变化对性能的影响 冷媒水出口温度与制冷量的关系冷媒水出口温度变化对循环的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 3.冷却水进口温度变化对性能的影响 冷却水进口温度变换对循环的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 4.冷却水水量、冷媒水量对性能的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 5. 冷却水、冷媒水水质变化对性能的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 6. 稀溶液循环量变化对性能的影响 稀溶液循环量

20、的变化对制冷量的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 7. 不凝性气体对机组性能的影响 不凝性气体对制冷量的影响 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 二、提高制冷系统性能的途径 1.及时抽取不凝性气体 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 2. 调节溶液的循环量 l过大：溶液浓度差减少，冷剂蒸气量减少，吸收液温度升高； l过小：机组部分负荷运行，溶液浓度差增大浓度过高有结晶危险 3. 强化传热传质过程 l添加能量添加剂辛醇（可提高制冷量1020） l减少冷剂蒸气流动阻力 l提高换热管内介质流速 l传热管表面进行脱脂和防腐蚀处理 l改善喷淋溶液的雾化情况 l提高水质（冷却水和冷媒水） l采用强化传热管 l合理调节喷淋密度 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 4. 采取适当的防腐措施 防止腐蚀产生的不凝性气体影响 l采用钢制材料成本高 l加入铬酸锂和适量的氢氧化锂 l其它缓蚀剂 溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍 6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施 一、冷量调节 （1）加热蒸气量调节法 （2）加热蒸气压力调节法 （3）加热蒸气凝结水量调节法 （4）冷却水量调节法 （5）溶液循环