第六章 溴化锂吸收式冷热水机组

1、LOGO第六章 溴化锂吸收式冷热水机组LOGO6.1 吸收式制冷和热泵的基本概念气体制冷剂回复到液体状态气体制冷剂回复到液体状态制冷剂蒸发制冷剂蒸发吸收热量制冷吸收热量制冷（利用吸收方式）（利用吸收方式）工作原理工作原理LOGO 吸收式制冷利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一种条件下又能吸收低沸点组分这一特性完成制冷循环。 目前吸收式制冷机多用二元溶液，习惯上称低沸点组分为制冷剂制冷剂，高沸点组分为吸收剂吸收剂。LOGO吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 (a)蒸气压缩式制冷循环；(b)吸收式制冷循环相对于压缩机LOGO整个系统包括整个系统包括两个回路：两个回路： 制冷剂回路制冷剂

2、回路 溶液回路溶液回路吸收式制冷吸收式制冷是利是利用工质对的质量用工质对的质量分数变化，完成分数变化，完成制冷剂的循环，制冷剂的循环，因而被称为因而被称为吸收吸收式制冷。式制冷。LOGO发生器和冷凝器（高压侧）与蒸发器和吸收器（低压侧）之间的压差通过安装在相应管道上的膨胀阀或其它节流机构来保持。在溴化锂吸收式制冷机中，这一压差相当小，一般只有6.58kPa，因而采用U U型型管管、节流短管节流短管或节流节流小孔小孔即可。LOGO发生器发生器 generator吸收式制冷机中，通过加热析出制冷剂的设备。吸收器吸收器 absorber吸收式制冷机中，通过浓溶液吸收剂在其中喷雾以吸收来自蒸发器的制冷

3、剂蒸气的设备。LOGO 综上所述，溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分：(1)制冷剂循环制冷剂循环 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。这些过程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同； (2)溶液循环溶液循环 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。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的作用。LOGO思考：思考：压缩式与吸收式制冷的异同？压缩式与吸收式制冷的异同？ 共同点：共同点：高压制冷剂蒸气在冷凝器中

4、冷凝高压制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝后，经节流元件节流，温度和压力降低，低温、后，经节流元件节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器内汽化，实现制冷。低压液体在蒸发器内汽化，实现制冷。不同点：不同点：v消耗的能量不同消耗的能量不同蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。v吸收制冷剂蒸气的方式不同吸收制冷剂蒸气的方式不同利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式用压缩机吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂气。蒸气压缩式用压缩机吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸

5、收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。在吸收器内吸取制冷剂蒸气。LOGOv将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。则是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。v提供的冷源温度不同提供的冷源温度不同蒸气压缩式制冷可以提供蒸气压缩式制冷可以提供0以下的低温冷源，应用范围广泛；以下的低温冷源，应用范围广泛；而吸收式制冷一般只能而吸收式制冷一般只能制取制取0以上的冷水以上的冷水，多用于空调系多用于空调

6、系统。统。v工质不同工质不同压缩式制冷压缩式制冷吸收式制冷吸收式制冷单组分或多组分工质单组分或多组分工质双组分双组分工质对工质对溴化锂水溴化锂水氨水氨水吸收剂吸收剂 制冷剂制冷剂高沸点组分低沸点组分LOGO总结：总结：(1)(1)可以利用各种热能（蒸气、废热、余可以利用各种热能（蒸气、废热、余热、燃油、燃气等）驱动；热、燃油、燃气等）驱动；(2)(2)可以大量节约用电；可以大量节约用电；(3)(3)结构简单，运动部件少，安全可靠；结构简单，运动部件少，安全可靠；(4)(4)对环境和大气臭氧层无害。对环境和大气臭氧层无害。LOGO评价指标：评价指标：吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，制冷剂的性

7、能系数（热力系数 ）作为其经济性评价指标。性能系数性能系数COP是吸收式制冷机所制取的制冷量Qe与发生器消耗的热量Qg与溶液泵消耗的功率Wp两者代数和之比：egpgQQCOPQWQ吸收式热泵的制热性能系数制热性能系数COPh是吸收器和冷凝器释放的总热量与发生器消耗的热量Qg与溶液泵消耗的功率Wp两者代数和之比：achhggQQQCOPQQacgeQQQQh1COPCOP LOGO理想吸收式制冷的性能系数理想吸收式制冷的性能系数设高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，环境温度为Ts。吸收式制冷机的热力循环过程中分别与三个热源进行能量交换。gaceiss21QQQQSTTT0 由于Qa+Qc=Q

8、g+Qe1sg1TTQTs2e2TTQTegQCOPQ2s2TTT1s1TTT 2ths2TCOPTT1s1TTT理想吸收式制冷机，等号成立2s2TTT1s1TTTthcCOPCOP是Ts、T2间逆卡诺循环制冷系数COPc；是T1、Ts间卡诺循环的热效率c。 c LOGO溴化锂水溶液的热力性质图溴化锂水溶液的热力性质图溴化锂水溶液水是制冷剂，溴化锂是吸收剂溴化锂水溶液的压力饱和温度图纯水的压力饱和温度关系纯水的压力饱和温度关系结晶线结晶线溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知：一定温度下，溶液的水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分压力越低。结晶

9、线表明在不同温度下的饱和浓度。温度越低，饱和浓度也越低。溴化锂溶液的浓度过高或溶液温度过低均易形成结晶。（机组运行时应防止发生结晶机组运行时应防止发生结晶）（一）溴化锂水溶液的压力饱和温度图LOGO（二）溴化锂水溶液的比焓浓度图饱和液态和过冷液态的比焓在h图上可根据等温线和等浓度线的交点确定。在溴化锂溶液的h图上只有液相区，气态为纯水蒸汽，集中在0的纵轴上。由于平衡时气液同温度，可通过某等压辅助线等压辅助线和等焓线交点确定。当压力较低压力较低时，压力对液体的比焓对液体的比焓和混合热的影响很小和混合热的影响很小，可认为溶液的比焓只是温度和浓度的函数。溴化锂水溶液的比焓浓度图等温液线等温液线等压饱

10、和液液线等压饱和液液线LOGO6.2 单效溴化锂吸收式制冷机流程与结构特点流程与结构特点流程冷凝器、发生器蒸发器、吸收器LOGO结构形式C-冷凝器、G-发生器E-蒸发器、A-吸收器LOGO溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施 1. 防腐蚀问题防腐蚀问题 溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀作用，尤其在有空气存溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀作用，尤其在有空气存在的情况下腐蚀更为严重。在的情况下腐蚀更为严重。 2. 抽气设备抽气设备 定期抽气系统自动抽气装置 LOGO3. 防止结晶问题防止结晶问题 结晶现象一般先发生在溶液热交换器的浓溶液侧，因为结晶现象一般先发生在溶液热交换器的

11、浓溶液侧，因为此外溶液浓度最高，温度较低，通路窄小。发生结晶后，浓此外溶液浓度最高，温度较低，通路窄小。发生结晶后，浓溶液通路被阻塞，引起吸收器液位下降，发生器液位上升，溶液通路被阻塞，引起吸收器液位下降，发生器液位上升，直到制冷机不能运行。直到制冷机不能运行。 为解决热交换器浓溶液侧的结晶问题，在发生器中设有为解决热交换器浓溶液侧的结晶问题，在发生器中设有浓溶液溢流管，或称防晶管。浓溶液溢流管，或称防晶管。 4. 制冷量的调节制冷量的调节 吸收式制冷机的制冷量一般是根据蒸发器出口被冷却介质吸收式制冷机的制冷量一般是根据蒸发器出口被冷却介质的温度，用的温度，用改变加热介质流量改变加热介质流量和

12、和稀溶液循环量稀溶液循环量的方法进行调节的方法进行调节的。用这种方法可以实现在的。用这种方法可以实现在10100范围内制冷量的无级调范围内制冷量的无级调节。节。 LOGO理论循环在理论循环在h-h-图上的表示图上的表示溶液循环过程：（1 1）稀溶液的加压稀溶液的加压1-2和预热过程和预热过程2-3。（2）蒸汽发生过程）蒸汽发生过程3-4-5。 （3）浓溶液冷却）浓溶液冷却5-6与节流与节流 6-7。（4）吸收过程）吸收过程 718891。 浓与稀溶液的混合、加压喷淋和吸收过程LOGO冷剂水循环过程：（1）冷凝过程）冷凝过程10-11。（2）节流和蒸发过程）节流和蒸发过程 11-12-12-13

13、-14。冷剂水节流、加压、喷淋和蒸发过程。LOGO热力计算热力计算（1）制冷量eQ（kW）ereQM qe1412qhh（2）冷凝器热负荷cQ（kW）crcQM qc1011qhh（3）循环倍率与溶液流量w,sMws,sMs设稀溶液流量（kg/s），浓度为浓溶液流量（kg/s），浓度为w,ss,srMMMw,sws,ssw,srs()MMMMw,ssrswMaMa称为循环倍率 LOGO（4）吸收器热负荷aQ（kW）as,s6w,s 1r14QM hMhM haa61146r()Qqa hhhhM（5）发生器热负荷gQ（kW）gr10s,ssw,s3QM hMhMhgg53105r()Qqa h

14、hhhM（6）溶液热交换器负荷h,eQ（kW）h,ew,s32s,s56()()QMhhMhhh,eh,e3256r()(1)()Qqa hhahhMLOGO（7）制冷性能系数e141253105g()QhhCOPa hhhhQ（8）吸收式热泵供热量hQ（kW）hcarcah611410611()()QQQMqqqa hhhhhh 吸收式热泵制热性能系数611410611hh53105g()()a hhhhhhQCOPa hhhhQLOGO6.3 单效溴化锂吸收式制冷机的性能与调节性能的影响因素性能的影响因素（1）工作蒸汽压力对性能的影响 当工作蒸汽压力升高，而其他条件不变，这时将导致溶液的温

15、度升高，蒸汽发生量增加，发生器出口浓溶液浓度增加，冷凝器热负荷也增加；但由于冷却水进入机组的流量、温度不变，必然导致冷凝压力有所升高。在吸收器内，浓溶液吸收蒸汽的能力增加，吸收器的热负荷增加，因冷却水流量及进水温度不变，导致吸收器出口冷却水温度升高，而使稀溶液的温度升高。虽然工作蒸汽压力的提高对溴化锂吸收式制冷机的制冷量和性能系数的提高都有利，但太高的温度，浓溶液浓度太大，容易发生结晶现象。因此，单效溴化锂吸收式制冷机的工作蒸汽压力一般控制在0.020.1Mpa（表压）；热水温度控制在90150范围内。LOGO（2）冷却水温与流量对性能的影响 当冷却水温度降低，而其他条件不变时，将使吸收器内溶

16、液温度下降，吸收能力增强，则导致蒸发器内压力下降，蒸发量（制冷量）增加。虽然冷却水温度下降，对溴化锂吸收式制冷机性能提高有利，但太低的冷却水温度导致溶液热交换器浓溶液出口温度太低而可能发生结晶现象。（3）冷冻水温与流量对性能的影响 当空调负荷变化时，制冷剂冷冻水进口温度将发生变化。如果空调冷负荷减少，则冷冻水回到制冷机的温度将降低，蒸发器传热温差减小，导致蒸发量减少。冷冻水温度下降，制冷量减小；性能系数降低。冷冻水流量增加，制冷量变化不大。 冷却水温度下降，制冷量增加；性能系数升高。冷却水流量增加，其影响与水温下降一样。LOGO（4）其他因素的影响 冷却水、冷冻水水质不凝性气体 冷剂水中溴化锂

17、的含量 表面活性剂 调节调节（1）工作蒸汽调节法 （2）凝结水流量调节法 （3）冷却水流量调节法 （4）稀溶液流量调节法LOGO6.4 双效溴化锂吸收式制冷机提高高温热源的温度，可以提高溴化锂吸收式制冷机的性能。然而为了防止结晶，又限制了热源温度不能太高。如果工作蒸汽压力过高，就必须减压后应用-双效溴化锂吸收式制冷机流程与结构特点流程与结构特点串联双效溴化锂吸收式制冷剂流程串联双效溴化锂吸收式制冷剂流程溶液串联循环：稀溶液高压发生器低压发生器。结构形式：三筒结构，双筒结构。LOGO并联双效溴化锂吸收式制冷剂流程并联双效溴化锂吸收式制冷剂流程溶液并联循环：稀溶液分别送入高压发生器和低压发生器 L

18、OGO理论循环在理论循环在h-h-图上的表示图上的表示溶液循环过程：稀溶液（稀溶液（1-21-2发生器泵加压）分两路：发生器泵加压）分两路：（1 1）2-3-5-6-72-3-5-6-7（2 2）2-8-9-10-11-12-132-8-9-10-11-12-13两路返回的浓溶液（两路返回的浓溶液（7 7和和1313状态点）和状态点）和的稀溶液（的稀溶液（1 1状态点）混合（状态点）混合（1414状态状态点），经泵加压（点），经泵加压（1515状态点），喷淋状态点），喷淋在吸收器传热管束上，吸收蒸发器的在吸收器传热管束上，吸收蒸发器的冷剂蒸汽后成为状态冷剂蒸汽后成为状态1 1的稀溶液。的稀溶液

19、。LOGO冷剂水循环过程：（1 1）蒸汽冷凝）蒸汽冷凝16-17。（2）冷凝器闪发）冷凝器闪发17-（18或或19）-18。 （3）节流、蒸发）节流、蒸发18-20 （20饱和水和饱和水和20蒸汽）蒸汽）。LOGO性能性能工作蒸汽、冷却水和冷媒水参数的影响与单效制冷机相似。制冷量、性能系数与工作蒸汽压力的关系制冷量与冷却水进口温度、冷媒水出口温度的关系LOGO制冷量与冷却水流量的关系制冷量与冷媒水流量的关系LOGO6.5 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组制冷工况冷剂水循环同双效溴机相同。制冷工况溶液循环：HG（中间浓度溶液）HHELG（浓溶液）LHEA（稀溶液）LHEHHEHG制热工况冷剂水流程：

20、HGV2AE制热工况溶液循环：()EA冷剂水SPHGV1A LOGO另设热水器的直燃机同时制冷、制热直燃机消耗燃料的发热量 fQ（kW），获得制冷量 eQ（kW）或制热量 hQ，性能系数分别为efp/()COPQQWhhfp/()COPQQW溶液泵消耗的功率一般很小，可忽略不计。 LOGO直燃吸收式溴化锂冷温直燃吸收式溴化锂冷温水机，我们称之为水机，我们称之为“直燃直燃机机”，是直接燃烧天然气、，是直接燃烧天然气、煤气、液化石油气，煤气、液化石油气，柴油作能源，以水柴油作能源，以水/ /溴溴化锂作介质的冷热源设化锂作介质的冷热源设备。由于直燃机不以电备。由于直燃机不以电为能源（只需极少的电为能

21、源（只需极少的电作循环辅助动力），并作循环辅助动力），并具有制冷、采暖、卫生具有制冷、采暖、卫生热水功能，可以大幅度热水功能，可以大幅度削减电力投资和供热设削减电力投资和供热设备投资。在电空调广泛备投资。在电空调广泛采用的国家和地区，直采用的国家和地区，直燃机更能削减夏季峰值燃机更能削减夏季峰值电力、填补夏季燃气低电力、填补夏季燃气低谷的综合经济效益，对谷的综合经济效益，对于电力行业及燃烧行业于电力行业及燃烧行业健康发展都具有举足轻健康发展都具有举足轻重的影响。重的影响。世 界 首 台 直 燃 机 1 9 6 8 年 在 日 本 诞 生 ， 从 1 9 8 0年 起 成 为 日 本 、 韩 国

22、 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 。LOGO6.6 吸收式热泵第一类吸收式热泵第一类吸收式热泵利用高温热源，把低温热源的热能提高到中温的热泵系统，它是同时利用吸收热和冷凝热以制取中温热水的吸收式制冷机。这种热泵以增加热量为目的，故又称为增热型吸收式热泵。低温热源高温热源输出热源输出热源LOGO第二类吸收式热泵第二类吸收式热泵利用中温废热和发生器形成驱动热源系统，同时还利用中温废

23、热和蒸发器构成热源系统，在吸收器中制取温度高于中温废热的热水的热泵系统。这种热泵以升温为目的，故又称为热变换器。高温热源输出热源低温热源输出热源LOGO第二类吸收式热泵第二类吸收式热泵 由于冷凝压力低于蒸发压力，所以，需由溶液泵P将浓溶液从发生器送至吸收器，而冷剂水需用冷剂水泵P 将其从冷凝器送至蒸发器。 当有510的低温水(如冬季)作为冷却水时，这种机型可利用较低温度(如70 )的中温废热水作发生器和蒸发器的热源，使较高温度的水在吸收器内升温(95100 )，其热力系数约0.5。冷凝器中的冷却水温度越低，所得到的高温水温度越高。低温冷却水LOGO溶液循环 ：A（稀溶液）HEG（浓溶液）SPHEA冷剂水循环：GRPE（蒸汽）AgeacQQQQahgeQCOPQQecQQagQQCOP 根据热平衡有 0.5由于LOGO溶液循环过程：（1 1）溶液泵加压过程）溶液泵加压过程1-21-2。（2 2）浓溶液在热交换器中的加热过程）浓溶液在热交换器中的加热过程2-32-3。（3 3）浓溶液进入吸收器后温度升高到饱和）浓溶液进入吸收器后温度升高到饱和温度后的吸收过程温度后的吸收过程3-4-53-4-5。（4 4）稀溶液在热交换器中的冷