溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍

1、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43.37m3/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

2、况下，水在0时就结冰，因而限制了它的应用范围。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；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

3、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。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

4、冷量影响很大。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6.2 溴化锂吸收式制冷机原理1.工作原理6.2

5、溴化锂吸收式制冷机原理2.制冷系统6.2 溴化锂吸收式制冷机原理2.制冷系统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。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 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理l

6、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mfrmdramfmdraraqaqaqq：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Q0l冷媒水出口温度txl冷却水进口温度twl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7911212wwwwwwtttttt6.3 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pkl蒸发温度t0和蒸

7、发压力p0l吸收器内稀溶液最低温度l吸收器内压力0000(2 4)()xttCpft02(2 5)( )kwkkttCpf t021(3 5)wttC0(10 70)aappp6.3 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(0.03 0.06)ra2(, )aaf p t4(,)rggktfppp082724877(15 25)()()()(,)mfmfmdattCqhhqqhhtf h6.3 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9829999()()/;()()(

8、,)mfmdmmfmdmmmdmfmdmmfmdrmaqqqhqqhq hfqqqqqqqqtf h吸收器稀溶液再循环倍率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冷剂水流量l发生器热负荷00013/mdqQqqhh43 7()gm fm dm dm fQqqhqhqh6.3 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()kmdQqhh812()am fm dm dm fQqqhqhqh6.3 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()()()exmfmfmdQqhhqqhh6

9、.3 溴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0gQQ0gakQQQQ321m ax321321()()TTTTTTTTTmax： 热 源 温 度 ；： 环 境 温 度 ；： 冷 源 温 度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333000(1)3 6 0 03 6 0 0/1 01 0:/m am dv sm aqafqqmhqk gl吸 收 器 喷 淋 溶 液 量： 喷 淋 溶 液 密 度 ，/:A1.05 1.1:/:/gmvQqAkg

10、 shhAhkJ kghkJ 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，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3003600/1000():vxxpxxQqmhttcpCtt冷 媒 水 的 比 热 容冷 媒 水 进 口 温 度冷 媒 水 出 口 温 度33336003600/1010:/mfmdvgaaaqaqqmhkg l稀溶液密度，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33600/1000:dm dVaqqmha蒸 发 器

11、 冷 剂 水 的 再 循 环 倍 率 ， 10 2013013600/1000()bVwwpQqmhttC23213600/1000()bkVwwpQqmhttC对于吸收器对于冷凝器6.3 溴化锂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:babababQFmKatbtFQWa btttt2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

12、热 过 程 中 温 度 的 变 化应 用 此 公 式 的 前 提 是 ：6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 1.传热计算公式各种流动状态下的a、b值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2545()()0.65()ggggbghQQFmKbtKtttt2121()()0.65()kkkkbkkwwwQQFmKbtKtttt29192()()0.5()0.65()aaaaabawwwQQFmKttKtttttt6.3 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

13、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2000000()()0.65()bxxxQQFmKbtKtttt2427248()()0.35()0.65()exexexexabexQQFmKttKtttttt6.3 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 加热工作蒸气压力 相当于蒸气温度0.157hpMPa5xtC 15xtC01744.5QkW112.7htC6.4 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

14、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6.4 双效溴化锂吸收式制冷机2. 串联流程焓浓度图6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 3. 并联流程图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）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

15、冷量的关系加热蒸气压力变化对循环的影响6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径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的变化对制冷量的影响6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径7. 不

16、凝性气体对机组性能的影响不凝性气体对制冷量的影响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6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径4. 采

17、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）溶液循环量调节法（6）溶液循环量与蒸气量组合调节法（7）溶液循环量与加热蒸气凝结水量组合调节法7.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施二、安全保护措施 1. 防止溴化锂结晶措施l设置自动溶晶管只能消除结晶，不能防止结晶l在发生器出口浓溶液管道上设温度继电器，用它控制加热蒸气阀门的开启度l在蒸发器液囊中装液位控制器，使冷剂

18、水旁通到吸收器中，从而防止溶液因浓度过高而结晶l装设溶液泵和蒸发器泵延时继电器，使机组在关闭加热蒸气阀门后，两泵能继续运行10分钟左右，使吸收器中的稀溶液和发生器中的浓溶液充分混合，也可使蒸发器中的冷剂水能被喷淋溶液充分吸收，溶液得到稀释，就能防止停车后溶液因温度降低而结晶。l加设手动阀门控制的冷剂水旁通管。如果运行时突然停电，打开手动阀门，使蒸发器中的冷剂水旁通到吸收器中，溶液被稀释，从而防止了结晶的产生。6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施 2. 预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施l可在冷剂水管道上装设温度继电器，在冷媒水管道上装设压力继电器或压差继电器3. 屏蔽泵的保护l在蒸发器和吸收器液囊中装设液位控制器，保证屏蔽泵有足够的吸入高度l在屏蔽泵电路中装设过负荷继电器，对电机和叶轮等起保护作用l在屏蔽泵出口管道上装没温度继电器，以防润滑油温度过高使轴承受到损坏 4. 预防冷剂水污染的措施发生在冷却水温度过低时l在冷却水进口处装