第六章 氨吸收式制冷机

1、第六章第六章 氨吸收式制冷机氨吸收式制冷机目的、要求目的、要求 第一节第一节 概述概述 吸收式制冷是液体汽化法制冷的一种。吸收式制冷是液体汽化法制冷的一种。 它以消耗低温热能作为补偿实现制冷循环，它以消耗低温热能作为补偿实现制冷循环，对有余热场所热能的综合利用，以及对于太对有余热场所热能的综合利用，以及对于太阳能的开发和应用都有重要的意义。阳能的开发和应用都有重要的意义。1.1.吸收式制冷的两个循环吸收式制冷的两个循环 制冷剂逆循环制冷剂逆循环 吸收剂溶液正循环吸收剂溶液正循环利用吸收方式气体制冷剂回复液体状态制冷剂蒸发吸收热量制冷吸收式制冷吸收式制冷泵泵吸吸收收器器换热器换热器发发生生器器蒸

2、发器蒸发器节流阀节流阀QL载冷体载冷体水水低品位蒸汽TR、QR冷凝器冷凝器QH水水2 2、蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较、蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机 。蒸汽压缩制冷循环：蒸汽压缩制冷循环：压缩机压缩机（消耗机械功）（消耗机械功）吸收式制冷循环：吸收式制冷循环：吸收器，发生器，换热器，泵吸收器，发生器，换热器，泵 （消耗低品位热量（消耗低品位热量） 吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理a a）吸收式制冷机）吸收式制冷机 b b）蒸汽压缩式制冷机）蒸汽压缩式制冷机E E 一蒸发器一蒸

3、发器 C C 一冷凝器一冷凝器 EV EV 一膨胀阀一膨胀阀 CO CO 一压缩机一压缩机 G G 一发生器一发生器 A A 一吸收器一吸收器 P P 一溶液泵一溶液泵3.3.热力系数热力系数 吸收式制冷机采用蒸发器中的制冷量吸收式制冷机采用蒸发器中的制冷量Q Q0 0与发生器的耗热量与发生器的耗热量Q Qg g之比来衡量它运行的经之比来衡量它运行的经济性。这一比值称为吸收式制冷机的热力系济性。这一比值称为吸收式制冷机的热力系数数. . g0QQ4 4 吸收式制冷循环工质的选择要求吸收式制冷循环工质的选择要求 与蒸汽压缩式制冷基本相同，应具有较大与蒸汽压缩式制冷基本相同，应具有较大的单位容积制

4、冷量，工作压力不应太高或太低，的单位容积制冷量，工作压力不应太高或太低，价廉，无毒，不爆炸和不腐蚀等性质。价廉，无毒，不爆炸和不腐蚀等性质。5.5.对吸收剂的选择要求对吸收剂的选择要求 1 1）吸收剂应具有强烈吸收制冷剂的能力）吸收剂应具有强烈吸收制冷剂的能力2 2）吸收剂和制冷剂的沸点相差越大越好。）吸收剂和制冷剂的沸点相差越大越好。3 3）吸收剂应具有较大的热导率，较小的密度和粘）吸收剂应具有较大的热导率，较小的密度和粘度，较小的比热，以提高制冷循环的工作效率。度，较小的比热，以提高制冷循环的工作效率。4 4）在化学性质方面要求无毒不燃烧不爆炸，）在化学性质方面要求无毒不燃烧不爆炸，对制冷

5、机的金属材料无腐蚀和具有较好的化学稳定对制冷机的金属材料无腐蚀和具有较好的化学稳定性。性。5 5）吸收式制冷循环工质对所组成的二元溶液，必）吸收式制冷循环工质对所组成的二元溶液，必须是非共沸溶液。须是非共沸溶液。6.6.吸收式制冷机的工质对吸收式制冷机的工质对 1.1.以水作为制冷剂的工质对以水作为制冷剂的工质对 2.2.以氨为制冷剂的工质对以氨为制冷剂的工质对（低沸点组分为制冷剂（氨），高沸点组分为吸收剂（低沸点组分为制冷剂（氨），高沸点组分为吸收剂（水）。吸收器能强烈吸收氨蒸气，发生器能析出氨气）。（水）。吸收器能强烈吸收氨蒸气，发生器能析出氨气）。 3.3.乙醇作为制冷剂的工质对乙醇作为

6、制冷剂的工质对 4.4.以氟利昂为制冷剂的工质对以氟利昂为制冷剂的工质对 到目前为止，实际上使用的还只限于到目前为止，实际上使用的还只限于氨氨- -水溶水溶液与溴化锂液与溴化锂- -水溶液水溶液两种。两种。 第二节第二节 氨水溶液的性质氨水溶液的性质 6.2.2 6.2.2 氨对有色金属的腐蚀作用氨对有色金属的腐蚀作用对有色金属有腐蚀作用，不能用铜及铜合金材料。对有色金属有腐蚀作用，不能用铜及铜合金材料。6.2.36.2.3密度、比热容、导热率、粘度及表面张力密度、比热容、导热率、粘度及表面张力 密度：密度：=1-0.35 =1-0.35 随随，。 比热容：随比热容：随，cc。 导热率：导热率

7、： 随随，。 粘度：先随粘度：先随，；后随；后随，。表面张力：随表面张力：随，表面张力，表面张力。 6 6.2.1.2.1氨在水中的溶解氨在水中的溶解质量分数：质量分数：=0=01 1氨的质量氨的质量/ /溶液总质量溶液总质量第三节第三节 单级氨水吸收式制冷机循环过程单级氨水吸收式制冷机循环过程及其在及其在h-h-图上的表示图上的表示6 63 31 1系统中的压力和温度系统中的压力和温度系统由低压侧和高压侧组成。系统由低压侧和高压侧组成。v低压侧：蒸发器（低压侧：蒸发器（P P0 0，t t0 0）和吸收器（）和吸收器（P P0 0/ /） P P0 0/ / P P Pk k 忽略上述压差。

8、吸收器和冷凝器的温度由冷忽略上述压差。吸收器和冷凝器的温度由冷却水温决定，发生器的温度由加热介质温度却水温决定，发生器的温度由加热介质温度决定。决定。6.3.26.3.2单级氨水吸收式制冷机的循环过程单级氨水吸收式制冷机的循环过程设精馏塔提高氨蒸气的浓度。含提馏段、精馏段、设精馏塔提高氨蒸气的浓度。含提馏段、精馏段、发生器、回流冷凝器。发生器、回流冷凝器。流程图：流程图：1a(1a(r r,f) ,f) 过冷过冷P Pk k发生器得蒸气发生器得蒸气3 3 提馏段提馏段1 1(d d,1+R),1+R)精馏段和回流冷凝器得精馏段和回流冷凝器得 高浓度氨蒸气高浓度氨蒸气(RaRa 1)51)5 冷

9、凝器冷凝液体冷凝器冷凝液体P Pk k 66节流阀节流节流阀节流7P7P0 0 蒸发器蒸发器8 8稀溶液（稀溶液（a a，f-1f-1）22溶液热交换器降温溶液热交换器降温P Pk k2a2a节流阀节流节流阀节流3P3P0 0吸收器吸收器(r r,f)44液泵升压液泵升压P Pk k 过冷过冷4a4a溶液热交换器加热溶液热交换器加热1a1a6.3.3 6.3.3 循环过程在循环过程在h-h-图上的表示图上的表示 %说明说明1 1）溶液的蒸发和冷凝在定）溶液的蒸发和冷凝在定压下进行，但不是定温，因压下进行，但不是定温，因为在冷凝时随着溶液中低沸为在冷凝时随着溶液中低沸点组分的增多，溶液的饱和点组

10、分的增多，溶液的饱和温度降低；在蒸发时随着溶温度降低；在蒸发时随着溶液中低沸点组分的减少，溶液中低沸点组分的减少，溶液的饱和温度提高。湿蒸气液的饱和温度提高。湿蒸气的干度越大，蒸发温度越高的干度越大，蒸发温度越高。说明说明 2 2）溶液热交换器：提高进入发生器的浓溶液）溶液热交换器：提高进入发生器的浓溶液（流量（流量f f）的温度，减少加热蒸气的消耗量；）的温度，减少加热蒸气的消耗量；降低进入吸收器的稀溶液（流量降低进入吸收器的稀溶液（流量f-1f-1）的温度，）的温度，减少冷却水的消耗量。减少冷却水的消耗量。 3 3）气）气- -液热交换器：用蒸发器的湿蒸气使冷凝液热交换器：用蒸发器的湿蒸气

11、使冷凝器液体过冷。但增加了吸收器的冷却水量。器液体过冷。但增加了吸收器的冷却水量。 4 4）系统制取的最低温度与加热热源的温度和）系统制取的最低温度与加热热源的温度和冷却水温度有关。冷却水温度有关。t t0 0-25-25。第四节第四节 氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机的性能比较制冷机的性能比较 6.4.16.4.1性能比较性能比较 蒸气压缩式制冷机消耗功；吸收式制冷机消蒸气压缩式制冷机消耗功；吸收式制冷机消耗热量，其热力系数低于前者。存在更多的不可耗热量，其热力系数低于前者。存在更多的不可逆过程。逆过程。吸收式制冷机在较低温下运行费用较低。吸收式制冷机在较低温下

12、运行费用较低。6.4.2 6.4.2 氨水吸收式制冷机的特点氨水吸收式制冷机的特点（1 1）（）（1212）第五节第五节 吸收吸收- -扩散式制冷机扩散式制冷机 6 65 51 1概述概述 家用或医疗用冰箱采用三组分循环工质的吸收家用或医疗用冰箱采用三组分循环工质的吸收式制冷机，制冷量式制冷机，制冷量0.1kW0.1kW，冰箱容积为，冰箱容积为2525升升250250升。升。特点：特点： 1 1）制冷剂为）制冷剂为NHNH3 3，吸收剂为氨水，氢气为平衡，吸收剂为氨水，氢气为平衡气体。气体。 2 2）无溶液泵，流动靠密度差（对发生器加热），）无溶液泵，流动靠密度差（对发生器加热），高度差（发生

13、器与吸收器），管路倾斜（冷凝高度差（发生器与吸收器），管路倾斜（冷凝器、蒸发器）。器、蒸发器）。 3 3）无膨胀阀，蒸发器与冷凝器液体压力相同，）无膨胀阀，蒸发器与冷凝器液体压力相同，为了使蒸发器中的氨液蒸发，通入氢气吸收溶为了使蒸发器中的氨液蒸发，通入氢气吸收溶液中的氨。液中的氨。6.5.2 6.5.2 工作过程工作过程 （1 1）氨水溶液的循环）氨水溶液的循环贮液器的浓溶液贮液器的浓溶液溶液热交换器溶液热交换器发生器发生器氨蒸气氨蒸气精馏器分离水精馏器分离水冷凝器冷凝器 稀溶液稀溶液发生器外套发生器外套溶液热交换器内管溶液热交换器内管吸收器（稀溶液）吸收器（稀溶液）6.5.2 6.5.2

14、工作过程工作过程 （2 2）氨、氢气循环）氨、氢气循环发生器的氨蒸气发生器的氨蒸气精馏器分离水精馏器分离水冷凝器冷凝器( (液液氨氨)蒸发器蒸发器( (与氢气混和，氨蒸发与氢气混和，氨蒸发)下部气下部气体热交换器体热交换器(H(H2 2、NHNH3 3混合气混合气)贮液器贮液器( (上行上行)吸收器吸收器NHNH3 3被吸收被吸收成浓溶液成浓溶液返回贮液器返回贮液器 H H2 2上行上行下部气体热交换器下部气体热交换器蒸发器蒸发器吸收吸收- -扩散式制冷机系统示意图扩散式制冷机系统示意图吸收吸收- -扩散式制冷机扩散式制冷机设计要点设计要点1 1）合理设计结构）合理设计结构2 2）加热器加热量适中：过多使蒸气中水分增多；过）加热器加热量适中：过多使蒸气中水分增多；过少使氨蒸气量少。少使氨蒸气量少。3 3）蒸发器与气体热交换器可设计为双管结构）蒸发器与气体热交换器可设计为双管结构4 4）强化吸收器的散热效果。）强化吸收器的散热效果。电加热吸收式冰箱热力系数低电加热吸收式冰箱热力系数低0.20.20.40.4，但可利用，但可利用其它能源，如太阳能。其它能源，如太阳能。 思考题思考题 1. 1. 吸收式制冷的能量补偿是什么？吸收式制冷的能量补偿是什么？2. 2. 吸收式制冷的基本组成