第九章吸收式制冷-2015528---2

1、第九章溴化锂溴化锂吸收式制冷吸收式制冷循环循环Absorption Refrigerationl吸收式制冷目前在日本、中国和韩国得到了较普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的引进或开采，吸收式制冷正在制冷空调中发挥重要作用。要作用。 充分利用余热的冷热电联产系统将使得吸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；收式制冷必不可少； 广泛的燃气供应，以及夏季燃广泛的燃气供应，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气低谷和用电高峰，可

2、以使得燃气直燃式吸收式空调得到更广泛的应用。调得到更广泛的应用。l我国在吸收制冷设计和制造方面处于国际先进水我国在吸收制冷设计和制造方面处于国际先进水平，出现了江苏双良，长沙远大，大连三洋等一系平，出现了江苏双良，长沙远大，大连三洋等一系列著名品牌。列著名品牌。前言2第一节第一节吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理 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。基本原理基本原理4 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

3、； (b)吸收式制冷循环基本原理基本原理5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。基本原理基本原理6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。基本原理基本原理7发生器发生器 generatorgenera

4、tor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 absorberabsorber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剂蒸气的设备。基本原理基本原理8 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)(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)(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

5、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。基本原理基本原理9压缩式与吸收式制冷的异同压缩式与吸收式制冷的异同 高压制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝后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，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，实现低温、低压液体在蒸发器内汽化，实现制冷。制冷。共同点共同点10压缩式与吸收式制冷的异同压缩式与吸收式制冷的异同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

6、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气。蒸气压缩式用压缩机A A吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸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。v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

7、同蒸气压缩式制冷可以提供蒸气压缩式制冷可以提供00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00以上的冷水以上的冷水，多用于空调多用于空调系统。系统。不同点不同点11v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 低沸点组分压缩式与吸收式制冷的异同压缩式与吸收式制冷的异同不同点不同点12吸收剂吸收剂对吸收剂的要求：对吸收剂的要求：1) 1) 有强烈吸收制冷剂的能力；有强烈吸收制冷剂的能力；2) 2)

8、 在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多；剂的沸腾温度高得多；3) 3) 不应有爆炸、燃烧的危险，并对人体无不应有爆炸、燃烧的危险，并对人体无毒害；毒害；4) 4) 对金属材料的腐蚀性小；对金属材料的腐蚀性小；5) 5) 价格低，易获得。价格低，易获得。 可供考虑使用的制冷剂可供考虑使用的制冷剂-吸收剂溶液很多吸收剂溶液很多，按溶液中含有的制冷剂种类区分，可分为，按溶液中含有的制冷剂种类区分，可分为水类、氨类、乙醇类和氟里昂类。水类、氨类、乙醇类和氟里昂类。13吸收式制冷的特点吸收式制冷的特点(1)(1)可以利用各种热能（蒸气、废热、余可以利用各

9、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。14热力系数热力系数评价指标：评价指标：吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，常以热力系数 作为其经济性评价指标。热力系数热力系数 是吸收式制冷机所制取的制冷量Qo与消耗的热量Qg之比：/ogQQ/og 或15COP( )吸收式制冷机的制冷性能系数。 式中：a、o、g分别表示向环境排放的热负荷、制冷量、驱动热源输出的热负荷。 COP是衡量吸收式制

10、冷机性能的一个重要指标，它反映了从驱动热源输出的热负荷与制冷机制冷量之间的关系，但不能反映循环中存在的热力学不可逆损失。aog 16 评价吸收式制冷机不可逆损失的基准是热能驱动的可可逆机的制冷机性能系数逆机的制冷机性能系数COPCOPmaxmax。 图图 热能驱动的制冷系统热能驱动的制冷系统17 设有上图所示的制冷系统，其驱动热源温度为Tg，环境温度为Ta，低温热源温度为To。Tg、Ta和To均为恒温。当制冷机为可逆机时，根据热力学第二定律 可得到热能驱动的热能驱动的可逆机可逆机的制冷的制冷性能系数性能系数COPCOPmaxmax为为 上式表示，COPCOPmaxmax随随T Tg g、T T

11、o o的提高而提高，随的提高而提高，随T Ta a的提高而降的提高而降低。低。这一结论，对于提高实际应用的制冷机的性能也有指导意义。gaoaogTTTmaxgaogaoTTTCOPTTT18判别实际制冷循环的不可逆程度的热力完善度热力完善度为 对于吸收式制冷机对于吸收式制冷机 在Tg、Ta、To不变时，降低吸收式制冷机的不可逆损失，可提高循环效率和性能系数。 吸收式制冷机中常用的二元溶液由两个组分组成。相平衡时，低沸点组分在气相中的质量分数大于它在液相中的质量分数，高沸点组分(不易挥发组分)在气相中的质量分数小于它在液相中的质量分数，但任一组分在气相中的分压力应等于溶液中该组分产生的蒸气压力。

12、maxCOPCOP)/(cacgagTTTTTTCOP19吸收式制冷机原理概括 吸收式制冷机中常用的二元溶液由两个组分组成。相平衡时，低沸点组分在气相中的质量分数大于它在液相中的质量分数，高沸点组分(不易挥发组分)在气相中的质量分数小于它在液相中的质量分数，但任一组分在气相中的分压力应等于溶液中该组分产生的蒸气压力。20 若易挥发组分在气相中的分压力低于溶液中该组分的若易挥发组分在气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸气压力，则此组分的分子更多地进入气相，这就是蒸气压力，则此组分的分子更多地进入气相，这就是发生发生过程过程，此时气相与液相之间是不平衡的。，此时气相与液相之间是不平衡的。这一过程如发

13、生在密闭容器内，则随着过程的进行，气相中该组分的分压力上升，而溶液中该组分的蒸气压力因其质量分数的减少而降低，从而在新的压力下达到气相和液相的相平衡。 若易挥发组分在气相中的分压力高于溶液中该组分的若易挥发组分在气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸气压力，它的分子更多地进入溶液中，这就是蒸气压力，它的分子更多地进入溶液中，这就是吸收过程吸收过程。在密闭容器内，随着吸收过程的进行，将达到一个新的相平衡状态。21第二节第二节吸收式制冷机的吸收式制冷机的溶液热力学基础溶液热力学基础 两种互相不起化学作用的物质组成的两种互相不起化学作用的物质组成的均匀均匀混合物混合物称为二元溶液。称为二元溶液。 吸收式

14、制冷工质对是一种二元溶液吸收式制冷工质对是一种二元溶液, ,其质其质量分数量分数 是以溶液中溶质的质量百分数表示的。是以溶液中溶质的质量百分数表示的。 二元溶液的质量分数二元溶液的质量分数%100)/(2LiBrOHLiBrmmmww溴化锂水溶液的质量百分数：溴化锂水溶液的质量百分数： 23溶解和结晶溶解和结晶l00以上，溴化锂极易溶于水，以上，溴化锂极易溶于水，00时饱和浓度时饱和浓度为为5555；溴化锂在水中的溶解度随温度的降低；溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，溶液的浓度不宜超过而降低，溶液的浓度不宜超过6666，否则运行，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出中，当溶液

15、温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。的危险性，破坏循环的正常运行。 l溴化锂的结晶线很陡峭，浓度略有变化，结晶溴化锂的结晶线很陡峭，浓度略有变化，结晶温度相差很大温度相差很大 。溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性24吸收能力吸收能力 l溴化锂水溶液的水蒸气分压比同温度下纯水的饱和溴化锂水溶液的水蒸气分压比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂水溶液能作为吸收式制冷工质对的原因。锂水溶液能作为吸收式制冷工质对的原因

16、。如浓度为如浓度为5858的溴化锂水溶液在温度为的溴化锂水溶液在温度为3232时，溶时，溶液水蒸气分压力为液水蒸气分压力为479479PaPa，纯水在纯水在3232时为时为47594759PaPa；l溴化锂水溶液浓度越高，它对水蒸气的吸收能力越溴化锂水溶液浓度越高，它对水蒸气的吸收能力越强。强。 溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性25一个大气压下：一个大气压下：水的沸点水的沸点 100 100溴化锂的沸点溴化锂的沸点 1265 1265 溴化锂与水的沸点溴化锂与水的沸点溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性由于溴化锂的沸点比水高得多，溴化锂水溶液在发由于溴化锂的沸点比水高得多，溴化锂水溶液在发

17、生器中沸腾时只有水汽化，生成纯冷剂水，故不需生器中沸腾时只有水汽化，生成纯冷剂水，故不需要蒸汽精馏设备，系统较为简单，热力系数较高。要蒸汽精馏设备，系统较为简单，热力系数较高。26腐蚀性腐蚀性 l对一般金属（炭钢、紫铜等）有强腐蚀性，对一般金属（炭钢、紫铜等）有强腐蚀性，有空气（氧气）存在时腐蚀性更为严重。有空气（氧气）存在时腐蚀性更为严重。 l运行时控制腐蚀方法：运行时控制腐蚀方法：严格保持系统内的真空度（真空泵）严格保持系统内的真空度（真空泵）；在溶液在加缓蚀剂减缓腐蚀。在溶液在加缓蚀剂减缓腐蚀。 溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性27毒性毒性 l溴化锂水溶液无毒，有镇静作用，大溴化锂水

18、溶液无毒，有镇静作用，大量服用有害；量服用有害；l对皮肤无刺激作用（微痒感）；对皮肤无刺激作用（微痒感）；l加入缓蚀剂后视缓蚀剂的种类有不同加入缓蚀剂后视缓蚀剂的种类有不同的毒性。的毒性。 溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性28溴化锂水溶液的压力溴化锂水溶液的压力- -饱和温度图（饱和温度图（P-TP-T）图图 v温度越低，溴化锂水溶液的饱和浓度也越低。因此温度越低，溴化锂水溶液的饱和浓度也越低。因此，溴化锂水溶液的，溴化锂水溶液的浓度过高浓度过高或或温度过低温度过低时均易于形成时均易于形成结晶，这是溴化锂吸收式制冷机设计和运行中必须注结晶，这是溴化锂吸收式制冷机设计和运行中必须注意的问题。

19、意的问题。v在一定温度下，溶液面上水蒸气饱和分压力低于纯在一定温度下，溶液面上水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和分压力，而且溶液的浓度越高，液面上水蒸水的饱和分压力，而且溶液的浓度越高，液面上水蒸气饱和分压力越低，则溶液的吸水性越强。气饱和分压力越低，则溶液的吸水性越强。v相同压力时，随着浓度的升高；对应的溶液饱和温相同压力时，随着浓度的升高；对应的溶液饱和温度上升度上升29溴化锂水溶液的压力-饱和温度图（P-T）图 30纯水的P-T线结晶线溴化锂水溶液比焓-浓度图31等压饱和液体线族、等温等压饱和液体线族、等温线族、等压辅助线族。线族、等压辅助线族。溴化锂在气相的分压力几溴化锂在气相的分压力几乎

20、为零，可以当零处理。乎为零，可以当零处理。溴溴化化锂锂水水溶溶液液的的比比焓焓浓浓度度图图比焓比焓- -浓度图浓度图不但可以求得不但可以求得溶液的状态参溶液的状态参数，还可以将数，还可以将溶液的热力过溶液的热力过程清楚地表示程清楚地表示出来，是进行出来，是进行吸收式制冷循吸收式制冷循环的理论分析环的理论分析，热力计算和，热力计算和运行特性分析运行特性分析的主要图表。的主要图表。其用途相当于其用途相当于蒸气压缩制冷蒸气压缩制冷中的压焓图中的压焓图。气相区气相区液相区液相区32溴溴化化锂锂水水溶溶液液的的比比焓焓浓浓度度图图ABC四个参数：四个参数：温度温度/ /浓度浓度/ /水蒸气压水蒸气压/

21、/比焓比焓只要知道任意只要知道任意2 2个，就可以个，就可以查出另外查出另外2 2个个注意：等压线注意：等压线反映的是溶液反映的是溶液所具有的水蒸所具有的水蒸气压，而不是气压，而不是溶液的压力。溶液的压力。只有处于相平只有处于相平衡时，溶液的衡时，溶液的压力才等于其压力才等于其水蒸气压。水蒸气压。33第三节第三节溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图 单筒单效单筒单效蒸汽型溴化锂冷水机组蒸汽型溴化锂冷水机组1 1冷凝器冷凝器 2 2发生器发生器 3 3蒸发器蒸发器 4 4吸收器吸收器5 5溶液热交换器溶液热交换器 6 6溶液泵溶液泵I 7I 7冷剂泵冷剂泵 8 8溶液泵溶液泵IIII35双筒

22、单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构双筒单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构36第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区：溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区： (1)(1)高压区高压区 高压区内包含发生器、冷凝器和溶液热交换器。发生器内产生的水蒸气在冷凝器内凝结成水，进入低压区。发生器产生的浓溶液与用泵增压的稀溶液在热交换器中进行热量交换，降温后的浓溶液进入吸收器，升温后的稀溶液进入发生器。 (2)(2)低压区低压区 低压区内包含吸收器和蒸发器。来自冷凝器的水节流后降温、降压，在蒸发器中蒸发，产生冷效应。蒸发后的水蒸气在吸收器中被来自热交换器的浓溶液吸收，

23、成为稀溶液，再用泵提高其压力后送入热交换器中。37第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 2 2制冷循环制冷循环h hw w图图 溴化锂吸收式制冷机的理论循环可以用hw图表示。（1）理论循环是指制冷剂在流动过程中没有阻力，pk为冷凝压力，也就是发生压力；pa为吸收压力，即蒸发压力。（2）各设备与周围空气不发生热量交换（3）发生终了和吸收终了时溶液均达到相平衡状态。 38第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 2 2制冷循环制冷循环h hw w图图 39第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (1)(1)发生过程发生过程 点2表示吸收器的饱和稀溶液状态，其溴化

24、锂的质量分数为wa，压力为pa，温度为t2，经发生器泵增压后压力达到pk。然后送往溶液热交换器，在等压下温度由t2升至t7，溴化锂的质量分数不变，再进入发生器，被发生器传热管内的工作蒸气加热，温度由t7升高至压力pk下的饱和温度t5，并开始在等压下沸腾，溶液中的水分不断蒸发，溴化锂的质量分数逐渐增大，温度也逐渐升高。发生过程终了时，溴化锂的质量分数为wr，温度为t4，用点4表示。图中，27表示稀溶液在溶液热交换器中的升温过程，产生的水蒸气用开始发生的状态(点5)和发生终了的状态(点4)的平均状态(点3)表示。由于产生的是纯水蒸气，故状态点3、4、5均在w0的纵坐标线上。40第三节第三节 溴化锂

25、吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (2)(2)冷凝过程冷凝过程 发生器中产生的水蒸气(点3)进入冷凝器后，在压力为pk的情况下被冷凝器管内流动的冷却水冷却，冷凝成饱和液体(点3)，33表示水蒸气在冷凝器中的冷却过程。 (3) (3)节流过程节流过程 压力为pk的饱和水(点3)经节流元件(如U形管)，压力降低至pa后进入蒸发器。湿蒸气中的饱和水的压力为pa、温度为t1，相应的状态点为点1；湿蒸气中的饱和蒸气的压力和温度分别为pa和t1，但因是蒸气，故位于点l。点1的饱和水与点1的饱和蒸气混合成的湿蒸气，它的压力为pa，温度为t1，比焓为h3。41第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机

26、(4)(4)蒸发过程蒸发过程 积存在蒸发器水盘中的饱和水(点1)通过蒸发器泵均匀喷淋在蒸发器管簇的外表面，吸收管内冷媒水的热量而蒸发，使用于制冷的饱和水(即冷剂水)在等压、等温下由点1转变为点1，11表示制冷剂水在蒸发器中的汽化过程。42第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (5) (5)吸收过程吸收过程 温度为t4、压力为pk、溴化锂质量分数为wr的浓溶液，由发生器流至溶液热交换器，将部分热量传给稀溶液，温度降至t8、溴化锂质量分数不变(点8)，48表示浓溶液在溶液热交换器中的放热过程。状态点8的浓溶液与吸收器中的部分稀溶液(点2)混合，形成溴化锂质量分数为w0、温度为t9的中

27、间溶液(点9)，然后被吸收器泵增压后均匀地喷淋在吸收器管簇的外表面。中间溶液进入吸收器后，因压力突然下降首先闪发出一部分水蒸气，使溶液的溴化锂质量分数增大，用点9表示。由于吸收器管簇内流动的冷却水不断地带走吸收过程中放出的吸收热，因此中间溶液具有不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力，使溶液的溴化锂质量分数降至wa，温度由t9降至t2(点2)。89和29表示43第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 吸收器中的部分稀溶液与来自溶液热交换器的浓溶液相混合的过程。92表示吸收器中的吸收过程。如果浓溶液直接进入吸收器，则吸收过程为62。 设送往发生器的稀溶液的质量流量为qm,f，溴化锂质量分

28、数为wa，产生质量流量为qm,d的水蒸气，剩下质量流量为qm,fqm,d、溴化锂质量分数为wr的浓溶液出发生器。根据发生器中的物量平衡关系得到下式：因而令 ，则 rdmfmfmawqqqw)(,rdmfmdmfmawqqqqw) 1(,aqqdmfm,arrwwwarawawa) 1( 44第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 a a称为称为循环倍率循环倍率。它表示在发生器中产生。它表示在发生器中产生1kg1kg水蒸气需要的水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量。溴化锂稀溶液的循环量。w wr rw wa a称为称为放气范围放气范围。通常情况。通常情况下，下，a a10102020。

29、上述分析过程是对理想情况而言的。实际上，由于流动阻力的存在，水蒸气经过挡水板时压力下降，因此在发生器中发生压力pg应大于冷凝压力pk，在加热温度不变的情况下，将引起浓溶液的溴化锂质量分数降低。另外，由于溶液液柱的影响，底部溶液在较高压力下发生，同时又由于溶液加热管表面的接触面积和接触时间有限，使发生发生终了浓溶液的溴化锂质量分数为终了浓溶液的溴化锂质量分数为w wr r小于理想情况下的溴化小于理想情况下的溴化锂质量分数锂质量分数w wr r，w wr rw wrr称为称为发生不足发生不足。在吸收器中，吸收压力pa小于蒸发压力p0，在冷却水温度不变的情况下，45第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴

30、化锂吸收式制冷机 它将引起稀溶液的溴化锂质量分数的增大。此外，因吸收剂与被吸收的水蒸气之间的接触面积和接触时间有限，加上系统中不凝性气体的存在，均降低溶液的吸收效果，故吸收终了时稀溶液的溴化锂质量分数吸收终了时稀溶液的溴化锂质量分数W Waa高于理想情况下高于理想情况下的的W Wa a，w waaw wa a称为称为吸收不足吸收不足。发生不足和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化，减小放气范围，降低制冷机的性能。46第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 4 4单效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算及传热计算单效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算及传热计算 (1)(1)热力计算热力计算 溴

31、化锂吸收式制冷机的热力计算是根据用户对制冷量和冷媒水温度的要求，以及用户所能提供的加热热源和冷却介质的条件，合理地选择某些设计参数(传热温差、放气范围等)，然后对循环加以计算，为传热计算等提供计算及设计依据。 1)1)已知参数已知参数 制冷量制冷量0 0 是根据生产工艺或空调要求，同时考虑到冷损、制造条件以及运转的经济性能因素提出的。 冷媒水出口温度冷媒水出口温度t txx 根据生产工艺或空调要求提出。由于tx与蒸发温度t0有关，若t0下降，机组的制冷量及47第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 制冷性能系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应尽量提高蒸发温度。对于溴

32、化锂吸收式制冷机，因为用水作制冷剂，故t txx一般大于一般大于55。 冷却水进口温度冷却水进口温度t tw w 根据当地的自然条件确定。应当指出，尽管降低tw能使冷凝压力下降，吸收效果增强，但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题，并不是tw越低越好，而是有一个合理范围。制冷机在冬季运行时，尤其应该注意防止冷却水温度过低这一问题。 加热热源温度加热热源温度 考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用0.10.25MPa的饱和蒸气或75以上的热水作为热源较为合理。如果能够提供更高的热源温度，则性能系数可获得进一步提高。48第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 2) 2)设计参数的选定设计参数

33、的选定 吸收器出口冷却水温度吸收器出口冷却水温度t tw1w1和冷和冷凝器出口冷却水温度凝器出口冷却水温度t tw2w2 由于吸收式制冷机用热能为补偿手段，所以冷却水带走的热量远大于蒸气压缩式制冷机。为了节省冷却水的消耗量，往往使冷却水串联地流经吸收器和冷凝器。考虑到吸收器内的吸收效果和冷凝器允许有较高的冷凝压力，通常让冷水先流经吸收器，再进入冷凝器。冷却水的总温升一般取79，视冷却水的进水温度而定。49第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 2) 2)设计参数的选定设计参数的选定 吸收器出口冷却水温度吸收器出口冷却水温度t tw1w1和冷凝器出口冷却水温度和冷凝器出口冷却水温度t

34、 tw2w2 因吸收器的热负荷a较冷凝器的热负荷k大，所以通过吸收器的冷却水温升tw1较通过冷凝器的冷却水温升tw2高。冷却水的总温升为twtw1tw2。如果水源充足或加热温度太低，可采用冷却水并联流经吸收器和冷凝器的方式。50第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 采用串联方式时 tw1twtw1 tw2twtw1tw2 twtw 冷凝温度冷凝温度t tk k及冷凝压力及冷凝压力p pk k 冷凝温度一般比冷却水出口温度高25，即 tktw2(25) 根据tk查水蒸气性质表求得pk pkf(tk) 51第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机蒸发温度蒸发温度t t0 0

35、及蒸发压力及蒸发压力p p0 0 蒸发温度t0一般比冷媒水出水温度低24。如果tx要求较低，温差取较小值，反之取较大值。 t0tx(24) 蒸发压力p0根据t0求得。吸收器内稀溶液的最低温度吸收器内稀溶液的最低温度t t2 2 吸收器内稀溶液的出口温度t2一般比冷却水出口温度高35，具体温差大小与换热器面积有关。一般 t2tw1(35)52第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机吸收器压力吸收器压力p pa a 吸收器压力因水蒸气流经挡水板时的压降而低于蒸发压力，压降的大小与挡水板的结构和气流速度有关，一般取p0(107)103 kPa，而 pap0p0 kPa稀溶液的溴化锂质量分数

36、稀溶液的溴化锂质量分数w wa a 根据pa和t2，从溴化锂水溶液的hw图确定，即 waf(pa，t2)53第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机浓溶液的溴化锂质量分数浓溶液的溴化锂质量分数w wr r 为了保证循环的经济性和安全运行，希望循环的放气范围wrwa在0.030.06之间，因而 wrwa(0.030.06) 54第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机发生器内溶液的最高温度发生器内溶液的最高温度t t4 4 发生器出口处浓溶液的温度t4可根据 t4f(wr，pk)的关系，在溴化锂水溶液的hw图中确定。尽管发生器中产生的水蒸气流经挡水板时有阻力存在，但由于pk与

37、pk相比数值很小，可以忽略不计，因此取冷凝压力为发生器中的压力。一般希望t4比加热温度th低10l4，如果超出这一范围，则有关参数应作相应的调整。th较高时，温差取较大值。55第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溶液热交换器出口温度溶液热交换器出口温度t t7 7与与t t8 8 浓溶液出口温度t8由热交换器冷端的温差确定。如果温差较小，制冷性能系数虽较高，但要求的传热面积会较大。为防止浓溶液的结晶，t8应比wr所对应的结晶温度高10以上，因此冷端温差取1525，即 t8t2(1525) 56第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溶液热交换器出口温度溶液热交换器出

38、口温度t t7 7与与t t8 8 如果忽略溶液与环境介质的热交换，稀溶液的出口温度t7可根据溶液热交换器的热平衡确定，即 qm,f(h7h2)(qm,fqm,d)(h4h8) h7的单位为kJ/kg。再由h7和wa在hw图上确定t7，式中awr/(wrwa)。2847)(1hhhaah57第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机吸收器喷淋溶液状态吸收器喷淋溶液状态 吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸收器的浓溶液量较少，为保证一定的喷淋密度，并避免结晶，往往加上一定数量的稀溶液，形成中间溶液后喷淋。这样处理虽然降低了喷淋溶液的溴化锂质量分数，但因喷淋量的增加而使吸收效果得到改善。 5

39、8第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 吸收器喷淋溶液状态吸收器喷淋溶液状态 假定在(qm,fqm,d)的浓溶液中再加入qm的稀溶液，形成状态为点9的中间溶液，如前文h-w图所示。根据热平衡公式 (qm,fqm,dqm)h9(qm,fqm,d)h8qmh2 令fqm/qm,d，则 2,89,) 1()1(hqqhahqqadmmdmm1) 1(829fahahfh59第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机吸收器喷淋溶液状态吸收器喷淋溶液状态 f f称为吸收器稀溶液称为吸收器稀溶液再循环倍率再循环倍率。它的。它的物理意义物理意义是吸收是吸收1kg1kg水蒸气需补充稀溶液

40、的质量水蒸气需补充稀溶液的质量( (单位为单位为kg)kg)。通常f2050。若直接用浓溶液喷淋f0。 图图 混合溶液热平衡图混合溶液热平衡图60第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机吸收器喷淋溶液状态吸收器喷淋溶液状态中间溶液的溴化锂质量分数w0也由混合溶液的物量平衡式 ，求得 再由h9和w0通过hw图确定混合后中间溶液的温度t9。 1) 1(ra0fawawfwrd ,mf ,mam0md ,mf ,m)()(wqqwqwqqq61第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机3)3)设备热负荷计算设备热负荷计算 设备热负荷可按设备热平衡式求得。 制冷机中冷剂水的质量流量制

41、冷机中冷剂水的质量流量q qm,dm,d 冷剂水质量流量由已知的制冷量0和蒸发器中的单位热负荷q0确定，即 qm,d0/q0 kg/s) 由图可知 q0h1h3 kJ/kg蒸发器热平衡图蒸发器热平衡图62第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机发生器热负荷发生器热负荷g g 由图521可知 g(qm,fqm,d)h4qm,dh3qm,fh7 即 g=qm,d(a-1)h4h3ah7 kW 图图 发生器热平衡图发生器热平衡图 63第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 冷凝器热负荷冷凝器热负荷k k 由图522可知 kqm,d(h3h3) kW 吸收器热负荷吸收器热负荷a

42、a 由图523可知 a(qm,fqm,d)h8qm,dh1qm,fh2 aqm,d(a1)h8h1ah2 kW 图图 冷凝器热平衡图冷凝器热平衡图 图图 吸收器热平衡图吸收器热平衡图64第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溶液热交换器热负荷溶液热交换器热负荷exex 由图可知 exqm,f(h7h2)(qm,fqm,d)(h4h8) exqm,da(h7h2)qm,d(a1)(h4h8) kW) 图图 热交换器热平衡图热交换器热平衡图65(2)(2)传热计算传热计算( (设备传热面积设备传热面积) )1 1）发生器传热面积）发生器传热面积2 2）冷凝器传热面积）冷凝器传热面积3

43、 3）蒸发器传热面积）蒸发器传热面积4 4）吸收器传热面积）吸收器传热面积5 5）溶液热交换器的传热面积）溶液热交换器的传热面积(3)(3)加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算66第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机l单效制冷机使用能源广泛，可单效制冷机使用能源广泛，可以采用各种工业余热，废热，以采用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳能等作也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利为驱动热源，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优势。而且具有负荷及热源自动跟踪功能，确保机组处于最动跟踪

44、功能，确保机组处于最佳运行状态。佳运行状态。l单效制冷机的驱动热源为低品单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其位热源，其COPCOP在在0.5-0.70.5-0.7，如，如果业主具备高品位的热源，应果业主具备高品位的热源，应选择直燃机或蒸汽双效制冷机选择直燃机或蒸汽双效制冷机，其，其COPCOP在在1.311.31以上。以上。单效溴化锂吸收式机组的特征单效溴化锂吸收式机组的特征67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、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

45、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，对于电力行业及燃烧行业健康发展都具有举足轻重的影响。世界首台直燃机世界首台直燃机19681968年在日本诞生，从年在日本诞生，从19801980年 起 成 为 日 本 、 韩 国 等 国 的 主 要 空 调 设 备 ，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占有该国中央空调市场80%80%以上的份额。远大以上的份额。远大19921992年年开发成功中国首台直燃机，开发成功中国首台直燃机，19961996年成为全球直燃机

46、年成为全球直燃机产销量最大的企业，至产销量最大的企业，至20022002年已出口年已出口2020余个国家，余个国家，在 中 、 美 等 国 市 场 占 有 率 为 同 行 之 首 。在 中 、 美 等 国 市 场 占 有 率 为 同 行 之 首 。6869单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循环流程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：的溶液回路包括下列过程：（1 1）稀溶液经溶液热交换器的加）稀溶液经溶液热交换器的加热升温过程热升温过程（2 2）稀溶液在发生器中的发生过）稀溶液在发生器中的发生过程程（3 3）浓溶液经溶液热交换器的冷）浓溶液经溶液热交换器的冷却降温过程却降温

47、过程（4 4）浓溶液和稀溶液在进入吸收）浓溶液和稀溶液在进入吸收器之前的混合过程器之前的混合过程（5 5）混合溶液在吸收器中的吸收）混合溶液在吸收器中的吸收过程过程70单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循环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：流程的制冷剂回路包括下列过程：（1 1）冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程）冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程（2 2）冷剂水在蒸发器中的蒸发过程）冷剂水在蒸发器中的蒸发过程71吸收式机组的应用系统吸收式机组的应用系统驱动热源回路驱动热源回路制冷剂回路制冷剂回路溶液回路溶液回路冷却水回路冷却水回路冷水回路冷水回路抽气装置抽气装置自动控制装置自动

48、控制装置安全保护装置安全保护装置蒸汽型蒸汽型直燃型直燃型热水型热水型余热型余热型吸收式制冷的系统构成吸收式制冷的系统构成72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v防腐蚀问题；防腐蚀问题；v抽气装置；抽气装置；v防结晶问题；防结晶问题；v制冷量的调节。制冷量的调节。73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v抽气装置抽气装置v溴化锂吸收式制冷机处于真空中运行，外界空气很容易漏入，系统内部因腐蚀也会产生不凝性气体。即使少量的不凝性气体也会明显地降低机组的制冷量，如果不凝性气体积聚到一定的数量，就会破坏机组的正常工作，因而及时抽除制冷机内的不凝性

49、气体是提高溴化锂吸收式制冷机性能的重要措施。74第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图5 544 44 抽气装置抽气装置1 1冷凝器；冷凝器；2 2发生器；发生器；3 3蒸发器；蒸发器；4 4吸收器；吸收器；5 5吸收器泵；吸收器泵；6 6蒸发器泵；蒸发器泵；7 7水气分离器；水气分离器；8 8阻油室；阻油室；9 9真空泵真空泵75第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机不凝性气体分别从冷凝器1的上部和吸收器4中溶液的上部抽出。为此，在抽气装置中设有水气分离器7，让抽出的不凝性气体进入水气分离器。在分离器内，用来自吸收器泵5的中间溶液喷淋，吸收不凝性气体中的冷剂水蒸气

50、。吸收了水蒸气的溶液由分离器底部返回吸收器4，吸收过程中放出的热量由在管内流动的冷剂水带走，未被吸收的不凝性气体从水气分离器7的顶部排出，经阻油室8进入真空泵9，压力升高后排入大气。阻油室8内设有阻油板，防止真空泵停止运行时大气压力将真空泵油压入制冷机系统。76第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机v防结晶问题防结晶问题 设置自动溶晶管设置自动溶晶管图图5 547 J47 J型管溶晶装置型管溶晶装置1 1冷凝器；冷凝器；2 2低压发生器；低压发生器；3 3J J型管；型管；4 4低温热交换；低温热交换；5 5蒸发器；蒸发器；6 6吸收器；吸收器；7 7发生器泵；发生器泵；8 8溢流

51、箱。溢流箱。77第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机v防结晶问题防结晶问题 设置自动溶晶管设置自动溶晶管。在低压发生器2左侧的溢流箱8的上部连接一条J型管3，J型管的另一端通入吸收器6。制冷机正常运行时，浓溶液从溢流箱8的底部流出，经低温热交换器4降温后进入吸收器。 如果浓溶液在低温热交换器4中结晶，将管道堵塞，溢流管8中的液位升高。当液位高于J型管的上端位置时，高温的浓溶液便通过J型管直接流入吸收器6，使出吸收器的稀溶液温度升高，进而提高了低温热交换器中浓溶液的温度，使结晶的溴化锂溶解。结晶消除后，低压发生器2中的浓溶液又重新从正常的回流管流入吸收器。 78第四节第四节双效溴化锂吸收式制冷机双效溴化锂吸收式制冷机.1串联式双效串联式双效80点点2 2：稀溶液出吸收器的：稀溶液出吸收器的状态。状态。 t t2 2、w wa a 、p pa a2-7-102-7-10：稀溶液在低温和：稀溶液在低温和高温热交换器中的预热过高温热交换器中的预热过程。程。t t2 2t t7 7t t1010 、w=Cw=C10-11