制冷空调系统原理与装-学习情境4 吸收式制冷循环原理与装置

学习情境4

吸收式制冷原理与装置学习任务吸收式制冷循环原理吸收式制冷循环设备认知单效吸收式制冷循环双效吸收式制冷系统直燃型吸收式制冷机组学习任务1吸收式制冷循环原理1.属于液体气化制冷方法：制冷剂气化吸热到达对外制冷的目的2.制冷剂在吸收剂中不同温度下具有不同溶解度一、吸收式制冷原理气体制冷剂回复液体状态制冷剂蒸发吸收热量制冷利用吸收方式3.吸收式制冷的系统及工作过程吸收式制冷的工作过程二、吸收式制冷系统组成1.组成设备：蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、溶液泵、节流阀。

①吸收器：吸收制冷剂蒸汽

②发生器：加热、释放制冷剂

③溶液热交换器：内部能量利用，提高效率

④溶液泵：加压作用

2.循环：制冷剂循环

溶液循环：相当于压缩机的作用

三、工质对1.工质对〔二元溶液〕：两种可以相互吸收的液体形成的溶液。2.吸收式制冷常用工质对：溴化锂水溶液；氨水溶液3.工质对的要求：两种液体互溶性好，且具有不同的沸点低沸点液体：制冷剂——水、氨高沸点液体：吸收剂——溴化锂、水

压缩式制冷循环吸收式制冷循环单一组分工质双组分工质对

工质对的性质

1、溶液的质量分数溶液中某组分的质量百分数为=Mi/(M1+M2+

+Mi+

+Mn)

100%

双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液,其质量分数是以溶液中溶质的质量百分数表示的。溴化锂溶液的质量分数为2、溶液的摩尔分数溶液中某一组分的摩尔分数为双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液，其摩尔分数

是以溶液中溶质的摩尔百分数表示的。溴化锂溶液的摩尔分数为3.溶液的相平衡双组分的吸收式制冷工质对气液相平衡状态方程式为(1)气液相平衡〔2〕溶液的p—t图溴化锂溶液的p—t图，图中标出等质量分数线簇，左侧的线代表水的特性，并标出了水的饱和温度t’。氨水溶液的p—t图，图中标出等质量分数线簇，左侧的 线代表氨的特性，右侧的 线代表水的特性，并在右侧标出了氨的饱和温度t’。

溴化锂溶液的p—t图氨水溶液的p—t图〔3〕溶液的t—ξ图湿蒸气状态C点是由同温度的饱和液状态点D与饱和蒸气状态E组合而成.

〔4〕溶液的p—ξ图湿蒸气状态C点是由同压力的饱和液状态点D与饱和蒸气状态E组合而成.

〔5〕溶液的h—ξ图一组液体定温线假设干组气体定温线一组定压饱和气线一组定压饱和液线

在图中确定与饱和NH3-H2O溶液A点对应的饱和蒸气点状态在图中确定与饱和LiBr-H2O溶液A点对应的水蒸气点状态二元溶液的混合、加压和节流3、液固相平衡在一定的温度下,溶质在溶剂中的溶解量是有限的。这时的溶液称为饱和溶液,这时的温度称为结晶温度。图2-134为溴化锂溶液的液固相平衡图。等质量分数线簇右下方的一条曲线就是溶液的结晶曲线。

溴化锂溶液的液固相平衡图

工质对的热质传递过程1、蒸发与冷凝过程在吸收和吸附式制冷循环中，制冷剂的蒸发或冷凝过程是在恒定的蒸发温度或冷凝温度下进行的。在蒸发过程中:制冷剂吸收蒸发潜热，由液体蒸发成气体在冷凝过程中:制冷剂排放冷凝潜热，由蒸气冷凝成液体2、吸收与发生过程在吸收式制冷循环中，制冷剂蒸气的吸收或发生过程是在恒定的压力下进行的

在吸收过程中:吸收剂浓溶液吸收制冷剂蒸汽变为稀溶液，排放吸收热在发生过程中:吸收剂稀溶液受热析出制冷剂蒸汽,吸收剂稀溶液变成浓溶液四、吸收式与压缩式制冷方法的比较比较项目压缩式吸收式结构压缩机吸收器、液泵、发生器耗能类型机械能热能（蒸汽、燃油、燃气、废热、余热）工况特点冷凝压力高冷凝压力低制冷工质制冷剂（氨、氟里昂）工质对：吸收剂-制冷剂（溴化锂-水、水-氨）

在压缩式制冷循环中

在吸收和吸附式制冷循环中利用压缩机

改变制冷剂蒸气压力利用液体吸收剂改变制冷剂蒸气压力五、吸收式制冷热力学原理根据热力学第一定律:制冷循环的热效率用热力系数ζ来表示:根据热力学第二定律:其中:TH-----高温热源的温度Tc-----低温热源的温度Tg-----外界环境的温度因此吸收式制冷循环的热力系数ζ为:吸收式制冷循环的热力完善度β为:六、经济技术分析优点：1.工质环保2.结构简单，运动部件少，平安可靠3.以热能为动力，节电效果明显4.可以利用余热废热缺点：1.价格无优势2.耗能大，机组笨重3.热力系数COP低于压缩式制冷循环4.利用热能促进全球变暖1、溴化锂吸收式制冷循环学习任务2、吸收式制冷循环设备认知吸收式机组是一种以热能为驱动能源、以溴化锂溶液或氨水溶液等为工质对的吸收式制冷或热泵装置。2、氨水吸收式制冷循环分类方式机组名称分类依据、特点和应用用途制冷机组冷水机组冷热水机组热泵机组供应0

C以下冷量供应冷水交替或同时供应冷水和热水向低温热源吸热，供应热水或蒸汽或向空间供热工质对氨—水溴化锂采用NH3/H2O工质对采用H2O/LiBr工质驱动热源蒸汽型直燃型热水型余热型其它型以蒸汽的潜热为驱动热源以燃料的燃烧热为驱动热源以热水的显热为驱动热源以工业和生活余热为驱动热源以其它类型的热源为驱动热源，如太阳能、地热能等吸收式机组的种类驱动热源的利用方式单效双效多效多级发生驱动热源在机组内被直接利用一次驱动热源在机组内被直接和间接地二次利用驱动热源在机组内被直接和间接地多次利用驱动热源在多个压力不同的发生器内被多次直接利用低温热源水空气余热以水冷却散热或作为热泵的低温热源以空气冷却散热或作为热泵的低温热源以各类余热作为热泵的低温热源低温热源的利用方式第一类热泵第二类热泵多级吸收向低温热源吸热，输出热的温度低于驱动热源向低温热源吸热，输出热的温度高于驱动热源吸收剂在多个压力不同的吸收器内吸收制冷剂，制冷机组有多个蒸发温度或热泵机组有多个输出热温度机组结构单筒多筒机组的主要热交换器布置在一个筒体内机组的主要热交换器布置在多个筒体内筒体的布置方式卧式立式主要筒体的轴线按水平布置主要筒体的轴线按垂直布置吸收式制冷的系统构成驱动热源回路制冷剂回路溶液回路冷却水回路冷水回路抽气装置自动控制装置平安保护装置蒸汽型直燃型热水型余热型学习任务3、单效吸收式制冷循环

1.单效吸收式制冷系统示意图

机组特征单效制冷机使用能源广泛，可以采用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利用和梯级利用方面有着显著的优势。而且具有负荷及热源自动跟踪功能，确保机组处于最正确运行状态。单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其COP在0.65-0.7.如果业主具备高品位的热源，应选择远大直燃机或蒸汽双效制冷机，其COP在1.31以上。2．单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件和结构型式

热源回路冷却水回路冷水回路冷剂水回路溶液回路主要部件结构型式单筒类型双筒类型三筒类型单筒单效蒸汽型溴化锂冷水机组1－冷凝器2－发生器3－蒸发器4－吸收器5－溶液热交换器6－溶液泵I7－冷剂泵8－溶液泵IIa〕单效冷水机组的循环流程b〕单效制冷循环单效双筒蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程1-冷凝器2-发生器3-蒸发器4-溶液热交换器5-引射器6-吸收器7-溶液泵8-冷剂泵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以下过程：〔1〕稀溶液经溶液热交换器的加热升温过程〔2〕稀溶液在发生器中的发生过程〔3〕浓溶液经溶液热交换器的冷却降温过程〔4〕浓溶液和稀溶液在进入吸收器之前的混合过程〔5〕混合溶液在吸收器中的吸收过程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以下过程：〔1〕冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程〔2〕冷剂水在蒸发器中的蒸发过程3、单效溴化锂系统的抽气装置

4、单效溴化锂系统的防结晶装置5、单效溴化锂系统的动力装置6、工作过程在h-ξ图上的表示循环倍率与放气范围设送往发生器的稀溶液的流量为qmf,浓度为ξa,产生qmd的冷剂水蒸气,余下的浓溶液流量为qmf-qmd,浓度为ξr,离开发生器。循环倍率a:表示发生器中每产生1kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量

放气范围：ξr-ξa

多级循环采用的是简单复迭方式，为一典型的两级溴化锂吸收式制冷机系统构成，与单效吸收式系统比具有很多优点多效循环是对于高温热源的热量予以屡次利用，使得系统COP有明显的提高。学习任务4、双效溴化锂吸收式循环

双效溴化锂吸收式循环1.双效型吸收式制冷系统示意图双效吸收式制冷循环2、双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件和结构型式双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的主要部件，是在单效机组的根底上加设高压发生器、高温溶液热交换器和凝水换热器等部件

常见的双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的结构型式有三筒型、双筒型和多筒型按照循环流程双效溴化锂吸收式制冷机组可分为:

串联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组并联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组串并联流程的双效溴化锂吸收式制冷机组双筒双效蒸汽型溴化锂冷水机组三筒双效蒸汽型溴化锂冷水机组1－自动熔晶管2－冷剂泵3－溶液泵4－吸收器5－蒸发器6－高温溶液热交换器7－集气室8－低压发生器9－冷凝器10－高压发生器11－凝水热交换器12－低温溶液热交换器

远大并联流程双效蒸汽型溴化锂冷水机组比照传统的串联流程，其优点十分突出：

1.高发溶液循环量减少一半，启动时间缩短一半，节省启动能耗；机组局部负荷运行时，高发易升温，能耗减少20%以上。

2.高发溶液可以更浓，因高发压力高，溶液不易因粘度大而滞留导致结晶。因此可增大吸收器出力，尤其是应付超常规条件：如冷却水超温或吸收器铜管结垢。

3.低发溶液不需太浓，防止低交结晶。这样，采用高效板式热交换器才有可能。两级溴化锂吸收制冷机系统构成1、2、3、4-溶液泵

学习任务5、直燃型溴化锂制冷机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组以燃料的燃烧热为驱动热源,一般按双效吸收式制冷循环制取冷水，直接利用制冷剂蒸汽的冷凝制取热水。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组常见的结构型式有：热水和冷水采用同一回路的、交替供给热水和冷水的机组，以及专设热水器和热水回路的同时制冷和采暖或供热水的机组。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、城市煤气、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，对于电力行业及燃行业的健康开展都具有举足轻重的影响。世界首台直燃机1968年在日本诞生，从1980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。(1)热水和冷水采用同一回路的溴化锂冷热水机组机组运行时只处于制冷或采暖工况，通过转换阀实现工况的转换。

在结构上，机组还可按溶液回路分成串联回路和并联回路二种类型。

热水和冷水采用同一回路的吸收式冷热水机组(2)专设热水器和热水回路的吸收式冷热水机组机组运行时通常只处于制冷或采暖工况，通过转换阀实现工况的转换。这种机组也可按溶液回路分成串联回路和并联回路二种类型。

图2-150所示为一种专设热水器和热水回路的并联溶液回路吸收式冷热水机组。专设热水回路的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组