太阳能氨水吸收式保粮系统设计定稿

摘要我国作为粮食产量大国，粮仓在我国占据着很重要的角色，本次新冠肺炎的爆发，多地开始新建粮仓。按照储粮性能可将粮仓分为气调仓、低温仓、准低温仓和一般常温仓，而传统的低温仓和准低温仓比较耗能，更有一部分偏远地区因为电力短缺让储粮很困难。而太阳能资源在某些偏远地区非常丰富，是解决这个问题的突破点。本设计以珠海本地的高大平房粮仓为例，设计了以太阳能结合氨水吸收式制冷机的保粮系统，充分利用低品位能源以及减少制冷机对环境的污染。同时得到广泛应用的话也可以解决偏远山区电力短缺的问题。此次设计，通过查阅相关资料，计算得出粮仓冷负荷，在这基础上对制冷系统和太阳能热水系统进行设计，同时合理的对系统设备进行选型并绘制出粮仓的平面结构图，最后进行本次设计的保粮系统进行经济性分析。此项技术大面积推广有利于充分利用低品位能源，减轻大型公共建筑耗能高以及偏远地区电力短缺储粮难的问题关键词：粮仓；氨水吸收式制冷；低品位能源；经济性DesignofSolarAmmoniaAbsorptionGrainPreservationSystemAbstract

AsChinaisalargegrainproductioncountry,thegrainsilooccupiesaveryimportantroleinourcountry.Withtheoutbreakofnewcoronarypneumonia,newgrainsiloshavebeenbuiltinmanyplaces.Accordingtotheperformanceofgrainstorage,thegrainstoragecanbedividedintomodifiedatmospherestorage,lowtemperaturestorage,quasi-lowtemperaturestorageandgeneralroomtemperaturestorage,whiletraditionallowtemperaturestorageandquasi-lowtemperaturestoragearemoreenergyconsuming,andsomeremoteareasaredifficulttostoregrainduetopowershortage.Andsolarenergyresourcesareveryabundantinsomeremoteareas,whichisabreakthroughpointtosolvethisproblem.ThisdesigntakesthelocaltallbungalowgrainstorehouseinZhuhaiasanexample,anddesignsagrainpreservationsystemthatusessolarenergycombinedwithanammoniaabsorptionchillertomakefulluseoflow-gradeenergyandreducethepollutionofthechillertotheenvironment.Atthesametime,ifitiswidelyused,itcanalsosolvetheproblemofpowershortageinremotemountainareas.Thewidespreaduseofthistechnologyisconducivetomakingfulluseoflow-gradeenergy,reducingthehighenergyconsumptionoflargepublicbuildingsandtheshortageofelectricityinremoteareasKeywords:GRANARY;AmmoniaAbsorptionRefrigeration;low-gradeEnergy;Economy目录1前言 前言我们在享受着科学技术发展带来便利的同时，也面临着能源枯竭以及环境污染的窘境。目前传统能源形势险峻，随着各国大量的开采利用之后，储量在逐渐减少并不能满足人类经济社会发展的需求，同时能源的燃烧释放的烟气也对动、植物的生长人类的健康产生巨大的威胁。近些年来人们对环境保护愈加重视，新能源的开发利用愈显重要。在人们物资温饱解决后，制冷的应用成为生活中必不可缺的，与传统制冷剂相比较，氨具备良好的热物性，更是一种成熟的天然制冷剂之一。1.1课题研究背景温室效应已经是一个全球性的问题，他给我们赖以生存的环境产生了威胁，保护臭氧已成为各国的任务之一。保护臭氧层，保护环境，降低有害气体的排放有着非常重要的意义。时间流逝，人类为了发展产生的问题已经逐渐显露，能源枯竭和温室效应亦在其中，低品位能源的利用更受重视。而吸收式制冷，除开不产生对臭氧有破坏性的物质外，还能利用低品位能源直接驱动。对低品位能源利用的研究以及优化吸收式制冷设备对取代CFC和节能有着重大的现实意义。在生活中我们对于太阳能的利用比较熟悉，常见的有普通家庭用的太阳能热水器，而吸收式制冷机组，因为投资大，设备体积大，所以并不常见，1850年第一台氨水吸收式制冷机成功面世并投入使用，根据蒙特利尔议定书我们使用率较高的CFC以及HCFC制冷工质将逐渐从我们生活消失，而氨作为天然制冷剂将会吸引更多人的注意力，而氨水吸收式制冷机组的研究及发展尤为重要[1]。应用较多的溴化锂机组以及氨水机组，溴化锂制冷只能实现0度以上的情况，相比较而言氨水吸收式制冷机可以获得0℃以下的低温，具备低热源以及制冷范围广的特点，同压缩式制冷相比，它具有噪音小、变负荷性能好、调节方便等优点。更重要的是他可以利用如太阳能，地热能等低品位能源驱动，充分利用能源。在又有余热或热电联产的企业中特别适用。从我国能源的实际运用来看，我国能源的需求率较高，若发展压缩式制冷的话将加剧能源紧缺问题，同时我过能源的有效利用率较之发达国家低，2000年我国的余热资源是一个巨大的数值，相当于2.9t煤。而节约能源的有效方法就是对低品位能源的开发，而太阳能吸收式制冷的研究也显得尤为重要。本文针对珠三角地区存在充足的太阳能辐射资源，将氨水吸收式制冷系统结合太阳能，充分利用当地的低品位能源，在夏季时将其热能转化成冷媒水冷量供该地区的粮仓使用，实现粮仓温度恒定。同时夏季是耗能最大的季节，对制冷需求比较大；如果这项技术能够推广使用，能够实现偏远地区电力短缺无法使用空调以及能源燃烧排放污染物的问题。当前我国提出了节能减排的目标，此项技术的充分开发、推广也有利于目标的实现。1.2现状及研究意义，发展趋势太阳能是未来能源发展的趋势，是最为理想的替代能源之一。20世纪70年石油危机将可再生能源的地位在各国进一步提升，在各国投入资源进行深入研究，太阳能有关领域都突飞猛进，取得一系列重要的结果。1992年后，太阳能在再一步发展，想将太阳能与环境保护相结合，大力发展太阳能产业。1996年光伏电池高速发展，应用在各个领域中并在2000年实现近300KW的产量，主要应用于“太阳能屋顶”[2]。在伴随着人们生活品质的提高以及各领域的需求，制冷已经占据极其重要的地位。将太阳能和制冷相结合的研究方向有着很大的研究意思。美国成立了太阳能研究所同时还为太阳能研究及发展提供了补助金，早在1978年就已经有5000座建筑采用太阳能进行供暖或制冷。同时日本以及其他欧美的工业发达国家对于太阳能的研究利用都投入了大量的科研力量以及资金。我国拥有大量的太阳能资源，其中超过60%的地区太阳辐射量都在5050Mj/m2。所以太阳能制冷技术的发展在我国的发展前景未来可期[3]。我国对太阳能吸收式制冷的研究起源于上个世纪70年代，在70年代各类成果接连不断。首先各类学校先后将氨水吸收式制冷技术应用于制冰机以及冰箱。在90年代后，太阳能制冷技术有了一定时间的沉淀后更为成熟了，“九五”计划期间将太阳能空调列为重点关注，投入大量科研力量及基金进行攻关。开始进入试用阶段了，在制冷量都在100W以上，其中最具有代表性的是江门的大型太阳能水系统，整体设计及安装在1998年5月份完成，集热器类型采用平板型集热器，总采光面积达五千平方米，制冷量为100KW，为六百平方米的建筑空间供冷。现阶段计算机的发展，可以进行仿真模拟，进一步加快研究进度并取得相对应的成果，如系统的蓄能技术突破，介质类型的改变以及进一步提升制冷系数等方面。1.3本设计的内容2020年新冠肺炎的爆发，粮仓的重要性越发体现，传统温控粮仓非常耗能，本次设计针对珠海地区粮仓，结合当地丰富的太阳能资源，将低品位与无排放的氨水吸收式制冷相结合，起到节能环保的效果。如果此技术广泛使用，还能解决偏远地区电力短缺储粮困难的问题。具体内容包括：1、在资料已知的基础上，对粮仓进行负荷计算；2、对珠海地区现有的太阳能资源进行分析；3、制冷系统的计算及设计；4、太阳能热水系统的计算及设计；5、冷却水系统的计算和设计；6、对上述系统相关部件进行选型；7、设计辅助热源；8、经济效益分析；9、编写设计说明书。2概述本次设计的粮仓类型为一层平房粮仓，主要用于储存水稻。粮仓地处广东省珠海市，内地东南方向的地势相较于西北方向低，是典型的亚热带季风气候，具有雨水丰富，空气湿润等气候特点。2.1气象参数表2-1珠海市室外气象参数纬度北纬113°03′～114°19′经度东经21°48′～22°27′大气压力夏季100.45Kpa，冬季101.95Kpa相对湿度夏季68%，冬季72%室外计算日平均温度夏季30.7℃，室外平均风速夏季1.8m/s，冬季2.4m/s2.2建筑概括粮仓为一层折线形屋盖储粮型平房粮仓，总建筑面积为1200m2，高度为9.8m。图2-1堆粮线以下平面图图2-2堆粮线以上平面图2.2.1粮仓参数表2-2粮仓相关参数表2-3屋面热工性能表材料厚度（m）热阻（m2·K/W）传热系数（m2·K/W）水泥砂浆0.020.0220.46聚乙烯膜0.00040.009沥青防水卷材0.0060.035细石防水混泥土0.030.020挤塑聚苯板0.071.823水泥砂浆0.020.022膨胀珍珠岩0.030.115水泥砂浆0.020.022钢筋混凝土板 0.04（1）外墙表2-4外墙热工性能表材料厚度（m）热阻（m2·K/W）传热系数（m2·K/W）水泥砂浆0.00050.0220.42无机保温砂浆0.020.008挤塑聚苯保温板0.050.029水泥砂浆0.020.020烧结页岩多孔砖0.52.188水泥砂浆0.20.022eq\o\ac(○,1)密封窗户岩棉夹芯彩钢窗，岩棉厚度为80mm，内外两侧采用薄彩钢夹住，四周采用橡胶密封条密封，窗户规格为1200*1200，k＝0.57W/m2·k；eq\o\ac(○,2)挡粮仓门岩棉夹芯彩钢门，岩棉厚度为80mm，内外两侧采用薄彩钢夹住，四周采用橡胶密封条密封，仓门规格为2600*4200，k＝0.57W/m2·k；eq\o\ac(○,3)观粮台门岩棉夹芯彩钢门，岩棉厚度为80mm，内外两侧采用薄彩钢夹住，四周采用橡胶密封条密封，仓门规格为800*1800，k＝0.57W/m2·k；（2）照明室内装有15个照明光源，单个光源功率100W/m2；总功率为1500W/m2。每天平均使用8时。（3）空调使用时间空调每天使用8小时。3粮仓负荷计算当前我国的暖通工程中常用冷负荷系数法和谐波反应法来计算空调的冷负荷，这两种方式都是便于工程手算而进行简化的。此制冷工程利用冷负荷系数法的计算方法进行设计。1、空调房间或者区域夏季的得热量计算，应根据下列各项确定：通过维护结构传入的热量；通过维护结构传入的热量；通过维护结构传入的热量；通过外窗照射入阳光所产生的的太阳辐射热量；人体散热量；照明散热量；设备散热量；2、空调房间或者区域夏季的散湿量计算，应根据下列各项确定人体散湿量；渗透空气带入的湿量；化学反应过程的散湿量；各类湿润的外表面、液面或者液流的散湿量；食品或气体物料的散湿量；设备散湿量；通过维护结构的散湿量。散湿量的确定，应该通过其类型来选定适合的群集以及负荷的系数，还有一起使用情况的概率，应该采取实际测的方法取得数值。以上表格中的2和7通常在民用的建筑不需要计算。3.1制冷参数设计对于制冷量设时，无论是时舒适性还是工艺性，都应该以人体的舒适感为主，同时也要兼备性价比因素，在确定设计参数时，应该按照建筑类型以及业主要求在规定的范围内灵活的取值。根据暖通空调系统设计手册查询建筑类型，可以得到粮仓的设计参数如下表3-1：表3-1设计参数名称季节温度(℃）湿度(%）照明标准仓库夏季1840153.2冷负荷计算3.2.1夏季冷负荷计算依据夏季空调的冷负荷计算利用逐时冷负荷系数法（1）因为瞬间变化导致外围结构传热性能波动产生的冷负荷计算方式外墙结构和屋面的传热性能因为太阳光照射下和外面温度的作用下瞬间变化产生冷负荷应用式3-1进行计算：Qcτ=AKtcτ式中：Qtt（2）内维护结构冷负荷当隔壁房间不是空调房且空气流通不佳，在楼板和内部墙壁左右两侧存在温度差异导致的冷负荷可以依据式3-1进行计算。当隔壁房间有一定量的热量产生时，在空调房和非空调房之间的内墙、楼板、内窗以及内门等内围护结构之间的温度差异导致热量的传递形成的冷负荷，能看成稳定传热，不受时间影响，能按照式3-2进行计算：Qcτ=A式中：Kt∆（3）外窗瞬变传热下的冷负荷因为窗户两侧存在温度差异，导致热量在传导过程中产生了瞬间变化形成冷负荷，能够按照式3-2进行计算：Qcτ=c式中：t（4）照明散热形成的冷负荷计算虽然照明散热不随时间产生变化，但照明散方式为对流换热和辐射换热，所以采用冷负荷系数计算产生的冷负荷。Qcτ=1000n1n2NCLQ（式3-4）式中：QC（5）人体散热形成的冷负荷计算室内人员显热散热形成的冷负荷，其计算公式为：Qcτ=qsnφCLQ式中：QC（6）夏季空调新风冷负荷QCO=MOho式中：Q3.2.2冷负荷的计算过程及结果以仓库整体进行计算，该房间面积1200m2,高9.6米，室内设计温度18℃，相对湿度为40%，照明1500W，房间内换气次数为1次/h。表3-8粮仓逐时负荷表时间891011121314151617181920人体显热11.211.2293.9312.5319.9327.4334.8338.5342.2346349.7189.770.7全热158.1158.1440.8459.4466.9474.3481.7485.5489.2492.9496.6336.7217.6表3-8粮仓逐时负荷表（续表）时间891011121314151617181920人体湿负荷20.22屋面负荷值4600.54375.14510.45096.56088.67441.39019.510642.812130.813393.414295.214746.114701新风显热50161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.350161.3全热186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8186490.8湿负荷189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38189.38照明负荷值2762766607327808168528889249489729961020地面负荷值1637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.91637.9北外墙负荷值2625.32607.92607.92590.52555.82538.425212503.62486.32486.32486.32486.32486.3北外窗负荷值70.4*793.4*788.5*7100.4*7106.6*7108.9*7103118.4*795.4*792.3*749.3*711.3*710.6*7东外墙负荷值1615.51597.71570.91553.11535.21517.41508.51508.51517.41526.31535.21553.11570.9东外门负荷值312.6396.3293.2124.766.766.260.853.241.830.417.711.310.6表3-8粮仓逐时负荷表（续表）时间891011121314151617181920南外墙负荷值2330.12313.62280.62264.122312198216521322115.42098.92098.92115.42132南外窗负荷值38.2*757.6*773.8*790.6*7100*7115.7*7104.879.3759.4*740.3*720*711.3*710.6*7南外门负荷值346.6*2529*2680.8*2838.3*2926.1*21073.7*2970.1728.2539.4*2358.1*2166.9*285.9*280.3*2西外墙负荷值1647.816391630.21612.615951577.31559.71533.31515.71498.11489.31480.51471.7西外窗负荷值22.4*328.5*334.1*338.2*339.7*378.9*3170.8266.1*3286.8*3268.6*3101.3*311.3*310.6*3图3-1粮仓逐时负荷图最大负荷出现在17点左右，负荷量为213053.2w 北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计4太阳能氨水吸收式保粮系统4.1珠海市太阳能相关参数分析4.1.1近30年日照特征分析（1）年均日照变化珠海市最近的30年里太阳光平均照射时数大概为1888.13h，太阳照射百分率约42.72%；最近的10年里太阳光平均照射时数大概为1926.49h，太阳照射百分率为43.59%。年日照时数并未减少，反而有所增加(见图4-1）。图4-130年内每日太阳照射时长（2）每月每天太阳照射特点随着太阳赤纬角的变化，珠海的每月的有太阳照射时长呈现出倒“V”字形，在春冬时太阳照射时长较短，其中二月照射时长为318.40h，珠海市在五至八月份有太阳照射时长大多数都在400h以上。与每月有照射时长可照时数相比较，珠海市30年里每月平均实际照射时长在季节变化时波动较大，春季即二至四月份有太阳照射时长最短，平均有太阳照射时长只有85.06h，每日光照百分比只有24.00%。四月后照射时长明显增加，七月照射时长累计达239.28h，太阳光照射率达58.08%。秋季太阳光照射时长变化情况较为稳定，每月太阳光照射时长为200h左右，平均日照率约53.04%(见图4-2）。图4-2最近30年季度平均日照特征说明在珠海市的夏季日照比较丰富，春季日照最贫乏。4.1.2水平面太阳辐射量分析（1）太阳辐射总量分析通过Angstron气候学的方法计算，珠海最近30年里的年平均太阳辐射总量大概为4999.75MJ/m²，最近10年里年平均太阳辐射总量大概为5057.11MJ/m²。[4]月平均太阳的射总量变化如图4-3所示，同每日太阳光照射时长变化的趋势接近，太阳辐射量在二月份处于低谷，伴随着时间逐渐增加并在七月份达到顶峰。太阳辐射量在春、冬时比较低，在秋季波动不大。每月平均太阳辐射总量相对最近30年里，最近10年里，春季和夏季的总量相对高。其中二月平均太阳辐射总量为286.04MJ/m2，七月为609.05MJ/m2。通过图4-3不难看出太阳辐射在五月份至十月份的总量都在450MJ/m2以上。表示珠海市的太阳能资源在五月份至十月份都比较充裕。图4-3每月平均辐射量分布（2）月太阳辐射量分析通过Page公式，珠海市在最近30年里太阳直射总量都在3236.00MJ/m2以上，占太阳辐射总量的64.53%，说明了太阳能的主要辐射方式是直接辐射，这对于太阳能资源的开采很有帮助。月平均太阳辐射最近30年分析比较见图4-4，在梅雨季节，由于天气条件的原因导致二月份到四月份的太阳直接辐射量比直接辐射量要高。在夏秋季节时，太阳的散射辐射量要远小于直接辐射量，特别在七月份，太阳直接辐射量更是散射辐射量的3.2倍。图4-4太阳直接辐射量和散射辐射量在水平面的特征（3）纬度倾角太阳辐射量分析太阳能利用装置设计的关键基础参数是纬度倾角的太阳能辐射量，包括直射，散射以及反射辐射量，通过计算可以得出珠海最近10年的纬度倾角的年平均太阳辐射大约为5365.91MJ/m2，其月平均变化如图4-5所示。太阳辐射在纬度倾角的总量7月份最高，为664.54MJ/m2，是最低月2月份的2.26倍，在实际供热系统设计中，须通过受热面倾角的优化，避免夏季供热过满、冬季不足的情况发生。图4-5太阳辐射量在纬度倾角处分析4.1.3资源稳定度评价太阳能资源的稳定性主要取决于一年中每月太阳光照射时长是否超过六个小时的天数，用同一年内光照时长超过六小时的月份中取最大和最小，将他们光照超过六小时的天数按照大的储小的，得出的结果越小越稳定，就对太阳能资源的利用越有利。通过对珠海市每月光照时长大于六小时的天数的平均值分析，发现珠海市光照时长大于六小时的天数最多的是七月份，最少的是三月份，分别为21天和3天，用太阳能资源稳定性指标K值来表示的话，则珠海市的K值为三，是属于太阳能资源相比较稳定的区域，很符合太阳能资源的开采的地区。4.1.4结论与讨论（1）太阳总辐射年总量为4659.93MJ/m2，属于太阳能资源丰富区，珠海市的太阳能资源非常丰富，特别在六月份到十一月份，每月的太阳总辐射量最高达561.42MJ/m2，说明在珠海市，太阳能资源非常丰富。（2）珠海市K值为3，符合太阳能资源开采地区。近30年珠海地区太阳能辐射以直接辐射为主，年平均占64.53%，质量较好，有利于太阳能资源的开发利用。（3）近10年珠海地区纬度倾角年平均太阳辐射总量为5365.91MJ/m2，每月平均太阳辐射总量最小值是最大值的0.44倍，实际设计时应该避免夏季工况供热热量富余，动机工况供热热热量欠缺的情况。综上所述，珠海市具有优良的太阳能资源发展条件4.2太阳能氨水吸收式制冷系统组成太阳能辐射被太阳能集热器捕获并通过集热装置的循环水泵储存在贮热水箱中，在集热器进出口处安装上温差探测器，并且由探测器来控制循环水泵，在进出口的温度差值大于一定值的时候，循环水泵自启动，进出口的温差小于一定值时，循环水泵结束工作。而太阳能热水系统出口的工作热水会给发生器中的氨水溶液提供热量，使其温度上升，当氨达到汽化状态点后，汽化的氨水溶液到达吸收器中，而发生器的氨水溶液变稀，氨蒸气通过节流阀在冷却器中向冷却水传递热量形成液态氨并流向蒸发器同时吸收冷媒水的热量迅速膨胀汽化，然后又来到吸收器并吸收了其中的氨水稀溶液导致氨水稀溶液的浓度升高，又溶液泵又回到发生器中，进行了一个完整的制冷过程，在此期间，因为冷媒水与液态氨进行换热失去热量从而使环境温度降低。为了提高装置的热效率，可以在系统中添加个换热器，让在发生器中高温且浓度低的溶液与在吸收器中被冷却的浓溶液进行换热，以此来升高流向发生器时浓溶液的温度。（1）太阳能热水系统太阳能集热系统安装在屋面在能够充分利用太阳能资源的前提下还能够有效降低夏季时太阳光照射屋面引起的传热冷负荷；集热器采用的是全玻璃的真空管，相比较平板集热器的话，热器有着较好的高温集热性能的优点。在集热器入口水的温度约为60℃、周围温度约为35℃、太阳辐射强度为80WM-2的运行情况下，其瞬时集热效率可达50%。同时为了降低热媒水的温度来提升集热效率，集热器的连接方案利用同规格集热器并联。（2）贮热水箱将太阳能热水系统出口的热水储存在贮热水箱中，为夏季工况的发生器提供热源热水和冬季工况为粮仓工作人员提供供暖热源热水。（3）氨水吸收式制冷机组主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分构成。图4-6氨水吸收式制冷系统部件组成（4）换热器生活用水以及供暖所用热水将通过换热器与制冷机组的冷凝器进行换热。（5）风机盘管部分风机盘管部分由表冷器以及送风风机组成，将变冷器放置在送风风机前；这样子组合的单元具有抗压，方便移动，噪音小的优点。5系统设计5.1系统概述由计算粮仓的总冷负荷可得所需的总负荷为Q0=213.05KW，考虑0.9共用系数，即213.05×0.9=191.75KW。结合负荷的变化图来看，负荷在90%左右运行的时间在整年中占据的比例较大，考虑到珠海冬季有可能需要少量制冷以及在粮仓不需要制冷的情况下给粮仓工作人员提供制冷量，加之粮仓并不是一直处于制冷状态以及机组运行的实际工况可能跟设计的工况有所偏差导致制冷量偏低，所以应该考虑冷量设计的安全余量，本次设计采用10%的余量。综合以上因素，采用3台20%+45%+45%组合的机组，提高机组运行的经济效益，同时在机组只有部分负荷的情况下，2台同型号的制冷机组在实际运行中效果比单台制冷机组要好。所以本次采用的是两台相同且制冷量为90kw的制冷机组以及一台40kw的制冷机组。5.2热力计算热力计算包括了设计工况下循环各状态参数状态点的确定、工质循环量的计算以及设备热负荷的计算，是制冷系统设计过程中重要的环节之一。5.2.1设计条件由系统概述可确定制冷系统的制冷量为90kw和40kw，热源为90℃，冷却水进水温度取32℃，制冷温度取-10℃5.2.2循环流程本次设计采用的是较为常用的单级氨水吸收式制冷机循环，包含发生器、精馏塔、冷凝器、过冷器、蒸发器、吸收器以及热熔液交换器等设备。图5-1氨水吸收式制冷循环热力计算流程图5-2氨水吸收式制冷循环h-ξ图5.2.3状态参数的确定（1）冷凝状态（点3）eq\o\ac(○,1)冷凝温度本设计中的冷却水是分别对吸收器。冷凝回流装置以及冷凝器进行冷却的，流动方式为并联。t3=tw3式中：teq\o\ac(○,2)进入冷凝器氨气浓度 本设计精馆塔顶氨气的浓度取0.998，即进入冷凝器氨气的浓度ξ2（2）发生终态（点12）eq\o\ac(○,1)发生终温：t12=th式中：t∆eq\o\ac(○,2)发生压力：P12=P4式中：

t（3）蒸发状态（点6、点7）eq\o\ac(○,1)蒸发终温：t7=t0-∆t式中：tteq\o\ac(○,2)蒸发初温：t6=∆t7-∆t式中：∆teq\o\ac(○,3)蒸发压力一般情况下，可以根据蒸发初始温度，再按纯氨的热力性质查得该饱和温度下的饱和压力，即为PE。(4）吸收终态（点9）eq\o\ac(○,1)吸收终温：t9=tw9-∆式中：t∆eq\o\ac(○,2)吸收压力：P9=P6-∆式中：∆eq\o\ac(○,3)放气范围∆ξ放气范围可按下式计算：∆ξ=ξ9-ξ12（5）溶液泵的出口状态（点10） 因理论计算中溶液泵的做功对液体值比基本没什么影响作用，因此认为点10的状态焓值、温度、浓度与点9状态相同，仅压力发生变化，其压力值为和点12相同。（6）溶液热交换器稀溶液出口状态（点13）稀溶液出溶液热交换器的温度：t13=t10式中：∆（7）吸收器入口处状态（点14）由节流作用，点13和点14焓值相等，浓度温度不变，点14压力等于吸收压力P（8）发生器进口状态（点11）eq\o\ac(○,1)溶液循环倍率：f=（ξ2eq\o\ac(○,2)浓溶液出溶液热交换器的焓值：h11=h10式中：

（9）发生开始状态（点1）由于浓溶液开始发生前经过提馏段，液体被加热。浓溶液液体开始发生时是发生压力下的饱和状态。因此查焓浓图得到点1的焓值和温度。（10）精馏塔顶状态（点2）精馏塔顶部浓度ξ2，压力P2,可以查文献[27]中第431页图7-9精熘塔顶氨气状态计算图可（11）过冷器出口状态（点5、点8）eq\o\ac(○,1)出过冷器氨气焓值：h8=vh式中：eq\o\ac(○,2)出过冷器氨气温度：t8=h7-h4c式中：ceq\o\ac(○,3)出过冷器氨液温度：点5温度可由下式确定：t5=t4式中：t5也可查（12）循环各点状态参数表表5-1各关键状态点汇总点号名称参数温度t（℃）压力P（Mpa）浓度ξ焓h（kJ/kg）l发生开始状态浓溶液121.51.580.304443.52发生器顶部视气52.51.580.99816803/4冷凝终了状态401.570.998537.645出过冷器氨液17l.570.998425.576节流后氨液.230.1670.998425.577出蒸发器氨气-200.1670.9981556.458出过冷器筑气200.1670.9981668.529吸收终态浓溶液370.1470.30454.3910溶液泵出口浓溶液371.580.30454.3911发生器进口浓溶液120.51.580.304439.2813换热器出口稀溶液421.580.181104.614进吸收器稀溶液420.1470.181104.6f循环倍率6.64∆ξ放气范围0.1235.2.4热平衡计算（1）回流冷凝器单位热负荷：qR=h式中：RR可按下式计算：R=ξ2-式中：η（2）发生器单位热负荷：qG=h2（3）吸收器单价热负荷：qA=h8（4）冷凝器单位热负荷：qC=h3（5）溶液热交换器单位热负荷：qT=0.95f考虑到溶液换热器的散热量，则溶液换热器热损失由下式确定：∆qT=0.55（6）过冷器单位热负荷：qK=h8（7）单位制冷量（蒸发器热负荷）：qE=h7（8）单位热负荷汇总：表5-2系统单位热负荷单位热负荷单位(kJ/kg）q2657.16q1142.36q1897.31q112.07q613.87q1130.88q2555.66（9）热平衡对1kg制冷剂氨，各设备吸热与放热应平衡:q吸热=qEq放热=式中：由以上公式得到：q因为q吸热=q放热，满足（10）理论热力系数：COP=qE/计算得出该设计系统的热力系数为0.426。5.2.5物料平衡计算（1）氨循环量G：G=Q0/式中： Q（2）浓溶液循环量G9：G9=f（3）稀溶液循环量G13：G13=f-1（4）回流量GR：G9=R∙G经过计算各循环量汇总如表2.3所示：表5-390KW系统循环量循环量名称计算结果(kg/h）氨循环量G300.90浓溶液循环量G91997.98稀溶液循环量G131697.08同流量GR66.30表5-440KW系统循环量循环量名称计算结果(kg/h）氨循环量G133.73浓溶液循环量G9888.00稀溶液循环量G13754.27同流量GR29.475.2.6设备热负荷设备热负荷：Q=q∙G式中：经过计算系统设备热负荷汇总见下表：表5-590KW系统设备热负荷热负荷名称单位（KW）QG发生器热负侚222.00Qc冷凝器热负荷95.40QA吸收器热负荷158.70QK过冷器热负莉9.30QR回流冷袄器热负荷51.30QE:蒸发器热负荷94.50Qr溶液换热器热负荷213.60表5-640KW系统设备热负荷热负荷名称单位（KW）QG发生器热负侚98.67Qc冷凝器热负荷42.40QA吸收器热负荷70.53QK过冷器热负莉4.13QR冷凝回流器热负荷22.80QE:蒸发器热负荷42.00Qr溶液换热器热负荷94.935.2.7冷却水量冷却水耗量：W=Q4.1868×1000×∆t×3600式中：由于采用并联系统，冷却水循坏总量按下式计算：W=WC+W式中：故计算得出eq\o\ac(○,1)90KW制冷量系统：冷凝器消耗冷却水量：WC=16.41m3吸收器消耗冷却水量WA=27.29m3冷凝回流器消耗冷却水量WR冷却水总循环量W=52.52m3eq\o\ac(○,2)40KW制冷量系统：冷凝器消耗冷却水量：WC=7.29m3吸收器消耗冷却水量WA=12.13m3冷凝回流器消耗冷却水量WR冷却水总循环量W=23.34m35.3设备计算5.3.1热质交换设备的计算由于蒸发器和发生器采用满液式加热的形式，故换热设备的计算主要集中在冷凝回流器、冷疑器、吸收器、过冷器和溶液换热器的计算。换热面积的计算公式：A=Q∆tm式中：∆tm∆tm=∆式中，下标1、2代表换热器进出口表5-790kw传热面积计算表设备名称计算公式形式经验换热系数W/(m理论换热面积（m2）实际换热面积（m2）冷凝回流器A卧式管壳23012.6014.10冷凝器A卧式管壳80025.5031.50吸收器A立式降膜50066.0075.00过冷器A套管式1003.313.92溶液换热器A套管式85018.0518.92表5-890kw传热面积计算表设备名称计算公式形式经验换热系数W/(m理论换热面积（m2）实际换热面积（m2）冷凝回流器A卧式管壳23012.6014.10冷凝器A卧式管壳80025.5031.50吸收器A立式降膜50066.0075.00过冷器A套管式1003.313.92溶液换热器A套管式85018.0518.92表中：冷却水出口温度。水损失系数，取5.3.2管路计算管路的计算按以下计算公式计算·D=4×V3600×π×v（式5-36式中：表5-990kw系统主要管路管径序号管路名称管内径管路l高压氨气管段148mm管路2自流高压钗液管段115mm管路3非自流高压氨液管段75mm管路4低斥氨气笘段148mm管路5泵前浓溶液管段148mm管路6泵后浓溶液管段115mm/90mm管路7稀溶液管段115mm表5-1040kw系统主要管路管径序号管路名称管内径管路l高压氨气管段64mm管路2自流高压钗液管段63mm管路3非自流高压氨液管段45mm管路4低斥氨气笘段64mm管路5泵前浓溶液管段64mm管路6泵后浓溶液管段63mm/54mm管路7稀溶液管段63mm5.3.3精馏塔设计（1）填料方式本次设计的精馏塔类型为填料式精馏塔，采取的填料方式是乱堆填料，填料材料采用8mm的θ表5-11θ外径×高堆积个数堆积重量比表面积理论板数空隙率mm个/m3kg/m3m2/m3n/m％2X237500000570150022-28933X314470000540133020-22934X410950000484134514.5-15.5935X55467000410102914-15946X6333300036191112-13958X813100002906756-796IOXIO6740002405405-697（2）塔径计算填料塔径可以根据下式计算D=4Vs式中：采用乱堆填料时，空塔气速为u=0.5-0.85u式中，uF为泛点气速度lguF式中：气相平均相对分子质量；MV=M液相平均相对分子质量；ML=M气相密度（按理想气体计算）：pL=M液相密度：pL=1/ξ（3）塔高计算eq\o\ac(○,1)填料层高度Z=nth(H.E.T.P)（式5-46）式中nth为理论塔板数；H.E.T.P为等板高度eq\o\ac(○,2)理论塔板数用图解法求得提馏段理论塔板数为6-8,本文选8。实际填料高度安全系数为1.2,填料层总高为=1.5m。5.3.4设备布置（1）布置原则：（2）设备模型制冷机组各设备的三维图如5-3所示：图5-3a吸收器图5-3b储液槽图5-3c精馏塔图5-3d蒸发器图5-3e过冷器图5-3f溶液泵图5-3g冷凝回流器图5-3h冷凝器图5-3i溶液交换器（3）实际布置图5-3制冷机组实际布置图5.3.5设备选型表5-12冷水机参数制冷量Kw冷冻水进出口温度冷却水进出口温度工作热水进出口温度热水接管DN配电量Kw进出进出进出90127323790801000.890127323790801000.84012732379080800.55.4太阳能热水系统设计5.4.1设计参数确定（1）太阳能保证率由上述珠海市最近30年里太阳能辐射分析数据可知太阳能保证率为45%,年平均日太阳辐射为14.05MJ/m。（2）初始水忽略第一次循环水的温度，取一次循环后循环水的温度，即制冷机组工作热水出口温度80℃；考虑工作热水的热量损失，取10℃的热损失量，确定热水系统的热水系统的初始水温度为75℃。（3）循环水流量G=Qctg-th×3600（式5-式中：c由上述公式以及相关参数计算得循环水流量：G=16486.74kg/h日平均用水量：Q5.4.2集热器选择表5-3各类集热器对比表类型平板太阳能集热器全玻璃真空管太阳能集热器U型管全玻璃真空管集热器小热管集热器大热管集热器CPC热管式真空管集热器效率15%60%30%37%60%60%承压性能承压不承压承压承压承压承压可靠性易结冰易破碎泄露易过热可靠可靠可靠管理方便性需配合备用设备补充泄露的防冻液需更换需配合备用设备补充泄露的防冻液方便方便易于安装、维修防冻液需花费较大成本防冻液需花费较大成本系统成本低低较高较高最高较高因为平板太阳能集热器在60℃以上运行的话，集热效率会大幅度下降；再考虑工作热水所需要温度较高，需要较高的集热效率，综合系统成本的情况下，本系统采用全玻璃真空管太阳能集热器。全玻璃真空管的热损系数都低于0.9W/(m∙℃），相比较平板集热器要低得多。所以空晒的情况下，全玻璃真空管温度也高于200℃集热器入口的冷水。全玻璃真空管在中、高温区域具有较高的集热效率。5.4.3集热面积计算Ac=Q式中：tC太阳能集热面积确定AC=131893.92×4.18×(90-70）×0.45/(14050×0.55=755.42m25.4.4贮热水箱容积计算Vrx=qrjd式中：因为该太阳能热水系统是为氨水吸收式制冷系统提供热源，工作热水是在贮热水箱中反复循环的，考虑到太阳能并不是持续的，需要保证没有太阳时也可以在2个小时内稳定为制冷系统提供工作热水。因此贮热水箱的容积为：V=1/4×80×755.42=15108.4L5.4.5循环泵流量扬程计算（1）循环泵流量qx=qgz•式中：循环泵流量qx=0.015×755.42=11.33（2）循环泵扬程HX=hjx+hj式中：循环泵扬程HX=1+1+3+5.4.6太阳能热水系统工作原理太阳能集热器由太阳能、热泵辅助加热系统由太阳能集热器、贮热水箱、热泵辅助加热系统，辅助加热系统四个部分构成:太阳能集热器:集热器吸收太阳辐射，将光能转化成热能传递给冷水；贮热水箱：加热后的热源水贮存在箱内，并对其进行保温，最长保温时间为3天，水箱的内胆是不锈例的，中层采用聚胺脂发泡保湿，最外层是外売;热泵辅助加热系统:在阴天，没有充裕光照的情况下辅助加热；eq\o\ac(○,1)晴天的时候，当贮热水箱中的冷水利用集热器吸收太阳辐射产生的热量将水温提升到100°C时，制冷机组工作热水在降温加压后重新回到集热器中，而集热器中加热好的热源水因为压力流到贮热水箱中。在集热器的冷水补充完成后，位于出口的温感探测器探测到水温低于90°C，电磁阀门立马关闭，集热器吸收太阳辐射并转化成热能传递给冷水，几分钟后，当冷水再次沸腾的时候，电磁门会再次打开，加热好的热源水再次流向贮热水箱，周而复返，直至贮热水箱中的热源水满了才结束工作。eq\o\ac(○,2)贮热水箱的水满了之后，集热器的进口电磁阀门会关闭，如果还有光照的话为提高太阳能利用率，贮热水箱的循环泵会自动启动并将水箱中的热源水进行循环加热，当再次沸腾时，就结束加热工作。eq\o\ac(○,3)在太阳光照不充裕的情况下，能源辅助系统-热泵系统就会自行启动，为了能够充分的使用太阳能资源，减少电能的使用，设立了多段定时的水位监测探头，只有当贮热水箱中储存的热水在热泵提供热水最短时间内不足以供应氨水吸收式制冷机组，影响到制冷机组的不间断的运行时才会启动辅助加热系统，继续给贮热水箱供应热源水，当贮热水箱满了，由于系统会自动测贮热水箱的水位，热泵系统就会结束工作。可以看出，系统在规定的时间段内去探测贮热水箱内的热源水水位，当水位没有达到规定水位，会影响到制冷机组的工作，才会自行启动热泵加热系统即当光照不充足的时候，相反则只会利用太阳能集热系统加热，这样有利于最大限度的利用太阳能资源。图5-1太阳能热水系统5.4.7设备选型（1）集热器选型选用金属玻璃封接的热管真空管太阳能集热器，型号为GTZ-H50BC18,每组集热器由直径58mm、长度1800mm的50支热管真空管构成，每组集热器的集热面积为12m2，G共需要64组。集热器的结构如图所示：图5-2全玻璃真空管（2）贮热水箱选型为防止贮热水箱出现问题导致太阳能热水系统瘫痪以及调节加热调节集热器加热的水量，本次设计选用两台同一型号的贮热水箱串联使用。根据计算的贮热水箱容积，可以计算出工作热水的体积为1.51T,选用广州集鑫的不锈钢保温水箱，型号为JXR-2800/(F）。具体参数:表5-8：表5-8广州集鑫JXR-0800/(F）参数规格（mm）内/外直径（mm）内/外板厚（mm）桶身长度（mm）保温层厚（mm）8T2000/21501.2/0.8267070（3）循环水泵选型根据计算的循环水泵流量进行换算得qx=40.79表5-9ISG80-12立式循环水泵参数型号流量(m3/h）扬程m电机功率（kw）转速（r/min）效率(%）气蚀余量(m）ISG80-1244.8102.22900713.05.4.8太阳能集热器安装结合粮仓屋面现状，将集热器分成四排，每排16组，每排分成4个串联模块共24个串联模块，单个串联模块的集热面积为72m2，将每个串联模块之间进行并联连接。因为珠海纬度为21°48′-22°27′，所以集热器的倾斜角度为30度，排与排之间的集热器距离2米，集热器直接布置在粮仓的屋面，利用混凝土支墩作为基础以及采用40角钢和方管作为支架，将集热器用螺栓与支架联接到一起。太阳能集热系统管道采用无缝钢管焊接连接，管道防腐后做50mm厚保温层。5.5冷却水系统设计5.5.1冷却水量根据计算结果可知90kw的制冷机组所需要的冷却水量为52.52m3/h；40kw的制冷机组所需要的冷却水量为23.34m3/h，由于系统是由两台90kw的制冷机组以及一台40kw的制冷机组构成，当系统满功率运行时，系统所需要的冷却水量W=128.38m3/h。5.5.1冷却水泵因为制冷系统大多数情况并不是满负荷运行的，所以冷却水量需求打大多数情况并没有那么多，同时为了防止水泵损坏导致冷却水系统瘫痪。因此设计了一主一备相同型号的的冷却水泵，抽水量为冷却水系统的50%。参考选择冷却水管管径：表5-10冷却水管速算表冷吨1.4~2.92.9~5.25.2~8.38.3~15.415.4~3030~4848~100100~179179~250250~324管径英寸11/411/2221/234568（1）冷却水泵流量的确定冷却水泵的流量应为冷水机组冷却水量的1.1倍。单台水泵流量为W=128.38（2）冷却水泵扬程的确定冷却水泵的扬程可按下式进行计算：H=1式中：PZP作估算时，管路中管件局部损失可取5mH2O；沿程损失可取每100米管长约为6mH2O。若冷却水系统供、回水管长为L（mH=5.5.3设备选型（1）有计算结果选择上海统源的循环泵TD100-17G/2，具体参数如表5-11：表5-11冷却塔循环泵样本参数泵型号额定流量Q[m3/h]额定扬程H[m]转速

n[r/min]配用功率P[kW]3×380VTD100-17G/2801729005.5（2）由计算结果进行选择贝泰制冷的闭式冷却塔FBNL-200，具体样本参数如表5-12：表5-12冷却塔样本参数设计温度条件入口设计冷却能力37风机系统喷淋系统配管尺寸出口32湿球28功率台数风量功率台数流量进水补水排污型号Kcal/hm3/hKW台m3/hKW台m3/hmmmmmmFBNL-200660001361.5424.62.214415040255.5末端设备末端采用粮仓专用风机盘管，能够有效解决储藏谷物类产生大量的粉尘堵塞风口以及冷凝水等问题。根据制冷量和新风量选择4台型号相同的风机盘管。具体参数如表5-13：表5-12风机盘管样本参数型号制冷量（KW）风量（m3/h）射程（m）出风口直径（mm）回风口直径（mm）电源VZYLGN-55552800304504503805.6辅助热源设计特殊天气条件下，如长时间的雨雪天气环境下，空气源热泵机组可提供热水系统所需要的热量，对水箱进行加热，这种环境下太阳能则处于待机模式。表5-13各类辅助热源比较热源类型每吨热水能源成本（元）优点缺点燃气20.84能源成本较低近期供应与长期价格风险较高电加热29.26布置灵活，易于建筑结合能源成本高因为工作热水需求量比较多，采用电加热的成本较高；而燃气的安全性较低。所以本设计采用较为环保的空气源热泵作为热水系统的辅助热源。根据负荷量选择5台双志RSV-40K/S复叠式高温热泵热水机，参数如下表：表5-14超高温空气能热泵参数参数单位数值适用电源V/Hz380v/50Hz额定制热量KW12.6COPKW3.2热水范围℃30-90℃机组尺寸mm1300*780*18406经济性分析太阳能集热器利用太阳辐射产生热量加热工作热水，作为制冷机组的热源。当制冷量为220kw，设计蒸发温度为-25℃、COP为65%时，根据机组的制冷量，平均1kw制冷量设备价格在4000元，所以氨水吸收式制冷机组的费用是88万元。而机械压缩平均1kw制冷量设备价格在2000元，氨水制冷机组的费用是压缩制冷机组的一倍，在机组投资上氨水吸收式制冷机组要比压缩式制冷机组的费用高44万。加之太阳能热水系统每吨热水价格约为15000/t。热水系统投资费用为24万元，设计系统共投资112万元[5]。220kw的制冷机组的蒸发温度为-25℃、COP为160%时，需要配套一个160kw的电机，机组的运行时间按照一天十八个钟，那么一天就需要2880度电，按照0.8元/度的电费，每日电费的花费为2304元。如果每年机组的运行时间为270天，一年下来机组运行产生的电费约为63万元。压缩制冷机组年维护、保养费按机组价格的10%计，为4.4万元，总计年运行费用为73.52万元。氨水吸收式制冷机组耗电量仅为压缩制冷的12%，在使用寿命期内基本上不需要保养和维修。氨水吸收式制冷机组年运行费为7.5万元，比压缩制冷少支付运行费66.02万元。如果将两者的电费和维修费用的差值作为每年氨水吸收式制冷机组的盈利。那经济效益可按以下计算：超额投资回收年限为112/66.02=1.7=20（月）参考文献[1]杨思文.氨水吸收式制冷机的基础理论和设计之七——性能与流程[J].流体工程,1990(3):56-63.[2]王瑾.太阳能光伏电池的发展趋势及产业化[J].安徽师范大学学报:自然科学版,2013(05):453-457.[3]沈义.我国太阳能的空间分布及地区开发利用综合潜力评价[D].兰州大学,2014.[4]许金花,徐艳琴.珠海地区太阳能资源特征分析[J].建筑节能,2016(7):26-28.[5]孙亚林.CPC为热源驱动的太阳能吸收式制冷系统的性能分析[D].山东大学,2012.[6]赵荣义.空气调节(第四版)[M].中国建筑工业出版社,2009.[7]方修睦,赵加宁,张德宇.高层建筑供暖通风与空调设计[M].黑龙江科学技术出版社,2003.[8]马最良,姚杨.民用建筑空调设计[M].化学工业出版社,2015.[9]冯永芳.实用通风空调风道计算法[M].中国建筑工业出版社,1995.[10]吴业正.制冷原理及设备:第3版[M].西安交通大学出版社,2010.[11]建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册第二版[M].中国建筑工业出版社,2002.[12]朱颖心.建筑环境学(第3版)[M].中国建筑工业出版社,2010.[13]张红亚,王造奇.流体力学(第二版)[M].安徽科学技术出版社,2008.[14]徐伟,王国复,张时聪,等.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736－2012[J].建设科技,2015,000(010):31-32.[15]张耀良,陈晓文.《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002内容简介[J].施工技术,2002(02):43-45.[16]李树林,南晓红,李夏莉.制冷机辅助设备[M].科学出版社,1999.[17]刘玉成.换热器工艺设计[M].中国石化出版社,2015.[18]钱颂文.换热器设计手册[M].化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心,2002.[19]金若水.现代化学原理．上册[M].高等教育出版社,2003.[20]朱冬生.换热器技术及进展[M].中国石化出版社,2008.[21]余宁.热工学与换热器[M].中国建筑工业出版社,2001.[22]史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].东南大学出版社,2014.[23]杨世铭,陶文铨.传热学(第4版).高等教育出版社,2006.[24]陆亚俊.暖通空调（第二版）[M].中国建筑工业出版,2007.谢辞四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。感谢我的指导老师饶老师，我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！同时也感谢大学期间的授课以及辅导员，是你们给我营造了美好的大学时光，最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。附录附录Ⅰ设计图纸粮仓平面结构图4张附录ⅡABSORPTIONREFRIGERATIONINTRODUCTIONTheabsorptioncycleisaprocessbywhichrefrigerationeffectisproducedthroughtheuseoftwofluidsandsomequantityofheatinput,ratherthanelectricalinputasinthemorefamiliarvaporcompressioncycle.Bothvaporcompressionandabsorptionrefrigerationcyclesaccomplishtheremovalofheatthroughtheevaporationofarefrigerantatalowpressureandtherejectionofheatthroughthecondensationoftherefrigerantatahigherpressure.Themethodofcreatingthepressuredifferenceandcirculatingtherefrigerantistheprimarydifferencebetweenthetwocycles.Thevaporcompressioncycleemploysamechanicalcompressortocreatethepressuredifferencesnecessarytocirculatetherefrigerant.Intheabsorptionsystem,asecondaryfluidorabsorbentisusedtocirculatetherefrigerant.Becausethetemperaturerequirementsforthecyclefallintothelow-to-moderatetemperaturerange,andthereissignificantpotentialforelectricalenergysavings,absorptionwouldseemtobeagoodprospectforgeothermalapplication.Absorptionmachinesarecommerciallyavailabletodayintwobasicconfigurations.Forapplicationsabove32°F(primarilyairconditioning),thecycleuseslithiumbromideastheabsorbentandwaterastherefrigerant.Forapplicationsbelow32°F,anammonia/watercycleisemployedwithammoniaastherefrigerantandwaterastheabsorbent.LITHIUMBROMIDE/WATERCYCLEMACHINESFgure1showsadiagramofatypicallithiumbromide/watermachine(LiBr/H2O).Theprocessoccursintwovesselsorshells.Theuppershellcontainsthegeneratorandcondenser;thelowershell,theabsorberandevaporator.HeatsuppliedinthegeneratorsectionisaddedtoasolutionofLiBr/H2O.Thisheatcausestherefrigerant,inthiscasewater,tobeboiledoutofthesolutioninadistillationprocess.Thewatervaporthatresultspassesintothecondensersectionwhereacoolingmediumisusedtocondensethevaporbacktoaliquidstate.Thewaterthenflowsdowntotheevaporatorsectionwhereitpassesovertubescontainingthefluidtobecooled.Bymaintainingaverylowpressureintheabsorber-evaporatorshell,thewaterboilsataverylowtemperature.Thisboilingcausesthewatertoabsorbheatfromthemediumtobecooled,thus,loweringitstemperature.EvaporatedwaterthenpassesintotheabsorbersectionwhereitismixedwithaLiBr/H2Osolutionthatisverylowinwatercontent.Thisstrongsolution(stronginLiBr)tendstoabsorbthevaporfromtheevaporatorsectiontoformaweakersolution.Thisistheabsorptionprocessthatgivesthecycleitsname.Theweaksolutionisthenpumpedtothegeneratorsectiontorepeatt