氨水制冷及冰蓄冷

关于氨水制冷及冰蓄冷第一节

氨水吸收式制冷机一、原理：制冷原理与溴化锂吸收式制冷相同，氨为制冷剂，水为吸收剂；氨水溶液常温时能强烈地吸收氨蒸汽，而在高温下又可以将氨蒸汽释放出来；与溴化锂吸收式制冷的区别：①发生器发生出来的氨蒸汽会含有较多的水份，因此必须设置精馏装置；②氨作制冷剂制取0℃以下的低温。第2页,共34页，2024年2月25日，星期天二、氨水溶液的性质1、氨与水能以任意比例完全互溶；2、氨水溶液对有色金属有腐蚀作用（磷青铜除外），因此氨水系统禁用铜及铜合金；3、密度随浓度增大而减小；第3页,共34页，2024年2月25日，星期天4、比热变化见下图：第4页,共34页，2024年2月25日，星期天5、导热率变化见下图：第5页,共34页，2024年2月25日，星期天6、粘度变化见下图：第6页,共34页，2024年2月25日，星期天三、氨水焓浓图①上半部分为气态区，下半部分为液态区，中间是湿蒸汽区，②为了求的温度，给出了一组辅助线；第7页,共34页，2024年2月25日，星期天三、精馏原理1、T2温度时A组分：在液相摩尔分数x2，汽相分数y2；2、T1温度时A组分：在液相摩尔分数x1，汽相分数y1，有y1>y2；3、将T2温度下的饱和蒸汽引出冷凝，会使得冷凝液A组分含量大于T1温度下的饱和溶液中A组分含量；4、反之，将T1温度下的液加热至T2温度，蒸汽中的B组分含量会从（1－y1）增加到（1－y2）。第8页,共34页，2024年2月25日，星期天第9页,共34页，2024年2月25日，星期天5、设原始溶液中，A组分摩尔分数为x，当温度为T4时达到饱和，此时A组分在液相中摩尔组分x4，汽相组分y4；6、将引出汽加以冷却，温度为T3、T2、T1时，汽相中A组分比例升高为y3，y2、y1；（温度越低，易挥发组分因其沸点低比例越高）7、将引出的液体加热，温度为T5、T6时，液相中A组分比例降低为x5、x6，伴随着A组份降低必然是B组分比例的升高。8、经过反复蒸发和冷凝，使蒸汽沿汽相线下降，最后得到很纯的A组分，使液体沿液相线上升，最后得到很纯的B组分，这就是精馏的实质。第10页,共34页，2024年2月25日，星期天四、精馏装置①精馏操作是在精馏塔内完成的，精馏塔是直立圆形塔体；②塔内装一层层的塔板或填料；③塔板上有许多小孔，下层塔板蒸汽可以通过塔板小孔上升，而本层液体可以通过小孔下降到下层。④通常液体会通过塔体中间某一适当位置进入塔体，将进料层板称为加料板，加料板以上塔断称为精馏段，加料板以下塔断称为提馏段。第11页,共34页，2024年2月25日，星期天第12页,共34页，2024年2月25日，星期天五、单级氨水吸收式制冷循环1、精馏装置：将精馏装置中的全凝器和再沸器和塔体做成一体，构成精馏塔，并且由发生器取代再沸器，并将全凝器叫做回流冷凝器。2、精馏流程：①浓溶液由提馏段b进入精馏塔，与精馏段c流下的溶液一起沿提馏段流至发生器a，在此过程中与从发生器蒸发出来的蒸汽进行热质交换，使得溶液逐渐变稀，而上升的蒸汽浓度逐渐变浓。②产生的氨气继续上升到精馏段c，与来自回流冷凝器d的回流液进行热质交换，浓度进一步提高，同时回流液浓度逐渐降低。

第13页,共34页，2024年2月25日，星期天第14页,共34页，2024年2月25日，星期天3、制冷循环及在焓浓图表示①发生、精馏过程：1a点：进入精馏塔的初始状态点，处于过冷状态；1点：溶液在塔内被加热达到的饱和状态点；2点：发生终了的稀溶液状态点；1”点：与溶液饱和状态点1相平衡的汽相状态点；5’’点：塔顶排出的蒸汽状态点。1”－5’’表示蒸汽在精馏段进一步提纯的过程。第15页,共34页，2024年2月25日，星期天②冷凝和节流过程：6点：从塔顶排出的蒸汽（5’’点）在等压等浓度下冷凝成液体6点；7点：液氨经节流压力下降，形成处于蒸发压力下的湿蒸汽7点；其液相点7’和汽相点7’’可以采用三角形试凑法得到。（6、7两点焓浓均相等，位置不变）③蒸发过程：8点：蒸发器蒸发出来的氨状态点8（可能是湿蒸汽、饱和蒸汽甚至是过热蒸汽，取决于被冷却物体的需求温度），蒸发过程浓度不变。若8点为湿蒸汽，其汽相点和液相点分别为8’和8’’。第16页,共34页，2024年2月25日，星期天第17页,共34页，2024年2月25日，星期天④吸收过程：3点：稀溶液状态点；4点：吸收完成后的浓溶液状态点；3－4：吸收过程。⑤溶液泵输送溶液过程：系统图中4点溶液经泵做功后达到4a点，但是由于焓差很小，焓浓图中认为两点重合。⑥溶液热交换过程：2－2a：稀溶液在溶液热交换器的被冷却过程；4a－1a：浓溶液在溶液热交换器的被加热过程。2a点经过节流为3点进入吸收器，(2a与3点重合)。第18页,共34页，2024年2月25日，星期天六、单级氨水吸收式制冷的热力计算①发生、精馏过程：精馏塔内物料衡算：精馏塔内热平衡：发生器的热负荷：②冷凝、过冷、节流过程：过冷器热负荷：③蒸发过程：第19页,共34页，2024年2月25日，星期天④吸收过程：⑤溶液泵输送溶液过程：⑥溶液热交换过程：⑦循环热力计算：第20页,共34页，2024年2月25日，星期天第二节扩散－吸收式制冷一、系统特点：①循环中除了制冷剂－氨、吸收剂－水之外还加入了扩散剂－氢作为辅助工质；②整个系统处于同一压力下，利用氢气的扩散作用省略了节流过程，不设任何阀门；③利用热虹吸原理输送溶液，不设机械泵。④结构简单，无任何运动机械，无噪声，寿命长；⑤虽然热力系数较低，为0.3～0.5；但可以采用余热废热等多种热源，具有较好的前景。第21页,共34页，2024年2月25日，星期天第22页,共34页，2024年2月25日，星期天二、扩散－吸收式循环①发生、精馏过程：从储液器流出的浓氨水在溶液热交换器被加热后，通过热虹吸泵输送至发生器；溶液在发生器中被再次加热，产生的氨蒸汽上升到精馏器，最后较纯的氨蒸汽进入冷凝器；而发生中产生的稀溶液借助于发生器和吸收器之间的高度差经过溶液热交换器进入吸收器。②氨蒸汽在冷凝器依靠空气自然对流冷却冷凝。③从冷凝器来的氨液以及一股来自吸收器的氨氢混合气体均从蒸发器上部进入，使蒸发器内充满氨氢混合物。虽然蒸发器总压等于冷凝器压力，但是氨蒸汽的分压力减小，氨液蒸发，实现制冷。第23页,共34页，2024年2月25日，星期天④从蒸发器底部流出的氨浓度很高的混合气体经过气体热交换器进入储液器的上部空间，然后沿着吸收器管道向上流动，其中的氨气逐渐被从上而下流动的稀溶液吸收，吸收热被管外自然对流空气带走。稀溶液吸收氨气后变成浓溶液进入储液器中。而混合气体中随着氨气量减小，密度逐渐减小，向上浮力加大，使得混合气体流出吸收器，这股气体在气体热交换器中冷却后进入蒸发器。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天一、蓄冷技术概念①定义：将制冷机制取的冷量以显热或者潜热的方式予以储存，在需要的时候再将其释放出来的一种技术。②意义：可使空调系统的高峰用电负荷与其他用户的高峰用电负荷错开，从而对电力负荷实施“移峰填谷”，缓解电力紧张局面。二、蓄冷技术分类①按照蓄冷原理分类：显热蓄冷、潜热蓄冷和化学蓄冷；②按照持续时间分类：昼夜蓄冷、季节性蓄冷；③按照蓄冷材料分类：水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷；④按照蓄冷策略分类：分量蓄冷策略、全量蓄冷策略。第三节空调用蓄冷技术第25页,共34页，2024年2月25日，星期天第26页,共34页，2024年2月25日，星期天三、水蓄冷1、定义：水蓄冷就是利用水的显热来储存冷量的，水经冷水机组冷却后储存于蓄冷罐中用于次日的冷负荷供应。2、方式：水蓄冷方式概括为四种：自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。①自然分层蓄冷：水的密度与其温度密切相关，依靠密度大的水会自然聚集在蓄冷罐的下部，形成高密度水层。具体来说，温度为4℃～6℃的冷水聚集在蓄冷罐底部，而10℃～18℃的空调回水自然聚集在蓄冷罐上部，实现冷热水的自然分层。第27页,共34页，2024年2月25日，星期天②多罐式蓄冷：将冷水和热水分别储存在不同的蓄冷罐中，并保证在蓄冷和释冷开始时有一个罐是空的。利用空罐实现冷热水的分离，从而保证送至符合的冷水温度不变。③迷宫式蓄冷：采用隔板将大水槽分成许多个小单元格，按水流设计路线依次流过每个单元格。在蓄冷和释冷过程中，水交替地从顶部或底部进入单元格。④隔膜阀蓄冷：在蓄冷罐中部安装一个活动的柔性隔膜或可移动刚性隔板，将蓄冷罐分成冷热水两个存储空间。第28页,共34页，2024年2月25日，星期天四、冰蓄冷1、分类：制冰方法有静态制冰和动态制冰；制冷系统构成有直接蒸发式和简介冷媒式。①静态制冰：冰的制备和融化在同一位置进行，蓄冰设备和制冰部件为一体结构。具体形式有冰盘管式、完全冻结式、密封件蓄冰。②动态制冰：冰的制备和储存不在同一位置，制冰机和蓄冰槽相对独立。③直接蒸发式：将制冷系统的蒸发器直接用作制冰元件。如盘管外制冰、制冰滑落式等。④间接冷媒式：用载冷剂制冰。第29页,共34页，2024年2月25日，星期天2、具体方式：①冰盘式直接蒸发式冰蓄冷：蓄冰时盘管内制冷剂蒸发，盘管外逐渐结冰；释冷时将空调回水送入蓄冰槽，与冰直接接触。②完全冷冻式间接冰蓄冷：制冰时，制冷机制出冷量全部用于冷却载冷剂（25％乙二醇），载冷剂走管内，管外结冰，使蓄冰罐的水完全冻结；释冷时空调回水走管内，使管外冰融化。③制冰滑落式冰蓄冷：属于动态制冰方式，将水喷淋在蒸发器管外逐渐结冰，当冰层达到一定厚度，将其除下存储。第30页,共34页，2024年2月25日，星期天第31页,共34页，2024年2月25日，星期天④密封件式冰蓄冷：将密封件装水置于蓄冰槽内，在载冷剂作用下，密封件内结成冰球。密封件多采用聚乙烯材料制成，内部装水及冰的成核剂，形状有圆球形、哑铃型、长方块形，为了强化传热内加金属蕊芯（又有单蕊芯冰球和双蕊芯冰球）。⑤冰晶式冰蓄冷：采用特殊的制冷机组，将低浓度载冷剂溶液（乙二醇）冷却至冰点以下，使其成为细