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1、吸收式制冷课件第1页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理压缩机节流装置蒸发器冷凝器P蒸蒸气气压压缩缩式式制制冷冷的的基基本本原原理理第2页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理一、吸收式制冷的基本原理低压制冷剂低压制冷剂(气液共存气液共存)利用热源使溶液中利用热源使溶液中的制冷剂气化的制冷剂气化利用浓溶液吸收利用浓溶液吸收制冷剂蒸气制冷剂蒸气冷凝器冷凝器节流阀节流阀吸收器吸收器发生器发生器第3页，共30页，编辑于2022年，星期五1、吸收式制冷循环第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制
2、冷的基本原理膨胀阀蒸发器冷凝器发生器吸收器泵节流装置相当于一个压缩机相当于一个压缩机制冷剂循环制冷剂循环 逆循环逆循环吸收剂循环吸收剂循环 正循环正循环第4页，共30页，编辑于2022年，星期五2、吸收式制冷机的构成膨膨胀胀阀阀蒸蒸发发器器冷冷凝凝器器发发生生器器吸吸收收器器溶溶液液泵泵节节流流装装置置与蒸气压缩式制冷与蒸气压缩式制冷系统完全相同系统完全相同相当于相当于“热力压缩机热力压缩机”吸收器相当于吸气侧吸收器相当于吸气侧发生器相当于压出侧发生器相当于压出侧第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理第5页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸
3、收式制冷的基本原理3、制冷剂吸收剂溶液 在吸收器中，吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的溶液称之为制冷剂吸收剂溶液。(也称之为制冷剂吸收剂工质对制冷剂吸收剂工质对)在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，吸收剂溶液吸收剂溶液与制冷剂吸制冷剂吸收剂溶液收剂溶液的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。常用的制冷剂吸收剂工质对：水溴化锂 水氯化锂 氨水第6页，共30页，编辑于2022年，星期五一、吸收式制冷机的热力系数1、吸收式制冷机热力系数热力系数的定义 吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即：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 式中：0吸收式制冷机所制取的制冷
4、量；k吸收式制冷机所消耗的热量。2、吸收式制冷机热力系数分析(1)吸收式制冷系统与外界的能量交换第7页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 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系统与外界的能量交换吸收式制冷系统与外界的能量交换根据热力学第一定律：吸收器吸收器冷凝器冷凝器假设：该吸收式制冷循环是可逆的；发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量。则：发生器热媒引起的熵增为：第8页，共30页，编辑于2022年，星期五蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：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周围环境引起的熵增为：由热力学第二定律可知：系统引起外界总熵的
5、变化应大于或等于零，即：第9页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理将能量平衡方城代入上式，有：若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：则吸收式制冷机的最大热力系数max为：第10页，共30页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理 可见：吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在Tg与Te之间的卡诺循环的热效率卡诺循环的热效率与工作在T0和Te 之间的逆卡诺循环的制冷系数逆卡诺循环的制冷系数的乘积。最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的升高而增大。因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡
6、诺循环与逆卡诺循环构成的联合循环联合循环，如右图所示。故吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比，只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热力系数是相同的。可逆吸收式制冷循环可逆吸收式制冷循环 压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制冷机的热力系数相比。第11页，共30页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 二元溶液的特性二元溶液的特性第12页，共30页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 二元溶液的特性二元溶液的特性 在吸收式制冷循环中，制冷剂吸收剂工质对(二元混合物)的特性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。对于吸收式制冷机通常规定：溴化锂水溶液
7、的浓度指溶液中溴化锂的质量浓度溴化锂的质量浓度；(在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。)氨水溶液的浓度指溶液中氨的质量浓度氨的质量浓度。(在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。)第13页，共30页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 二元溶液的特性二元溶液的特性一、溴化锂水溶液的特性 溴化锂水溶液是目前空调用吸收式制冷机空调用吸收式制冷机采用的工质对。溴化锂的性质：无水溴化锂为无色粒状结晶物，性质和食盐相似，化学稳定性好，在大气中不变质、分解、挥发。无毒，对皮肤无刺激。通常固体溴化锂含一个或两个结晶水。溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀性。溴化锂的沸点比水高很多，溴化锂水溶液发生沸腾时只有水汽化
8、，生成纯制冷剂，故不需设蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高。其主要弱点在于以水为制冷剂，蒸发温度不能太低蒸发温度不能太低。并且系统对真空度要求较高真空度要求较高。第14页，共30页，编辑于2022年，星期五(一)、溴化锂水溶液的压力饱和温度图第二节第二节 二元溶液的特性二元溶液的特性溴化锂水溶液蒸汽压图溴化锂水溶液蒸汽压图纯水的压力饱和温度关系纯水的压力饱和温度关系结晶线结晶线 溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知：一定温度下溶液的水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分压力越低：结晶线表明在不同温度下的饱和浓度。温度越低，饱和浓度也越低。溴化
9、锂溶液的浓度过高或溶液温度过低均易形成结晶。(机组运行时应防止发生结晶机组运行时应防止发生结晶)第15页，共30页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 二元溶液的特性二元溶液的特性(二)、溴化锂水溶液的比焓浓度图饱和液态和过冷液态的比焓在h图上可根据等温线和等浓度线的交点确定。在溴化锂溶液的h图上只有液相区，气态为纯水蒸汽，集中在0的纵轴上。由于平衡时气液同温度，可通过某等压辅等压辅助线助线和等焓线交点确定。当压力较低压力较低时，压力对液体的比焓和混对液体的比焓和混合热的影响很小合热的影响很小，可认为溶液的比焓只是温度和浓度的函数。溴溴化化锂锂水水溶溶液液的的比比焓焓浓浓度度图图等温液线等温
10、液线等压饱和液液线等压饱和液液线第16页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机第17页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机的优点(1)不需要设置蒸汽精馏设备蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高；(2)可以利用各种热能驱动，节约大量用电；(3)结构简单，运动部件少，安全可靠；(4)对环境和大气臭氧层无害。目前，溴化锂吸收式制冷机发展迅速，在大型空调制冷系统大型空调制冷系统和低品位热能利低品位热能利用用方面占有重要地位。第18页，共30页，编辑于2022年，星期五第
11、三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机一、单效溴化锂吸收式制冷理论循环1、单效溴化锂吸收式制冷机的流程(见flash)单效溴化锂吸收式制冷机的流程单效溴化锂吸收式制冷机的流程第19页，共30页，编辑于2022年，星期五2、单效溴化锂吸收式制冷机理论循环第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机h图上图上溴化锂吸收式制冷机理论循环溴化锂吸收式制冷机理论循环 12：泵的加压过程，来自吸收器的稀溶液由压力P0下的饱和液变为压力Pk下的过冷液，浓度不变，温度近似不变，点1与点2基本重合。23：过冷的稀溶液在预热器中的预热，浓度不变，温度升高。34：稀溶液在发生器中的加
12、热过程，其中33g过冷稀溶液变为饱和液的过程；3g4为稀溶液在等压Pk下沸腾气化变为浓溶液的过程。发生器排出的蒸汽可认为是与沸腾过程溶液的平均状态相与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水蒸气平衡的水蒸气(状态7的过热水蒸汽)第20页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机h图上图上溴化锂吸收式制冷机理论循环溴化锂吸收式制冷机理论循环 78：为冷剂水蒸气在冷凝器中的冷凝过程，压力为Pk。89：为冷剂水的节流过程，压力由Pk变为P0下的湿蒸气，状态9的湿蒸气为由状态9的饱和水与状态9的饱和水蒸气组成。910：为状态9的湿蒸汽在蒸发器内吸热气化至状态
13、10的饱和水蒸汽过程，其压力为P0。45：为浓溶液在热交换器中的预冷过程，即由压力为Pk的饱和液变为过冷液。56：浓溶液的节流过程，将压力为Pk的过冷液变为压力P0下的湿蒸汽。第21页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机h图上图上溴化锂吸收式制冷机理论循环溴化锂吸收式制冷机理论循环 61：为浓溶液在吸收器中吸收过程，其中66a为浓溶液由湿蒸气变为饱和液状态，6a1为状态为6a的饱和液在压力P0下与状态10的冷剂水蒸汽放热混合为稀溶液的过程。3、理想溴化锂吸收式制冷循环的热 力系数(1)决定吸收式制冷循环的外部条件被冷却介质的温度tcw：
14、决定蒸发压力(蒸发温度t0)；冷却介质温度tw：决定冷凝压力Pk(冷凝温度tk)及吸收器内的最低温度t1；热源温度th：决定发生器内的最高温度t4。第22页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机(2)溶液的循环倍率f 定义：系统中每产生1kg的制冷剂所需要的制冷剂吸收剂的千克数。F，w wDFD，s sf kg1kg 设从吸收器进入发生器的稀溶液流量为F，发生器中产生的水蒸汽的质量流量为D，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为FD，根据发生器内溴化锂的制冷平衡方程可导出：“放气范围放气范围”第23页，共30页，编辑于2022年，星期五(3)
15、理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数 第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机 可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增大热力系数，需减小循环倍率。为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度。第24页，共30页，编辑于2022年，星期五二、单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构与流程(一)单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构1、吸收式制冷机是在高真空度下工作的，要求系统密封性好。结构安排必须紧凑，连接部件尽量减少，通常把发生器等四个主要换热设备置于一个或两个密闭筒体内，即通常所说的单筒结构和双筒结构单筒结构和双筒结构。2、因设备内压力很低，为减少制冷剂蒸汽的流动损失，将压力
16、相近的设备合放在一个筒体内，使外部冷却介质在管束内流动，制冷剂在管束外较大的空间内流动制冷剂在管束外较大的空间内流动。3、蒸发器和吸收器采用喷淋式换热设备喷淋式换热设备，以减少静液高度对蒸发温度的影响(在蒸发器低压下，100mm高的水层将使蒸发温度上升1012C)。发生器虽多采用沉浸式，但液层的高度要求小于300350mm。第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机第25页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机双双筒筒形形单单效效溴溴化化锂锂吸吸收收式式制制冷冷机机结结构构简简图图1吸收器；2稀溶液囊；3发生器泵；4溶液热
17、交换器；5发生器；6浓溶液囊；7挡液挡液板板；8冷凝器；9冷凝器水盘；10U形管；11蒸发器；12蒸发器水盘；13蒸发器水囊；14蒸发器泵；15冷剂水喷淋系统；16挡水板；17吸收器泵；18溶液喷淋泵；19发生器溶液囊；20三通阀三通阀；21浓溶液溢流管浓溶液溢流管；22抽气装置第26页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机(二)单效溴化锂吸收式制冷机的流程第27页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机 直燃双效溴化锂吸收式制冷机远大直燃双效溴化锂吸收式制冷机远大第28页，共30页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机(三)溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施1、防腐蚀问题 一方面确保机组的密封性维持机组内高真空，长期不运行时可充入氮气；另一方面在溶液中加入缓蚀剂。2、抽真空装置3、防止结晶问题4、制冷量的调节 改变加热介质的温度的温度及稀溶液的循环量(借助三通阀)。第29页，共30页，编辑于2022年，星期五谢谢大家!第30页，共30页，编辑于2022年，星期五