《制冷原理与装置第五章--其他制冷循环课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷原理与装置第五章--其他制冷循环课件.ppt（79页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章第五章 其他制冷循环其他制冷循环n第一节第一节 吸收式制冷循环吸收式制冷循环n一、吸收式制冷机的工作原理及其工质一、吸收式制冷机的工作原理及其工质n定义：吸收式制冷机是利用工质（溶液）的特定义：吸收式制冷机是利用工质（溶液）的特性完成工作循环，而获得冷量的制冷装置。性完成工作循环，而获得冷量的制冷装置。n（一）吸收式制冷机的工作原理（一）吸收式制冷机的工作原理n吸收式制冷循环也和蒸汽压缩式制冷循环一样，吸收式制冷循环也和蒸汽压缩式制冷循环一样，利用液体的汽化潜热制冷。利用液体的汽化潜热制冷。n蒸汽压缩式制冷循环蒸汽压缩式制冷循环以机械功为代价；以机械功为代价；n吸收式制冷循环吸收式制冷循
2、环以热能为动力。以热能为动力。4/10/20231n循环的组成及工作原理见图循环的组成及工作原理见图5 51 1。第五章图片第五章图片 图图5 51.tif1.tifn吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀和溶液泵等设备组成。节流阀和溶液泵等设备组成。n发生器、吸收器和溶液泵发生器、吸收器和溶液泵起着替代压缩机的作用，起着替代压缩机的作用，称热化学压缩器。称热化学压缩器。n（二）吸收式制冷机的工质（二）吸收式制冷机的工质n吸收式制冷机的工质通常是采用两种不同沸点的物吸收式制冷机的工质通常是采用两种不同沸点的物质组成的二元溶液，以低沸点
3、（或易挥发）组分为质组成的二元溶液，以低沸点（或易挥发）组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，两组分统称制冷剂，高沸点组分为吸收剂，两组分统称“工质工质对对”。n最常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液。最常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液。4/10/20232n1 1、对工质对的要求、对工质对的要求n两组分要能形成溶液，且为非共沸溶液；两组分要能形成溶液，且为非共沸溶液；n吸收剂要有强烈的吸收制冷剂的能力；吸收剂要有强烈的吸收制冷剂的能力；n两者沸点相差要大，高沸点的为吸收剂，低沸两者沸点相差要大，高沸点的为吸收剂，低沸点的为制冷剂；点的为制冷剂；n吸收剂的热导率要大，密度、粘度、比热容要吸收剂
4、的热导率要大，密度、粘度、比热容要小，化学稳定性要好，无毒，不燃烧、不爆炸，小，化学稳定性要好，无毒，不燃烧、不爆炸，对金属材料的腐蚀性要小；对金属材料的腐蚀性要小；n对制冷剂的要求与蒸汽压缩式循环相同。对制冷剂的要求与蒸汽压缩式循环相同。4/10/20233n2 2、工质对的分类、工质对的分类n按工质对中制冷剂的不同，大致可分为四类：按工质对中制冷剂的不同，大致可分为四类：n以水为制冷剂的工质对以水为制冷剂的工质对n只能用于工作于只能用于工作于00以上的吸收式制冷机。以以上的吸收式制冷机。以H H2 2O-O-LiBrLiBr的应用最为广泛。的应用最为广泛。n还有还有H H2 2O-LiCl
5、 O-LiCl，H H2 2O-LiIO-LiI。他们对金属的腐蚀性小，。他们对金属的腐蚀性小，H H2 2O-LiIO-LiI适用于低品味热源，但他们的溶解度小，适用于低品味热源，但他们的溶解度小，使制冷机的工作范围较小。使制冷机的工作范围较小。n因此，又提出了三元工质系，如：因此，又提出了三元工质系，如：H H2 2O-LiCl-O-LiCl-LiBrLiBr，既具有，既具有H H2 2O-LiCl O-LiCl 的优点，又因加入了的优点，又因加入了LiBrLiBr而改善了工作范围较窄的缺点。而改善了工作范围较窄的缺点。nH H2 2O-LiBr LiSCNO-LiBr LiSCN对太阳能
6、吸收式制冷机比较合适。对太阳能吸收式制冷机比较合适。4/10/20234n以醇为制冷剂的工质对以醇为制冷剂的工质对n甲醇类工质对甲醇类工质对化学性质稳定，热物性好，化学性质稳定，热物性好，对金属无腐蚀。溶液密度小，蒸汽压力高，对金属无腐蚀。溶液密度小，蒸汽压力高，气相中混有吸收剂，可燃，粘度大，工作范气相中混有吸收剂，可燃，粘度大，工作范围窄。围窄。n乙醇类工质对乙醇类工质对性能较甲醇差，但发生温度性能较甲醇差，但发生温度低，适用于太阳能吸收式制冷机。低，适用于太阳能吸收式制冷机。n醇类工质具有醇类工质具有0 0 以下的蒸发温度，可用于以下的蒸发温度，可用于制取较低的温度。吸收能力强，不需精馏
7、，制取较低的温度。吸收能力强，不需精馏，但易结晶。但易结晶。4/10/20236n以氟利昂为制冷剂的工质对以氟利昂为制冷剂的工质对n适用于工作温度在适用于工作温度在0 0 以下的太阳能吸收以下的太阳能吸收式制冷机。无毒、无腐蚀、化学性质稳定。式制冷机。无毒、无腐蚀、化学性质稳定。n高发生温度，低冷凝温度时用高发生温度，低冷凝温度时用R22-DMFR22-DMF（三（三甲替甲酰胺）；甲替甲酰胺）；n相反时用相反时用R22-DEGDMER22-DEGDME（四甘醇二甲醚）。（四甘醇二甲醚）。4/10/20237n3 3、常用的吸收式制冷机工质对、常用的吸收式制冷机工质对n溴化锂水溶液溴化锂水溶液n
8、溴化锂的性质：化学性质稳定，大气中不挥发，不分溴化锂的性质：化学性质稳定，大气中不挥发，不分解变质，极易溶于水。常温下为无色粒状晶体，无毒、解变质，极易溶于水。常温下为无色粒状晶体，无毒、无臭，有咸苦味。无臭，有咸苦味。1 1大气压下沸点为大气压下沸点为1265 1265。n溶解度：溶解度：用在某一温度下用在某一温度下100g100g溶剂中所能溶解的该溶剂中所能溶解的该物质的最大质量来表示；也可用饱和溶液的质量分数物质的最大质量来表示；也可用饱和溶液的质量分数来表示。来表示。n溴化锂在溴化锂在20 20 时的溶解度约是氯化钠的时的溶解度约是氯化钠的3 3倍。温度升倍。温度升高，溶解度增大。高，
9、溶解度增大。n溶液的浓度越大，结晶温度越高。但质量浓度的微小溶液的浓度越大，结晶温度越高。但质量浓度的微小变化会导致结晶温度的大幅度变化。设计中一般控制变化会导致结晶温度的大幅度变化。设计中一般控制其质量浓度不大于其质量浓度不大于6565。4/10/20238n水蒸汽压水蒸汽压n气相中无溴化锂存在，全是水蒸汽，因此气相中无溴化锂存在，全是水蒸汽，因此溶液的蒸汽压也被称为溴化锂溶液的水蒸溶液的蒸汽压也被称为溴化锂溶液的水蒸汽压。汽压。n质量分数越大，水蒸汽压越小。远低于同质量分数越大，水蒸汽压越小。远低于同温度下水的饱和蒸汽压。温度下水的饱和蒸汽压。n当溶液浓度为当溶液浓度为5050时，时，25
10、 25 的溶液水蒸汽的溶液水蒸汽压力仅为压力仅为0.8KPa0.8KPa，而此条件下的饱和水蒸，而此条件下的饱和水蒸汽压力为汽压力为3.16KPa3.16KPa。4/10/202310n粘度粘度包括动力粘度和运动粘度。包括动力粘度和运动粘度。n与质量分数和温度有关。与质量分数和温度有关。n温度一定，质量分数越大，粘度越大。温度一定，质量分数越大，粘度越大。n质量分数一定，温度越高，粘度越小。质量分数一定，温度越高，粘度越小。n其粘度比同温度的水高很多。其粘度比同温度的水高很多。n热导率热导率与质量分数和温度有关。与质量分数和温度有关。n温度一定，质量分数越大，热导率越小。温度一定，质量分数越大
11、，热导率越小。n质量分数一定，温度越高，热导率越大。质量分数一定，温度越高，热导率越大。4/10/202311n氨水溶液氨水溶液n一种在低温下工作的工质对，溶液呈弱碱性。一种在低温下工作的工质对，溶液呈弱碱性。n氨为制冷剂，水为吸收剂，氨具有极大的融水性。氨为制冷剂，水为吸收剂，氨具有极大的融水性。n氨水溶液在低温下容易析出结晶，其在吸收式制冷氨水溶液在低温下容易析出结晶，其在吸收式制冷机中所能达到的最低温度受这一性质的限制。机中所能达到的最低温度受这一性质的限制。n氨与水沸点相差不大，使水相对于氨具有一定的挥氨与水沸点相差不大，使水相对于氨具有一定的挥发性。氨水在发生器中被加热时，有部分水会
12、随氨发性。氨水在发生器中被加热时，有部分水会随氨一起蒸发出来。需采用精馏设备，以提高氨蒸汽的一起蒸发出来。需采用精馏设备，以提高氨蒸汽的纯度。（可达纯度。（可达99.8%99.8%）4/10/202313n（一）单效溴化锂吸收式制冷机的工作循环（一）单效溴化锂吸收式制冷机的工作循环n单效溴化锂吸收式制冷机是吸收式制冷机的单效溴化锂吸收式制冷机是吸收式制冷机的基本型式。基本型式。n通常以通常以0.030.030.15MPa0.15MPa（表压）的饱和蒸汽（表压）的饱和蒸汽（或（或8585150150的热水）为热源，热力系数约的热水）为热源，热力系数约为为0.650.650.70.7。n在有余热、
13、废热或工艺性排热的条件下，或在有余热、废热或工艺性排热的条件下，或在冷、热、电联产中配套使用，有明显的节在冷、热、电联产中配套使用，有明显的节能效果。能效果。4/10/2023151 1、单效溴化锂吸收式制冷机工作流程、单效溴化锂吸收式制冷机工作流程n工作溶液只经过一次发工作溶液只经过一次发生过程，称为单效。生过程，称为单效。n单效机的工作工况：单效机的工作工况：P PK K=P=Pg g；P P0 0=P=Pa a。nP Pg g发生器内的压力；发生器内的压力；nP Pa a吸收器内的压力。吸收器内的压力。n一般，一般，P PK K/P/P0 0=10=10：1 1。n如当如当P PK K=
14、9580Pa=9580Pa，（对应，（对应t tK K=45=45），则应有），则应有P P0 0=872 Pa=872 Pa，（，（t t0 0=5=5）。）。4/10/202316n4848：浓溶液在溶液热交换器中的降温过程，温度：浓溶液在溶液热交换器中的降温过程，温度降低，浓度不变。降低，浓度不变。n88：浓溶液出热交换器时的状态，温度降低，压：浓溶液出热交换器时的状态，温度降低，压力略有下降。力略有下降。n99：状态：状态2 2与状态与状态8 8的混合状态，称为中间溶液。的混合状态，称为中间溶液。9 9点在点在2 2、8 8点的连线上，浓度为点的连线上，浓度为m m。n9999：中间溶
15、液进入吸收器后的闪发过程。：中间溶液进入吸收器后的闪发过程。n99 299 2：吸收过程。：吸收过程。n9999：温度降低，浓度略有增大；：温度降低，浓度略有增大；n9 29 2：溶液在吸收器中的吸收过程。：溶液在吸收器中的吸收过程。4/10/202318n制冷剂回路：制冷剂回路：n与状态与状态5 5和状态和状态4 4对应的水蒸气状态分别为对应的水蒸气状态分别为55和和44，中间状态为，中间状态为3 3。即发生出的水蒸气状态，。即发生出的水蒸气状态，压力为压力为P PK K。n3 33 3：水蒸气在冷凝器中的冷凝过程。：水蒸气在冷凝器中的冷凝过程。n3 a3 a：冷却过程；：冷却过程；na3a
16、3：冷凝过程。：冷凝过程。n3131：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。n3b3b：冷剂水经：冷剂水经U U形管的节流过程；形管的节流过程；nb1b1：蒸发过程。：蒸发过程。n3 3点与点与b b点比焓值相等，在点比焓值相等，在h-h-图上两点重合。图上两点重合。4/10/202319n3 3、单效溴化锂吸收式制冷机的热负荷计算、单效溴化锂吸收式制冷机的热负荷计算n据制冷量、工作温度、加热介质及冷却介据制冷量、工作温度、加热介质及冷却介质的条件，确定机组的运行参数，计算设质的条件，确定机组的运行参数，计算设备的热负荷、各工作介质的流量、机组的备的热负荷、各工作介质的流量
17、、机组的热能消耗、热力系数等。为机组的传热计热能消耗、热力系数等。为机组的传热计算、结构设计和泵的选择提供必要的数据。算、结构设计和泵的选择提供必要的数据。n循环工作参数的确定：循环工作参数的确定：第五章图片第五章图片 表表5 51 1循环工作参数的确定循环工作参数的确定.tif.tif4/10/202320n各设备的热负荷计算及热平衡各设备的热负荷计算及热平衡n机组中制冷剂的循环量机组中制冷剂的循环量D Dn发生器热负荷发生器热负荷Q Qg g:nq qg g的确定：的确定：n发生器的热平衡关系：发生器的热平衡关系：nG Ga a：进入发生器的稀溶液的量；：进入发生器的稀溶液的量；nh h4
18、 4：流出发生器的浓溶液的比焓值。：流出发生器的浓溶液的比焓值。4/10/202321n冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷n蒸发器的热负荷蒸发器的热负荷n吸收器热负荷吸收器热负荷Q Qa a4/10/202324nf fa a吸收器再循环倍率。定义为吸收器吸收吸收器再循环倍率。定义为吸收器吸收1kg/h1kg/h水水蒸气与浓溶液混合所需要的稀溶液量。蒸气与浓溶液混合所需要的稀溶液量。n混合后的稀溶液即中间溶液为点混合后的稀溶液即中间溶液为点9 9状态，其焓值为状态，其焓值为h h9 9，此状态下的热量和质量平衡关系有：，此状态下的热量和质量平衡关系有：4/10/202326n循环系统的热平衡关系、热
19、力系数及热源单耗循环系统的热平衡关系、热力系数及热源单耗n热平衡关系：热平衡关系：n热力系数：制冷量与所消耗热量之比。热力系数：制冷量与所消耗热量之比。n热源单耗：制取单位冷量（热源单耗：制取单位冷量（1kw1kw）所消耗的加热蒸）所消耗的加热蒸汽量。汽量。4/10/202328n（二）两效溴化锂吸收式制冷机工作循环（二）两效溴化锂吸收式制冷机工作循环n两效溴化锂吸收式制冷循环中，设有两效溴化锂吸收式制冷循环中，设有高压、低压高压、低压两两个发生器。工作蒸汽压力一般在个发生器。工作蒸汽压力一般在0.250.250.8MPa0.8MPa或为或为150150以上的高温水。也可直接以燃油或燃气作为驱
20、以上的高温水。也可直接以燃油或燃气作为驱动热源，使溴化锂吸收式制冷机得到更大范围的推动热源，使溴化锂吸收式制冷机得到更大范围的推广与应用。广与应用。n1 1、蒸汽（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机的工、蒸汽（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机的工作原理作原理n蒸汽（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机，与单蒸汽（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机，与单效机相比，除多设了一个高压发生器外，还设有与效机相比，除多设了一个高压发生器外，还设有与之配套的高温溶液热交换器和凝水热交换器。循环之配套的高温溶液热交换器和凝水热交换器。循环系统由系统由热源回路、溶液回路、冷剂回路、冷却水回热源回路、溶液回路、冷剂回路
21、、冷却水回路和冷水（冷媒水）回路路和冷水（冷媒水）回路组成。组成。4/10/202329n串联流程的蒸汽型两效溴化锂吸收式制冷机串联流程的蒸汽型两效溴化锂吸收式制冷机n其工作原理图及热力过程在其工作原理图及热力过程在h-h-图上的表示如下：图上的表示如下：4/10/202331n各热力过程如下：各热力过程如下：n2 27 77 7H H：稀溶液经低温、高温热交换器的加热过：稀溶液经低温、高温热交换器的加热过程，浓度为程，浓度为a a。n7 7H H 5 5H H 4 4H H：高压发生器中的发生过程。：高压发生器中的发生过程。n7 7H H 5 5H H：高压发生器中的加热过程；：高压发生器中
22、的加热过程；n5 5H H 4 4H H：高压发生器中的发生过程。：高压发生器中的发生过程。n4 4H H 8 8H H：高压发生器中出来的溶液在：高压发生器中出来的溶液在H H1 1中的冷却过中的冷却过程。程。n8 8H H 5 5 4 4：8 8H H状态的溶液进入低压发生器被来状态的溶液进入低压发生器被来自高压发生器的自高压发生器的3 3H H的冷剂蒸汽加热以及低压发生的冷剂蒸汽加热以及低压发生器中的发生过程。器中的发生过程。4/10/202332n8 8H H 5 5：8 8H H状态的溶液在低压发生器中被加热的过状态的溶液在低压发生器中被加热的过程；程；n5 5 4 4：低压发生器中
23、的发生过程，发生了：低压发生器中的发生过程，发生了33状态状态的冷剂蒸汽。的冷剂蒸汽。n4 4 8 8：低压发生器中流出的浓度为：低压发生器中流出的浓度为r r的浓溶液在的浓溶液在H H2 2中的降温过程。中的降温过程。n2 2 8 89 9：状态：状态2 2与状态与状态8 8混合到状态混合到状态9 9。n9 999：混合溶液在吸收器中的闪发过程。：混合溶液在吸收器中的闪发过程。n992 2：混合溶液在吸收器中的冷却、吸收过程。：混合溶液在吸收器中的冷却、吸收过程。4/10/202333n3 3H H3 3H H：高压发生器中发生的冷剂蒸汽在低压发：高压发生器中发生的冷剂蒸汽在低压发生器内的冷
24、凝放热过程。生器内的冷凝放热过程。n3 3H H3 3：低压发生器管内冷剂水进入冷凝器的节流、：低压发生器管内冷剂水进入冷凝器的节流、冷却过程，压力由冷却过程，压力由P Pr r降到降到P PK K，冷剂水的最终状态达，冷剂水的最终状态达到点到点3 3状态。状态。n333 3：低压发生内发生的冷剂蒸汽在冷凝器中：低压发生内发生的冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程。的冷凝过程。n3 311：冷凝器中的冷剂水进入蒸发器中的节流、：冷凝器中的冷剂水进入蒸发器中的节流、蒸发过程。蒸发过程。n3 31 1：冷剂水的节流过程；：冷剂水的节流过程；n1 1 1 1：冷剂水的蒸发过程。：冷剂水的蒸发过程。4/10/
25、202334n并联流程的两效溴化锂吸收式制冷循环并联流程的两效溴化锂吸收式制冷循环n所谓并联流程是指从吸收器中出来的稀溶液经溶液所谓并联流程是指从吸收器中出来的稀溶液经溶液泵升压后分流，分别进入高、低压发生器的两效吸泵升压后分流，分别进入高、低压发生器的两效吸收式制冷循环流程。不同于串联流程的稀溶液按先收式制冷循环流程。不同于串联流程的稀溶液按先后顺序进入高、低压发生器的特点，后顺序进入高、低压发生器的特点，具有较高的热具有较高的热力系数。力系数。n图图5 56 6示出了两效溴化锂吸收式制冷循环并联流程示出了两效溴化锂吸收式制冷循环并联流程的工作原理。图的工作原理。图5 57 7所示为两效溴化
26、锂吸收式制冷所示为两效溴化锂吸收式制冷循环并联流程的热力过程在循环并联流程的热力过程在h-h-图上的表示。图上的表示。4/10/2023354/10/202336n各热力过程如下：各热力过程如下：n2 27 7：吸收器出来的稀溶液经溶液泵输送，进入低：吸收器出来的稀溶液经溶液泵输送，进入低温溶液热交换器中的加热过程。温溶液热交换器中的加热过程。n7 77 7H H：分流后的稀溶液一部分进入高温溶液热交换：分流后的稀溶液一部分进入高温溶液热交换器中的加热过程。器中的加热过程。n7 777：分流后的稀溶液另一部分进入凝水热交换：分流后的稀溶液另一部分进入凝水热交换器中的加热过程。器中的加热过程。n
27、7 7H H 5 5H H：稀溶液在高压发生器中的加热过程。：稀溶液在高压发生器中的加热过程。n5 5H H 4 4H H：高压发生器中的发生过程。：高压发生器中的发生过程。n4 4H H 8 8H H：高压发生器出来的浓溶液在高温溶液热交：高压发生器出来的浓溶液在高温溶液热交换器中的冷却过程。换器中的冷却过程。4/10/202337n8 8H H4 4 8 8H H ：高温溶液热交换器出来的点：高温溶液热交换器出来的点8 8H H状态状态的浓溶液与低压发生器出来的点的浓溶液与低压发生器出来的点4 4状态的浓溶液混合状态的浓溶液混合成为成为8 8H H 状态浓溶液的混合过程。状态浓溶液的混合过
28、程。n775 5：稀溶液在低压发生器中的闪发过程。点：稀溶液在低压发生器中的闪发过程。点77状态的稀溶液闪发出部分冷剂蒸汽，温度降低到状态的稀溶液闪发出部分冷剂蒸汽，温度降低到t t5 5，质量浓度略有上升。，质量浓度略有上升。n554 4：低压发生器中的发生过程，溶液浓度达到：低压发生器中的发生过程，溶液浓度达到点点4 4状态的状态的r2r2，温达到，温达到t t4 4。n8 8H H8 8：点：点8 8H H状态的浓溶液在低温溶液热交换器状态的浓溶液在低温溶液热交换器中的冷却过程，冷却至状态中的冷却过程，冷却至状态8 8。n2 28 89 9：点：点8 8状态的浓溶液与吸收器中的点状态的浓
29、溶液与吸收器中的点2 2状态的状态的稀溶液混合成为点稀溶液混合成为点9 9状态的中间溶液的混合过程。状态的中间溶液的混合过程。4/10/202338n低温溶液热交换器出来的浓溶液进入吸收低温溶液热交换器出来的浓溶液进入吸收器中的吸收过程以及制冷剂水的循环过程，器中的吸收过程以及制冷剂水的循环过程，与串联流程相同，不再重复。与串联流程相同，不再重复。4/10/202339n两效溴化锂吸收式制冷循环热负荷计算两效溴化锂吸收式制冷循环热负荷计算n以串联流程为例以串联流程为例n蒸发器热负荷蒸发器热负荷n单位热负荷：单位热负荷：n总制冷剂流量：总制冷剂流量：n高压发生器热负荷高压发生器热负荷n单位热负荷
30、：单位热负荷：4/10/2023404/10/202341n低压发生器热负荷低压发生器热负荷n低压发生器内热平衡式：低压发生器内热平衡式：n低压发生器内溴化锂平衡式：低压发生器内溴化锂平衡式：4/10/202342n吸收器热负荷吸收器热负荷n吸收器内热平衡式：吸收器内热平衡式：n两边同除以两边同除以D D得：得：4/10/202343n高温溶液热交换器负荷高温溶液热交换器负荷n稀溶液侧：稀溶液侧：n浓溶液侧：浓溶液侧：n低温溶液热交换器负荷低温溶液热交换器负荷n稀溶液侧：稀溶液侧：n浓溶液侧：浓溶液侧：n循环系统得热平衡循环系统得热平衡n无凝水热交换器时：无凝水热交换器时：n有凝水热交换器时：
31、有凝水热交换器时：nQ Qt3t3凝水热交换器的热负荷。凝水热交换器的热负荷。4/10/202344n循环系统的热力系数循环系统的热力系数n热源单耗（对蒸汽热源）热源单耗（对蒸汽热源）nG Gg1g1为高压发生器所需要的加热蒸汽量，为高压发生器所需要的加热蒸汽量，kg/hkg/hnQ QK K为冷凝热负荷，即高、低压发生器所产生冷剂为冷凝热负荷，即高、低压发生器所产生冷剂蒸汽热负荷之和。蒸汽热负荷之和。4/10/202345n2 2、直燃型溴化锂吸收式制冷循环、直燃型溴化锂吸收式制冷循环n采用直燃型溴化锂吸收式制冷循环的冷热水机组，以采用直燃型溴化锂吸收式制冷循环的冷热水机组，以燃气或燃油产生
32、的高温烟气作为热源。具有热源温度燃气或燃油产生的高温烟气作为热源。具有热源温度高，传热损失小，对环境污染少，机组结构紧凑，可高，传热损失小，对环境污染少，机组结构紧凑，可用于夏季供冷，冬季采暖和供应生活用热水等优点。用于夏季供冷，冬季采暖和供应生活用热水等优点。n直燃型一般热源温度都较高，适用于两效吸收式制冷直燃型一般热源温度都较高，适用于两效吸收式制冷机，其溶液回路也有串联和并联之分。机，其溶液回路也有串联和并联之分。n通常有三种方式构成热水回路提供热水：通常有三种方式构成热水回路提供热水：n冷却水回路切换成热水回路；冷却水回路切换成热水回路；n热水和冷水采用同一回路；热水和冷水采用同一回路
33、；n专用热水回路。专用热水回路。4/10/202346n下面以串联流程的冷却水回路切换成热水回路的下面以串联流程的冷却水回路切换成热水回路的系统为例进行介绍。系统为例进行介绍。4/10/202347n该机组以吸收器、冷凝器和加热盘管构成热该机组以吸收器、冷凝器和加热盘管构成热水回路。水回路。n冬季冷剂水不再进入蒸发器，而是直接返回冬季冷剂水不再进入蒸发器，而是直接返回低压发生器，完成溶液的稀释过程。低压发生器，完成溶液的稀释过程。n在吸收器内，依靠低压发生器内来的温度较在吸收器内，依靠低压发生器内来的温度较高的稀溶液加热换热管内的水。（换热管内高的稀溶液加热换热管内的水。（换热管内的水并不是吸
34、收溶液吸收过程所放出的热量）的水并不是吸收溶液吸收过程所放出的热量）。4/10/202348第二节第二节 压缩式气体制冷循环压缩式气体制冷循环n气体制冷机以气体为工质。压缩式气体制冷机的气体制冷机以气体为工质。压缩式气体制冷机的工作过程也是由工作过程也是由等熵压缩等熵压缩、等压冷却等压冷却、等熵膨胀等熵膨胀和和等压吸热等压吸热四个过程组成。但它的四个过程组成。但它的特点是工质在特点是工质在循环过程中不发生集态变化循环过程中不发生集态变化。根据循环是根据循环是否运用回热否运用回热原理，分为原理，分为无回热气体制冷机循环无回热气体制冷机循环定压回热气体制冷机循环定压回热气体制冷机循环定容回热气体制
35、冷机循环定容回热气体制冷机循环4/10/202349一、无回热气体制冷机循环一、无回热气体制冷机循环循环的系统图及循环的系统图及T-ST-S图如下：图如下：在理想条件下，即假设压在理想条件下，即假设压缩过程和膨胀过程均为等缩过程和膨胀过程均为等熵过程；吸热和放热过程熵过程；吸热和放热过程均为等压过程（无压力损均为等压过程（无压力损失）；热交换器出口处设失）；热交换器出口处设有端部温差，所组成的气有端部温差，所组成的气体制冷循环称作体制冷循环称作气体制冷气体制冷机的理论循环机的理论循环。4/10/202350n冷箱温度为冷箱温度为T T0 0，环境介质温度为，环境介质温度为T TC C。n循环的
36、性能参数计算与蒸汽压缩式制冷循环计算方循环的性能参数计算与蒸汽压缩式制冷循环计算方法基本相同。法基本相同。n单位制冷量与单位冷却热负荷分别为：单位制冷量与单位冷却热负荷分别为：n单位压缩功和单位膨胀功分别为：单位压缩功和单位膨胀功分别为：4/10/202351n循环所消耗的单位功与制冷系数为：循环所消耗的单位功与制冷系数为：n若不计比容随温度的变化，若不计比容随温度的变化，1 12 2为绝热压缩过程：为绝热压缩过程：n3 34 4为绝热膨胀过程：为绝热膨胀过程：4/10/2023524/10/202353n热力完善度：热力完善度：nT TC C永远小于永远小于T T2 2，1 1。4/10/2
37、02354在实际的气体压缩制冷循环中，在实际的气体压缩制冷循环中，压缩机和膨胀机中并非等熵压缩机和膨胀机中并非等熵过程，换热器中也存在着传过程，换热器中也存在着传热温差和流动阻力损失。因热温差和流动阻力损失。因此实际循环的单位制冷量减此实际循环的单位制冷量减小，单位功增大，制冷系数小，单位功增大，制冷系数和热力完善度降低，同时伴和热力完善度降低，同时伴随某些循环特性的变化。随某些循环特性的变化。实际循环与理论循环的差别如实际循环与理论循环的差别如右图。右图。实际循环为实际循环为1 12 2S S3 34 4S S1 1。4/10/202355n二、定压回热气体制冷机循环二、定压回热气体制冷机循
38、环n所谓回热循环所谓回热循环就是将冷箱返回的冷气流引入就是将冷箱返回的冷气流引入回热器，用以冷却来自冷却器的高压常温气回热器，用以冷却来自冷却器的高压常温气流，使其温度进一步降低，达到降低膨胀机流，使其温度进一步降低，达到降低膨胀机进气温度的目的。同时冷箱的返回气流被加进气温度的目的。同时冷箱的返回气流被加热，使压缩机吸气温度升高，其循环工作参热，使压缩机吸气温度升高，其循环工作参数和特性都发生了变化。数和特性都发生了变化。4/10/202356定压回热气体制冷机循环系统图及定压回热气体制冷机循环系统图及T-ST-S图如下图：图如下图：1 12 2：压缩过程；：压缩过程；2 23 3：冷却过程
39、；：冷却过程；3 34 4：回热器中的冷却：回热器中的冷却过程；过程；4 45 5：膨胀过程；：膨胀过程；5 56 6：冷箱中的吸热：冷箱中的吸热（制冷）过程；（制冷）过程；6 61 1：回热器中的加热：回热器中的加热过程。过程。4/10/202357n上图中的上图中的6 67 78 85 56 6循环为相同温度范循环为相同温度范围内的相同制冷量的无回热气体制冷循环。围内的相同制冷量的无回热气体制冷循环。与定压回热气体制冷循环与定压回热气体制冷循环1 12 23 34 45 56 61 1相比，后者的循环压力比、单位压缩相比，后者的循环压力比、单位压缩功和单位膨胀功均小得多。功和单位膨胀功均小
40、得多。4/10/202358n定压回热循环性能指标计算：定压回热循环性能指标计算：n单位制冷量：单位制冷量：n冷却器单位热负荷：冷却器单位热负荷：n回热器单位热负荷：回热器单位热负荷：n压缩机单位功耗：压缩机单位功耗：n膨胀机单位功：膨胀机单位功：4/10/202359n理论循环消耗的单位功：理论循环消耗的单位功：n制冷系数：制冷系数：4/10/202360n由图可得：由图可得：4/10/202361n由以上结论可以看出：在相同工作范围、相同单位由以上结论可以看出：在相同工作范围、相同单位制冷量，而且有相同的理论制冷系数的回热与无回制冷量，而且有相同的理论制冷系数的回热与无回热气体制冷循环，并
41、不能说明两循环是等效的。因热气体制冷循环，并不能说明两循环是等效的。因为回热循环压力比小，以致压缩机和膨胀机的单位为回热循环压力比小，以致压缩机和膨胀机的单位功小，其功率也小，因而大大减小了压缩过程、膨功小，其功率也小，因而大大减小了压缩过程、膨胀过程以及热交换过程的不可逆损失，所以实际回胀过程以及热交换过程的不可逆损失，所以实际回热循环的制冷系数比无回热循环的要大。热循环的制冷系数比无回热循环的要大。n当使用了高效透平机械后，制冷机的经济性会大大当使用了高效透平机械后，制冷机的经济性会大大提高。在制取提高。在制取8080以下低温时，定压气体制冷机以下低温时，定压气体制冷机的热力完善度超过了各
42、种型式的蒸汽制冷机。的热力完善度超过了各种型式的蒸汽制冷机。4/10/202362三、定容回热气体制冷机循环三、定容回热气体制冷机循环定容回热气体制冷机循环由两个等温过程和两个定定容回热气体制冷机循环由两个等温过程和两个定容过程组成。容过程组成。n定容回热气体制定容回热气体制冷机工作过程及冷机工作过程及P-VP-V图如右图。图如右图。n该机在一个气缸该机在一个气缸内有两个活塞，内有两个活塞，即压缩活塞即压缩活塞A A和膨和膨胀活塞胀活塞B B，两活塞，两活塞之间设置回热器之间设置回热器R R。4/10/202363n当气体流过回热器时，其温度即发生变化（由当气体流过回热器时，其温度即发生变化（
43、由T TE E升高到升高到T TC C或由或由T TC C降低到降低到T TE E）。）。n1 12 2：等温压缩过程。压缩过程开始。：等温压缩过程。压缩过程开始。B B活塞不动，活塞不动，A A活塞向下运动。气体由活塞向下运动。气体由p p1 1、v v1 1变化到变化到p p2 2、v v2 2，向，向冷却介质放出热量冷却介质放出热量Q Qc c。n2 23 3：等容放热过程。两活塞同步向下运动，气：等容放热过程。两活塞同步向下运动，气体被定容推移到体被定容推移到E E腔，经回热器腔，经回热器R R时被冷却，放出时被冷却，放出热量热量Q QR R，气体状态变为，气体状态变为p p3 3、v
44、 v3 3。n3 34 4：等温膨胀过程。：等温膨胀过程。A A活塞不动，活塞不动，B B活塞继续向活塞继续向下移动，气体膨胀作外功，降压、降温，在低温下移动，气体膨胀作外功，降压、降温，在低温下制取冷量下制取冷量Q QE E。n4 41 1：定容吸热过程。两活塞同步向上移动，气：定容吸热过程。两活塞同步向上移动，气体被等容推至体被等容推至C C腔，经回热器时吸收腔，经回热器时吸收Q QR R热量，气体热量，气体重新恢复到重新恢复到p p1 1、v v1 1状态。状态。4/10/202364n性能指标计算如下：性能指标计算如下：n单位制冷量：单位制冷量：n单位放热量：单位放热量：n回热器单位热
45、负荷：回热器单位热负荷：n循环消耗的单位功：循环消耗的单位功：4/10/202365n制冷系数：制冷系数：n与同温限的逆向卡诺循环的制冷系数相同。与同温限的逆向卡诺循环的制冷系数相同。4/10/202366第三节第三节 气体涡流制冷气体涡流制冷n一、气体涡流制冷原理一、气体涡流制冷原理n气体涡流制冷是一种借助于涡流管的作用，使高速气体涡流制冷是一种借助于涡流管的作用，使高速气流产生涡流，分离出冷、热两股气流，而利用冷气流产生涡流，分离出冷、热两股气流，而利用冷气流获得冷量的方法。气流获得冷量的方法。n涡流管是一种结构极为简单的制冷装置，它由喷嘴、涡流管是一种结构极为简单的制冷装置，它由喷嘴、涡
46、流室、分离孔板、冷、热两端管子及流量控制阀涡流室、分离孔板、冷、热两端管子及流量控制阀组成。如图所示。组成。如图所示。n第五章图片第五章图片 图图5 51717、5 518.tif18.tif4/10/202367n工作原理：高速气流由进气导管导入喷嘴，工作原理：高速气流由进气导管导入喷嘴，膨胀降压后沿切线方向高速进入阿基米德螺膨胀降压后沿切线方向高速进入阿基米德螺旋线涡流室，形成自由涡流，经过动能交换旋线涡流室，形成自由涡流，经过动能交换分离成温度不等的两部分。中心部分动能降分离成温度不等的两部分。中心部分动能降低变成冷气流；边缘部分动能增大，变成热低变成冷气流；边缘部分动能增大，变成热气流
47、流向涡流管的另一端。这样涡流管可以气流流向涡流管的另一端。这样涡流管可以同时获得冷、热两种效应，通过流量控制阀同时获得冷、热两种效应，通过流量控制阀调节冷热气流比例相应改变气体温度，可以调节冷热气流比例相应改变气体温度，可以得到最佳制冷效应或制热效应。得到最佳制冷效应或制热效应。4/10/202368n图图5 51818为涡流管内部工作过程的为涡流管内部工作过程的T-ST-S图。点图。点4 4为气体为气体压缩前的状态。压缩前的状态。n4 45 5：工作气体的等熵压缩过程；：工作气体的等熵压缩过程；n5 51 1：压缩气体的等压冷却过程；：压缩气体的等压冷却过程；n1 1：高压气体进入喷嘴前的状
48、态。在理想条件下绝热：高压气体进入喷嘴前的状态。在理想条件下绝热膨胀到膨胀到P P2 2压力，温度降低到压力，温度降低到T TS S，即点，即点2 2a a状态。状态。n2 2：涡流管流出的冷气流状态，温度为：涡流管流出的冷气流状态，温度为T Tc c。n3 3：分离出的热气流状态，温度为：分离出的热气流状态，温度为T Th h。n1-21-2，1-31-3：冷热气流的分离过程；：冷热气流的分离过程；n3 333：热气流经流量控制阀的节流过程。：热气流经流量控制阀的节流过程。h h3 3=h=h 33。4/10/202369n三、涡流管的特性及应用三、涡流管的特性及应用n涡流管具有结构简单、启
49、动快、维护方便、涡流管具有结构简单、启动快、维护方便、工作极为可靠、一次性投资和运行费用低工作极为可靠、一次性投资和运行费用低等优点。尽管其效率较低，但在国外仍然等优点。尽管其效率较低，但在国外仍然得到广泛的应用。得到广泛的应用。4/10/202370第四节第四节 热电制冷热电制冷n一、热电制冷的基本原理一、热电制冷的基本原理n热电制冷是一种以温差电现象为基础的制冷方法。热电制冷是一种以温差电现象为基础的制冷方法。n在两种不同的金属组成的闭合线路中，通以直流电在两种不同的金属组成的闭合线路中，通以直流电流，会产生一个接点放热，另一个接点吸热的现象，流，会产生一个接点放热，另一个接点吸热的现象，
50、称为温差电现象。称为温差电现象。半导体材料所产生的温差电半导体材料所产生的温差电现象较其它金属显著得多，现象较其它金属显著得多，一般热电制冷都采用半导体一般热电制冷都采用半导体材料，又称之为半导体制冷。材料，又称之为半导体制冷。图图5 51919示出了基本热电偶回示出了基本热电偶回路。路。4/10/202371n制冷原理：制冷原理：nP P型半导体内载流子空穴，空穴在型半导体内载流子空穴，空穴在P P型半型半导体内的势能大于在金属片中的势能。导体内的势能大于在金属片中的势能。nN N型半导体内载流子电子，电子在型半导体内载流子电子，电子在N N型半型半导体内的势能大于在金属片中的势能。导体内的