1、陕西理工学院毕业设计第 1页 共 52页太阳能吸收式制冷果蔬保鲜库设计摘要：太阳能吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置。太阳能吸收式制冷果蔬保鲜库以太阳能为驱动能源，将太阳能集热、蓄热、制冷、气调技术结合，以热管真空管式太阳能集热器加热作为吸收式制冷系统的稳定热源，采用吸收式制冷循环制冷。通过制冷量的调节和空气的调节，满足果蔬、中药材不同的气调保险要求。先介绍吸收式制冷原理以及热力计算方法，以及集热器的利用，设计冷库与计算。关键词：太阳能 吸收式制冷 集热器陕西理工学院毕业设计第 2页 共 52页The design of refrigerated refreshing storag
2、e made by solar absorption to keep fruits and vegetables coolZhang Yanxia（Grade:06,Class：Automobile061,Major:Thermal Energy and power Engineering，Mechanical Engineering Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shannxi）Tutor:Yang YongpingAbstract：Solar absorption refrigeration is a devi
3、ce which makes use of the changes in the concentration in the liquor to obtain the cooling capacity. Solar absorption refrigerated refreshing storage takes solar energy as the driving force to combine kinds of technologies together such as the heat collector, cooling maker and air regulator. Besides
4、 it adopts solar heating collector made by vacuum tube and pipe as the stable heating source and use the refrigeration which is cycling refrigerated absorption. Through the adjusting the cooling capacity and air conditioning, it can meet different needs of fruits, vegetables, Chinese medicine. I wil
5、l introduce the principle of refrigerated absorption and the method of calculating the heat and energy. Then the use of heating collector and refrigerated storage and calculating.Key words:：solar, absorption cooling, heating collector.陕西理工学院毕业设计第 3页 共 52页毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）
6、，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在
7、不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。陕西理工学院毕业设计第 4页 共 52页作者签名： 日 期： 陕西理工学院毕业设计第 5页 共 52页学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的
8、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日陕西理工学院毕业设计第 6页 共 52页绪论 .61.吸收式制冷机的设计计算 .71.1吸收式制冷机工作原理： .71.2吸收式制冷机的工质 .71.3单级氨水式制冷剂流程： .81.4氨水吸收式制冷机工作循环的热力工程 .9循环过程(图 1.4.1) .101.5单级氨水吸收式制冷循环的热力计算 .111.5.1蒸发器单位制冷量 .111.5.2冷
9、凝器单位热负荷 .111.5.3发生段单位热负荷 .111.5.4吸收器单位热负荷 .121.5.5溶液热交换器热负荷 .121.5.6分凝器单位热负荷 .121.5.7过冷器单位热负荷 .131.5.8循环系统的热平衡关系为： .131.5.9循环的热力系数为： .131.6具体计算： .131.6.3发生器终态： 1.6.5放气范围 .141.6.6吸收器前稀氨液 .141.6.7出换热器浓氨水 .141.6.8发生开始状态 .141.6.9塔顶气氨状态 .141.7冷负荷计算： .151.7.1精馏塔热负荷(回流冷凝器的热负荷) .151.7.2发生器的热负荷 .151.7.3吸收器热负
10、荷 .151.7.4冷凝器热负荷 .151.7.5溶液热交换器的热负荷 .151.7.6过冷器热负荷 .161.7.7单位制冷量(蒸发器的单位热负荷) .161.7.8循环热力系数 .161.8蒸发器的原理及计算方法 .161.9冷凝器原理与计算方法 .181.10节流机构 .191.11蓄氨罐设计 .192果蔬保鲜冷库设计 .202.1冷藏库室内设计参数 .202.2冷库库容量的确定 .212.3冷藏装置冷负荷计算 .223热管真空管太阳能集热器设计 .313.1太阳能集热器的种类，分类方法 .313.2集热器的工作原理 .32陕西理工学院毕业设计第 7页 共 52页3.3热管真空管 .32
11、3.4热管真空管集热器 .333.5系统的朝向 .333.6集热器面积 .343.7集热器倾角 .343.8集热器前后排间距 .343.9建筑物屋面荷载 .343.10水箱的布置 .343.11循环管路的设计 .353.12系统平面布置 .353.13系统基础设计 .353.14集热器支架设计 .363.15水箱的结构设计 .364.制冷装置的安装 .364.1安装和接管的一般原则： .374.2安装前的准备工作 .374.3安装好后进行： .384.3.1试压 .384.3.2系统排污： .384.3.3系统抽真空： .384.3.4系统氨试漏： .384.3.5系统灌氨 .384.3.6
12、试运转 .39致谢 .40参考文献： .41陕西理工学院毕业设计第 8页 共 52页绪论能 源 短 缺 和 环 境 恶 化 成 为 全 世 界 范 围 内 人 们 最 为 关 注 的 焦 点 ， 世 界 各 国 都 在 积 极 进 行 清 洁的 可 再 生 能 源 如 太 阳 能 、 地 热 能 、 风 能 、 潮 汐 能 的 研 究 开 发 。 太 阳 能 是 公 认 的 未 来 人 类 最 合 适 、最 安 全 、 最 绿 色 、 最 理 想 的 替 代 能 源 之 一 ， 具 有 取 用 方 便 、 能 量 巨 大 、 无 污 染 、 安 全 性 好 等 优点 。 据 有 关 资 料 ,
13、我 国 是 太 阳 能 资 源 十 分 丰 富 的 国 家 ， 三 分 之 二 的 地 区 年 辐 射 总 量 大 于5020MJ/m2， 开 发 利 用 太 阳 能 具 有 很 大 潜 力 。吸 收 式 制 冷 以 自 然 存 在 的 氨 为 制 冷 剂 ， 对 环 境 和 大 气 臭 氧 层 无 害 ； 以 热 能 为 驱 动 能 源 ， 在同 一 机 组 中 还 可 以 实 现 制 冷 和 制 热 （ 采 暖 ） 的 双 重 目 的 。 整 套 装 置 除 了 泵 和 阀 件 外 ， 绝 大 部 分是 换 热 器 ， 运 转 安 静 ， 振 动 小 ； 同 时 ， 制 冷 机 在 真 空
14、 状 态 下 运 行 ， 结 构 简 单 ， 安 全 可 靠 ， 安 装方 便 。 在 当 前 能 源 紧 缺 ， 电 力 供 应 紧 张 ， 环 境 问 题 日 益 严 峻 的 形 势 下 ， 吸 收 式 制 冷 技 术 以 其 特有 的 优 势 已 经 受 到 广 泛 的 关 注 。 目 前 ， 吸 收 式 制 冷 正 在 向 着 小 型 化 、 高 效 化 的 方 向 发 展 ， 吸 收式 制 冷 已 经 成 为 制 冷 技 术 的 主 要 发 展 方 向 之 一 ， 有 着 非 常 广 阔 的 前 景 。太阳能吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置，即制冷剂在一定压力下蒸发吸热
15、。再利用吸收剂吸收制冷剂蒸汽。自蒸发器出来的低压蒸汽进入吸收器并被吸收剂强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的浓溶液由泵送入发生器中被热源加热后蒸发产生高压蒸汽进入冷凝器冷却，而稀溶液减压回流到吸收器完成一个循环。它相当于用吸收器和发生器代替压缩机，消耗的是热能。热源是太阳能。冷藏库是“菜蓝子”工程之一，随着社会主义经济建设的发展，人民生活水平不断地提高，我国冷藏库的建设正在迅速发展。据不完全统计，冷藏库吨位由建国初期的 3万多吨，已发展到目前的 500多万吨。我国冷藏库的发展是从五十年代中期开始的，建筑型式都是混合结构土建式，分为单层或多层。这些土建冷藏库到目前还是冷藏行业的主要
16、生产能力。组合式装配冷藏库是从七十年代初期进入我国的，随着改革开放，国内引进了多条装配库板生产线。夏季是保鲜库负荷最大的时期，同时又是太能辐射最丰富的时期，此时制冷负荷与太阳能辐射强度具有很好的一致性。因此，研究如何将夏季太阳能与保鲜库有机结合起来成为世界范围内的热点研究问题。目前，已经有一些研究者建立了太阳能辅助冷库系统，并进行了相关实验研究，研究重点主要集中在如何提高系统热力性能和经济性方面。陕西理工学院毕业设计第 9页 共 52页1.吸收式制冷机的设计计算1.1 吸收式制冷机工作原理：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。吸收式制冷循环式利用相变过程伴随
17、的吸、放热特性来获取低温的。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。它利用热源（水蒸气、热水或油、天然气燃烧）在发生器中加热具有一定浓度的溶液，使其中作为制冷剂的低沸点组份部分被蒸发出来。然后送入冷凝器冷凝成为液体，由节流阀降压到蒸发压力，在蒸发器中蒸发制冷。蒸发器出来的制冷剂蒸气被发生器中完成发生过程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢复到原有浓度，再有发生泵送到发生器中循环使用。吸收式制冷剂循环包括了高压制冷剂蒸气的冷凝过程、冷剂液体的节流过程和其在低压下的蒸发过程。1.2 吸收式制冷机的工质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
18、（或易挥发）组份为制冷剂，高沸点组份为吸收剂，两组份统称“工质对” 。最常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液。为使吸收式制冷机具有良好的性能和较高的工作效率，工质对必须具有良好的性质。其中制冷剂的性质和要求与压缩蒸气制冷循环相同，而吸收剂则必须具有较强吸收制冷剂的能力，此能力越强系统中所需要的吸收剂循环量就越少，可以节省发生器加热量，同时减少吸收器冷却负荷和液泵功率等。众所周知，溴化锂吸收式制冷机组已成功地应用于空调和工艺冷却过程。近年来，由于节能和环保的要求，这种制冷机在国内外都取得了迅猛发展。但是，水-溴化锂工质对有其致命的缺点：1、高浓度时易结晶；2、对某些金属有较强的腐蚀性。而氨水溶液
19、是一种在低工作温度下工作的工质对。它以氨作为制冷剂。作为氨水溶液，氨具有极大的溶水性。常温下1个体积的水，甚至可以溶解700倍于自身体积的氨。氨水溶液中氨大部分以分子状态存在，很容易从溶液中逸出。与其它形式的制冷机相比较，氨水吸收式制冷机具有如下特点：1.采用蒸气或热水作为热源，有利于废热的综合利用，特别适合于化工、冶金和轻工业中的制冷设备；2.以氨作为制冷剂，能制取0 以下的低温；3.整个装置除泵外为塔、罐等热交换设备，C0结构简单，便于加工制造；4.氨价格低廉，来源充足；对大气臭氧层无破坏作用。氨水溶液中氨与水的沸点相差不大，使水相对于氨存在一定的挥发性。氨水在发生器中被加热时，有部分水会
20、随氨一起蒸发出来。因而必须采用精馏设备，用以提高冷凝器的氨蒸气浓度（99.8%） 。陕西理工学院毕业设计第 10页 共 52页吸收式制冷循环示意图1.3 单级氨水式制冷剂流程：氨水吸收式制冷机的工作循环，其中特别设有一个包含有发生器的结构较为复杂的氨精馏塔。它通过溶液在塔内反复蒸发和冷凝，使气相和液相分别以饱和蒸气和饱和液体进行温度变化，即液相温度上升，气相温度逐渐下降，最后形成纯水和纯冷剂氨蒸气。精馏塔结构以进料口为界面，下部的热质交换区称提馏段；上方的热质交换区称精馏段。提馏段下方设有发生段（即再沸段） ，用于加热浓溶液产生氨和水的蒸气，供进一步馏用。浓度为的 的点 1a状态 fkg浓溶液
21、进入精馏塔后，与精馏段下流的液体一起沿提r馏段下流到发生段（再沸器）a,途中与从发生段蒸发出来向上流动的氨蒸气进行热交换，将溶液加热到沸腾状态点 1，形成（1+R）kg、浓度为 的氨蒸气，并继续上升经a过精馏段 c与分凝器 d的回流液进行热质交换，溶液浓度进一步提高到 ，达到点 5R状态。在分凝器 d中冷凝 回流液，其所放出的热量被冷却水带走。kgR从精馏塔顶出来的点 5的纯氨气，在冷凝器中放出 的热量后，凝结成为氨液，kq热量由冷却水带走。氨液经过氨液过冷器 D过冷后，有节流阀节流到蒸发压力 下kq op的点 7状态，在蒸发器 E中蒸发制冷。蒸发器出来的点 8状态氨气，经过过冷器加热后，进入吸收器 B被从发生段 底a
