1、1,第九章 溴化锂吸收式制冷,2,第一节溴化锂吸收式制冷机的工作原理主要是消耗热能来制取冷量（低势热能）。 由冷凝器、蒸发器、发生器、吸收器和节流阀等组成。,工质（制冷剂-吸收剂工质对） ：是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。,3,氨吸收式制冷机：工质为氨-水溶液，氨为制冷剂（在大气压下的沸点为-33.4度），水为吸收剂，制冷温度在1-45度，多用作工艺生产过程的冷源。,4,5,6,吸收式制冷机主要由四个热交换器组成，它们组成两个环路：左半部是制冷剂逆循环，过程与蒸发式制冷是一样的。右半部是吸收剂正循环，吸收器相当于压缩机的吸入侧，发生器相当
2、于压缩机的压出侧。吸收剂是运载液体。,吸收剂溶液与制冷剂-吸收剂溶液的区别只在于前者所含沸点较低的制冷剂数量比后者为少，或者说前者所含制冷剂的浓度较后者为低。,7,溴化锂吸收式制冷：工质为溴化锂-水溶液，水为制冷剂，溴化锂为吸收剂（沸点1265），制冷温度只能在0度以上，空调用或工艺用（冷剂水、冷冻水、冷却水、冷凝水）。,在溴化锂机中吸收剂是浓溶液，制冷剂-吸收剂是稀溶液；而在氨机中则相反。,8,一、溴化锂水溶液的性质及图表 1、溴化锂水溶液的性质溴化锂是无色粒状结晶，熔点为549，沸点为1265 ，无毒，无刺激，极易溶解于水，形成溴化锂水溶液（吸水性极强），对一般金属有腐蚀性。,溴化锂中的水
3、易气化出来，故不需蒸气精馏设备，与氨机相比系统更为简单，热力系数也较高。主要弱点是蒸发温度不能太低。,9,溴化锂水溶液的热工性质与水大不相同。水在等压下沸腾的温度是不变的，而在1个大气压下溴化锂水溶液的饱和温度是随着浓度的变化而变化的。如，溴化锂水溶液浓度分别为40%、50%、60%时，溶液的饱和温度分别为113、130、150度。即，在相同压力下，溴化锂水溶液的饱和温度要比纯水高，并且浓度越大，饱和温度就越高，这是由于溶液上部空间的蒸汽压比纯水液面上部空间的蒸汽压有所下降引起的。,10,11,封闭圆筒内水与溴化锂水溶液的沸腾情况。,b筒中溴化锂水溶液中溴化锂分子对水分子的吸引力比水分子之间的
4、吸引力要大得多； 溴化锂是难于挥发的物质，所以所以沸腾的溴化锂水溶液液面上部空间蒸气的总压力就是水蒸气的分压力。,12,3. 液面上的水蒸气与溶液处于平衡状态，即水蒸气的压力和温度与溶液相同。而溶液的饱和温度高于相同压力下纯水的饱和温度，,因此，溴化锂水溶液在某一压力下沸腾时，液面上的水蒸气已经是过热蒸气了。,13,溴化锂水溶液的主要特性： 1）具有较强的吸湿性； 2）饱和温度与压力及浓度有关。当压力一定，饱和温度随浓度变化，浓度越大，相应的饱和温度越高； 3）当温度过低或浓度过高时均易发生结晶； 4）对一般金属 材料具有很强的腐蚀性。,14,2、溴化锂水溶液的图表 1）溴化锂水溶液的压力-饱
5、和温度图,在不同浓度下压力和饱和温度的关系。纯水的压力和饱和温度的关系。 溴化锂水溶液的结晶线。温度越低，饱和浓度也越低。因此溴化锂水溶液的浓度过高或温度过低均易于形成结晶。在同一温度下，溶液浓度越高，液面上水蒸气饱和分压力越小；在同一压力下，溶液浓度越高，饱和温度越高。,15,不论是饱和液态还是再冷液态溶液的比焓，都可在焓-浓度图上用等温线与等浓度线的交点求得。单有等温线不能判别焓-浓度图上某点溶液的相态。,2）溴化锂水溶液的比焓-浓度图 A、等焓线: B、等浓度线: C、液态等温线：,当压力不大时，压力对液体的比焓的影响不大，故可认为液态等温线与压力无关，液态溶液的比焓只是温度和浓度的函数
6、。,16,D、只有液态区：汽态为纯水蒸气，集中在浓度为零的纵轴上。由于平衡时气液同温，蒸气的温度由与之平衡的液态溶液的温度求得。因溶液沸点升高的特性，平衡态溶液面上的蒸气都是过热蒸气。,17,E、等压饱和液线：饱和液态：在线上。某一压力下溶液的饱和液态一定落在该压力值的等压线上。过冷液区：在线下方。某一压力以下为该压力溶液的过冷液区。当压力升高时，过冷液区的上界线也随着等压线而上移。根据某状态点与相应饱和液线的位置关系，可以判别该点的相态。对于某一压力 的液态溶液，在相应等压饱和液线之上的液态等温线部分是没有意义的。,18,F、气态平衡等压辅助线由溶液的等浓度线与蒸气的等比焓线的交点组成。所以
7、在知道浓度及压力时，可以查得水蒸气的焓。,焓-浓度图表示的是比焓、浓度、温度和压力之间的相互关系。对于饱和溶液，只要知道其中任意的两个参数，就能确定其它两个参数，同时也可确定位于溶液液面上处于过热状态的水蒸气焓值.,19,二、溴化锂吸收式制冷机的工作原理 1、工作流程,由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、泵和溶液热交换器组成。,20,单筒结构、 双筒结构,21,2、制冷循环在比焓-浓度图上的表示,1）发生过程 2 7：为再冷状态稀溶液在热交换器中的预热过程。754：为稀溶液在发生器中的加热过程。其中7-5是将稀溶液由再冷液加热至饱和液的过程；,22,54是稀溶液在等压下沸腾气化变为浓溶液
8、的过程（它是由一系列饱和状态构成的，压力不变，但浓度是变化的，始终有水蒸气蒸发出来）。自发生器排出的蒸气状态可认为是与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水蒸气（状态3的过热蒸气）。,23,2）冷凝过程33 ：为冷剂水蒸气在冷凝器内等压冷凝为饱和水的过程。 3）蒸发过程11：3-1”（1与1的混合物）过程为冷剂水经U形管节流降压的过程。1-1过程表示冷剂水在蒸发器中的汽化过程。,24,4）吸收过程： 4-8为浓溶液在热交换器中的预冷过程，即把来自发生器的浓溶液由饱和液态变为再冷液。,8-2为浓溶液在吸收器中的吸收过程。8-9、2-9为混合过程。10-2：等压吸收过程。,25,假设单位时间内送往发生器
9、中的稀溶液为Ga（Kg/s），浓度为a，则其中溴化锂的质量为： Ga .a,如果在发生器中被蒸气加热后产生D （Kg/s）的冷剂水蒸气,剩下的( Ga-D)浓度变为r的浓溶液送至吸收器，其中溴化锂的质量为： ( Ga-D) r,则： Ga a = ( Ga-D) r,Ga a/D = ( Ga/D-1) r,aa = ( a-1) r,26,a（循环倍率），表示在发生器中产生1Kg蒸气所需要的溴化锂稀溶液的循环量。,f（再循环倍率）：2050Kg,27,第二节 溴化锂吸收式制冷机的热工计算,一、热力计算 1、已知参数 2、计算参数的选定 3、设备热负荷计算 4、热平衡及热力系数,二、设备传热面
10、积的计算 三、加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算,28,1、已知参数 制冷量Q0，冷冻水进出口温度t11，t12； 冷却水温度tw1； 工作蒸汽压力ph；一般选取表压0.1MPa的工作蒸汽。,2、计算参数的选定 （1）冷却水出吸收器的温度tw2 ：,冷却水出冷凝器的温度tw3：,（2）冷凝温度tk ：,（3）冷凝压力pk ：查水蒸汽表。,一、热力计算,29,（4）蒸发温度t0 ：,（5）蒸发压力p0 ：查水蒸汽表。,（6）稀溶液出吸收器的温度t2 ：,（7）吸收器压力pa ：,（8）稀溶液浓度a：根据pa 和t2查图h-。,（9）浓溶液浓度r：,（10）溶液出发生器的温度t4：根据r和pk查h-图
11、。,30,（11）浓溶液出热交换器的温度t8：,稀溶液出热交换器的温度t7，根据a和h7查h-图。,（12）吸收器喷淋溶液的浓度9和h9 ：,t9可由9和h9 查h-图求得。,31,3、设备热负荷计算 （1）发生器的单位热负荷qh ：,（2）冷凝器的单位热负荷qk ：,（3）蒸发器的单位热负荷q0 ：,（4）吸收器的单位热负荷qa ：,（5）溶液热交换器的单位热负荷ql ：,32,4、制冷装置的热平衡及热力系数,制冷循环量 ：,热力系数 ： 表示消耗单位蒸汽加热量所能获得的制冷量；,33,二、设备传热面积的计算,34,各种流动状态下的a、b值,35,2. 各种换热设备传热面积的计算 发生器的传
12、热面积 冷凝器传热面积吸收器传热面积,36,蒸发器的传热面积 溶液热交换器传热面积3.传热系数由实验数据而得。,三、加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算,37,第三节 溴化锂吸收式制冷机的辅助设备和附加措施,辅助设备： 抽气装置、屏蔽泵、自动溶晶管。,附加措施： 防腐措施、添加能量增强剂。,38,第四节 其他形式的溴化锂吸收式制冷机,38,一、两效溴化锂吸收式制冷机,单效机一般采用0.1MPa的蒸汽为热源，其热力系数约为0.7。当有较高压力的加热蒸汽可供利用时，为了充分利用热源，提高机组的热效率，通常使用两效机。,39,两效机是在机组中设有高压与低压两只发生器。在高压发生器中采用压力较高的蒸汽或燃油
13、、燃气等来加热，由它产生的冷剂水蒸气作为低压发生器的热源。这样不仅有效地利用了冷剂水蒸气的潜热，同时又减小了冷凝器的热负荷，因此机组的热效率较高，热力系数可达0.95以上。,40,41,一、双效溴化锂吸收式制冷机的循环1. 串联流程,1：高压发生器 2：低压发生器 3：冷凝器 4：蒸发器 5：吸收器 6：高温热交换器 7：溶液调节阀 8：低温热交换器 9：吸收器泵 10：发生器泵 11：蒸发器泵 12：抽气装置 13：防晶管,42,2. 串联流程焓浓度图,43,44,对比串联流程，其优点： 1.高发溶液循环量减少一半，启动时间缩短一半，节省启动能耗；机组部分负荷运行时，高发易升温，能耗减少20
14、%以上。 2.高发溶液可以更浓，因高发压力高，溶液不易因粘度大而滞留导致结晶。因此可增大吸收器出力，尤其是应付超常规条件：如冷却水超温或吸收器铜管结垢。 3.低发溶液不需太浓，避免低交结晶。,3. 并联流程,45,二、直燃式溴化锂吸收式冷、热水机组,直燃式机组不用蒸汽热源，直接采用燃气或煤油的燃烧直接加热溴化锂水溶液，机组的热效率高。冷、热水机组除了将高压发生器改为直燃式发生器外，其他部分与两效式相同。,46,47,三、两级吸收式制冷机,当热源温度较低，使用普通吸收式制冷循环已不能制冷时，可采用两级吸收式循环。可以利用70至90的废气或热水作为热源。,48,49,图12-30 两级溴化锂吸收式
15、制冷机系统原理图,50,与单效基本循环相比，吸收式制冷循环可以分为多效循环和多级循环:,多级循环采用的是简单复迭方式，与单效吸收式系统比最显著的优点是可以利用温度较低的废气或热水作为热源。,多效循环则是对于高温热源的热量予以多次利用，使得系统热力系数有明显的提高。,51,51,四、吸收式机组的种类,52,53,54,55,无臭、无味、无毒，对人体无危害； 对热源的要求不高； 除泵以外没有其它运动部件； 结构简单，制造方便； 装置处于真空下运行，无爆炸危险； 操作简单，维护保养方便，易于实行自动化运行； 能在l0100的范围内进行制冷量的自动无级调节，而且在部分负荷时机组的热力系数并不明显下降； 溴化锂溶液对金属，尤其对黑色金属有强烈的腐蚀性，特别在有空气存在的情况下； 冷却水消耗量大； 只能制取5以上的冷水； 热力系数较低； 溴化锂价格较贵，机组充灌量大，初投资较高。,五、溴化锂吸收式制冷机的特点,
