溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹

1、溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 第六章第六章 溴化鋰吸收式制冷溴化鋰吸收式制冷 制冷原理與設(shè)備 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 l6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) l6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 l6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 l6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī) l6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 l6.6 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷量調(diào)節(jié)及安全保護(hù)措施 l6.7 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的特點(diǎn) 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) 一、水 l無毒、不燃燒、不爆炸； l氣化潛熱大（約2500kJkg，比R12大16倍）； l比容大，為43.3

2、7m3/kg； l常壓下的蒸發(fā)溫度較高，常溫下的飽和壓力很低。例如當(dāng)溫度 為25時(shí)，它的飽和壓力為3.167kPa； l一般情況下，水在0時(shí)就結(jié)冰，因而限制了它的應(yīng)用范圍。 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) 二、溴化鋰 l溴化鋰（LiBr）的性質(zhì)與Nacl（食鹽）相似，屬鹽類，有咸味，呈無 色粒狀晶體； l融點(diǎn)為549，沸點(diǎn)為1265，在常溫或一般高溫下可以認(rèn)為是不揮 發(fā)的； l極易溶于水； l性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣中不變質(zhì)、不分解； 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) 三、溴化鋰水溶液 l無色液體，有咸味，無毒，加入鉻酸鋰后溶液至淡黃色； l溴化鋰

3、在水中的溶解度隨溫度的降低而降低； l水蒸氣分壓力很低，它比同溫度下純水的飽和蒸氣壓力低得多，因而 有強(qiáng)烈的吸濕性； l溴化鋰水溶液具有吸收溫度比它低的水蒸氣的能力； 當(dāng)溴化鋰水溶液濃度為50、溫度為25時(shí)，飽和蒸氣壓力為0.85kPa， 而水在同樣溫度下的飽和蒸氣壓力為3.167kPa。如果水的飽和蒸氣壓 力大于0.85kPa，例如壓力為1kPa（相當(dāng)于飽和溫度為7）時(shí)，上述 溴化鋰溶液就具有吸收它的能力。 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) 三、溴化鋰水溶液 l由溴化鋰水溶液中產(chǎn)生的水蒸氣總是處于過熱狀態(tài)； 如果壓力相同，溶液的飽和溫度一定大于水的飽和溫度 l密度比

4、水大，并隨溶液的濃度和溫度而變； l比熱容較小，這意味著加給溶液較少的熱量水就會蒸發(fā)； l粘度、表面張力較大； l溴化鋰水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)隨濃度之增大而降低，隨溫度的升高而增大； l對黑色金屬和紫銅等材料有強(qiáng)烈的腐蝕性，有空氣存在時(shí)更為嚴(yán)重， 因腐蝕而產(chǎn)生的不凝性氣體對裝置的制冷量影響很大。 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.1 溴化鋰水溶液的性質(zhì) 四、溴化鋰水溶液物性參數(shù)的計(jì)算公式 l溴化鋰水溶液的飽和溫度； l溴化鋰水溶液的定壓比熱容； l溴化鋰水溶液的密度； l溴化鋰水溶液的質(zhì)量濃度； l溴化鋰水溶液的導(dǎo)熱率； l溴化鋰水溶液的動力粘度； l溴化鋰水溶液的表面張力 溴化鋰吸收式制冷原理及

5、設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 一、工作原理與循環(huán) 1.工作原理 圖4-1 吸收式和蒸汽壓縮式制冷機(jī)工作原理 a）吸收式制冷機(jī) b）蒸汽壓縮式制冷機(jī) E 一蒸發(fā)器 C 一冷凝器 EV 一膨脹閥 CO 一壓縮機(jī) G 一發(fā)生器 A 一吸收器 P 一溶液泵 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 一、工作原理與循環(huán) 1.工作原理 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 1.工作原理 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 2.制冷系統(tǒng) 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 2.制冷系統(tǒng) 溴化鋰

6、吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 3、工作過程 l發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑蒸氣在冷凝器中冷凝成冷劑水，經(jīng)U形管進(jìn)入蒸發(fā) 器，在低壓下蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。 l發(fā)生器中流出的濃溶液降壓后進(jìn)入吸收器、吸收由蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑蒸 氣，形成稀溶液，用泵將稀溶液輸送至發(fā)生器，重新加熱，形成濃溶液。 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 二、工作過程在焓濃度圖上的表示 l稀溶液的加壓和預(yù)熱過程 l發(fā)生器中的蒸氣發(fā)生過程 l濃溶液的冷卻與節(jié)流過程 l吸收器中的吸收過程 溴化鋰吸收式制冷循環(huán)過程 1）冷凝過程 2）節(jié)流過程 3）蒸發(fā)過程 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹

7、6.2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)原理 l再循環(huán)倍率 l發(fā)生不足 發(fā)生終了濃溶液的濃度低于理想情況下的濃度 l吸收不足 吸收終了的稀溶液濃度比理想情況下的高 mf r mdra mf md r a ra q a q a q q ：再循環(huán)倍率 ：稀溶液流量 ：冷劑水流量 ：發(fā)生終了濃度 ：發(fā)生初始濃度 ：放氣范圍 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 一、熱力計(jì)算 1.已知參數(shù) l制冷量Q0 l冷媒水出口溫度tx l冷卻水進(jìn)口溫度tw l加熱熱源溫度 2.設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 l吸收器、發(fā)生器冷卻水出口溫度tw1、tw2 考慮串連情況： 總溫升控制在79 11 212

8、 www www ttt ttt 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 2.設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 l冷凝溫度tk和冷凝壓力pk l蒸發(fā)溫度t0和蒸發(fā)壓力p0 l吸收器內(nèi)稀溶液最低溫度 l吸收器內(nèi)壓力 0 0 00 (2 4) () x ttC pft 0 2 (2 5) ( ) kw kk ttC pf t 0 21 (3 5) w ttC 0 (10 70) aa ppp 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 2.設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 l稀溶液濃度 l濃溶液濃度 l發(fā)生器內(nèi)濃溶液最高溫度 l溶液熱交換器出口溫度 (0.0

9、3 0.06) ra 2 (, ) aa f p t 4 (,) rg gk tfp pp 0 82 7248 77 (15 25) ()()() (,) mfmfmd a ttC qhhqqhh tf h 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 2. 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 l吸收器噴淋溶液狀態(tài) 982 9 999 ()() /; ()() (,) mfmdmmfmdm mmd mfmdmmfmdrma qqqhqqhq h fqq qqqqqq tf h 吸收器稀溶液再循環(huán)倍率 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算

10、3.設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算 l冷劑水流量 l發(fā)生器熱負(fù)荷 00 013 / md qQq qhh 43 7 () gm fm dm dm f Qqqhqhqh 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 3. 設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算 l冷凝器熱負(fù)荷 l吸收器熱負(fù)荷 33 () kmd Qqhh 812 () am fm dm dm f Qqqhqhqh 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 3.設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算 l溶液熱交換器熱負(fù)荷 7248 ()()() exmfmfmd Qqhhqqhh 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴

11、化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 4. 裝置的熱平衡式、熱力系數(shù)及熱力完善度 l裝置熱平衡式 l熱力系數(shù) l熱力完善度 0 g Q Q 0gak QQQQ 321 m ax 321 321 ()() TTT TTT TTT max ： 熱 源 溫 度 ；： 環(huán) 境 溫 度 ；： 冷 源 溫 度 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 5. 加熱蒸氣的消耗量及各類泵的流量 l加熱蒸氣的消耗量 l吸收器泵的流量 3 33 00 0 (1) 3 6 0 03 6 0 0/ 1 01 0 : / m am d v s m a qafq qmh q k gl

12、吸 收 器 噴 淋 溶 液 量 ： 噴 淋 溶 液 密 度 ， / :A1.05 1.1 :/ :/ g mv Q qAkg s hh A hkJ kg hkJ kg 考慮熱損失的附加系數(shù)， 加熱蒸氣的焓， 加熱蒸氣凝結(jié)水的焓， 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 5. 加熱蒸氣的消耗量及各類泵的流量 l發(fā)生器泵的流量 l冷媒水泵的流量 3 0 0 3600/ 1000() : : : v xx p x x Q qmh ttcp C t t 冷 媒 水 的 比 熱 容 冷 媒 水 進(jìn) 口 溫 度 冷 媒 水 出 口 溫 度 3 33 36003600

13、/ 1010 :/ mf md vg aa a q aq qmh kg l 稀溶液密度， 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 5. 加熱蒸氣的消耗量及各類泵的流量 l冷卻水泵的流量 l蒸發(fā)器泵的流量 3 3600/ 1000 : d m d V aq qmh a 蒸 發(fā) 器 冷 劑 水 的 再 循 環(huán) 倍 率 ， 10 20 1 3 0 1 3600/ 1000() b V wwp Q qmh ttC 2 3 21 3600/ 1000() b k V wwp Q qmh ttC 對于吸收器 對于冷凝器 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰

14、吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 二、傳熱計(jì)算 1.傳熱計(jì)算公式 2 () : : : ,: :a :b ab a b ab Q Fm Katbt F QW a b t t tt 2 傳 熱 面 積 ， m 傳 熱 量 ， 熱 交 換 器 中 的 最 大 溫 差 ， 即 熱 流 體 進(jìn) 口 和 冷 流 體 進(jìn) 口 溫 度 之 差 常 數(shù) ， 與 熱 交 換 器 內(nèi) 流 體 流 動 的 方 式 有 關(guān) 流 體在 換 熱 過 程 中 的 溫 度 變 化 流 體在 換 熱 過 程 中 溫 度 的 變 化 應(yīng) 用 此 公 式 的 前 提 是 ： 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷

15、機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 1.傳熱計(jì)算公式 流動方式ab應(yīng)用范圍 順流0.350.65 逆流0.650.65 叉流0.4250.65兩種流體均叉流 0.50.65一種流體叉流 各種流動狀態(tài)下的a、b值 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 2. 各種換熱設(shè)備傳熱面積的計(jì)算 l發(fā)生器的傳熱面積 l冷凝器傳熱面積 l吸收器傳熱面積 2 545 ()()0.65() gg g gbgh QQ Fm KbtKtttt 2 121 ()()0.65() kk k kbkkwww QQ Fm KbtKtttt 2 9192 ()()0.5()0.65() aa a

16、aabawww QQ Fm KttKtttttt 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 2.各種換熱設(shè)備傳熱面積的計(jì)算 l蒸發(fā)器的傳熱面積 l溶液熱交換器傳熱面積 3.傳熱系數(shù) 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而得 2 00 0 000 ()()0.65() bxxx QQ Fm KbtKtttt 2 427248 ()()0.35()0.65() exex ex exabex QQ Fm KttKtttttt 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算 三、舉例 已知：制冷量 冷媒水進(jìn)口溫度 冷媒水出口溫度 冷卻水進(jìn)口溫度 加熱工作蒸氣

17、壓力 相當(dāng)于蒸氣溫度 0.157 h pMPa 5 x tC 15 x tC 0 1744.5QkW 112.7 h tC 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī) 一、雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的循環(huán) 1. 串聯(lián)流程 1：高壓發(fā)生器 2：低壓發(fā)生器 3：冷凝器 4：蒸發(fā)器 5：吸收器 6：高溫?zé)峤粨Q器 7：溶液調(diào)節(jié)閥 8：低溫?zé)峤粨Q器 9：吸收器泵 10：發(fā)生器泵 11：蒸發(fā)器泵 12：抽氣裝置 13：防晶管 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī) 2. 串聯(lián)流程焓濃度圖 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī) 3. 并聯(lián)流程

18、 圖4-4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)流程 1高壓發(fā)生器泵 2高溫?fù)Q熱器 3吸收器 4蒸發(fā)器 5高壓發(fā)生器 6冷凝器 7低壓發(fā)生器 8、12引射器 9冷劑水泵 10凝水換熱器 11低溫?fù)Q熱器 13溶液泵 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī) 二、雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算（略） 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 一、溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能 1.加熱蒸氣壓力（溫度）變化對性能的影響 加熱蒸氣壓力與制冷量的關(guān)系 加熱蒸氣壓力變化對循環(huán)的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑

19、2. 冷媒水出口溫度的變化對性能的影響 冷媒水出口溫度與制冷量的關(guān)系冷媒水出口溫度變化對循環(huán)的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 3.冷卻水進(jìn)口溫度變化對性能的影響 冷卻水進(jìn)口溫度變換對循環(huán)的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 4.冷卻水水量、冷媒水量對性能的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 5. 冷卻水、冷媒水水質(zhì)變化對性能的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 6. 稀溶液循環(huán)量變化對性能的影響 稀溶液循環(huán)量

20、的變化對制冷量的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 7. 不凝性氣體對機(jī)組性能的影響 不凝性氣體對制冷量的影響 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 二、提高制冷系統(tǒng)性能的途徑 1.及時(shí)抽取不凝性氣體 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 2. 調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量 l過大：溶液濃度差減少，冷劑蒸氣量減少，吸收液溫度升高； l過小：機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行，溶液濃度差增大濃度過高有結(jié)晶危險(xiǎn) 3. 強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)過程 l添加能量添加劑辛醇（可提高制冷量1020） l減少冷劑蒸氣流動阻力 l提高換熱管內(nèi)介質(zhì)流速 l傳熱管表面進(jìn)行脫脂和防腐蝕處理 l改善噴淋溶液的霧化情況 l提高水質(zhì)（冷卻水和冷媒水） l采用強(qiáng)化傳熱管 l合理調(diào)節(jié)噴淋密度 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.5 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能及提高途徑 4. 采取適當(dāng)?shù)姆栏胧?防止腐蝕產(chǎn)生的不凝性氣體影響 l采用鋼制材料成本高 l加入鉻酸鋰和適量的氫氧化鋰 l其它緩蝕劑 溴化鋰吸收式制冷原理及設(shè)計(jì)介紹 6.6 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的冷量調(diào)節(jié)及安全保護(hù)措施 一、冷量調(diào)節(jié) （1）加熱蒸氣量調(diào)節(jié)法 （2）加熱蒸氣壓力調(diào)節(jié)法 （3）加熱蒸氣凝結(jié)水量調(diào)節(jié)法 （4）冷卻水量調(diào)節(jié)法 （5）溶液循環(huán)