吸收式制冷機(jī)組

1、溴化鋰吸收式制冷機(jī)是以溴化鋰溶液為吸收劑，以水為制冷劑，利用水在高真空下蒸發(fā)吸熱達(dá)到制冷的目的。      為使制冷過程能連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，蒸發(fā)后的冷劑水蒸氣被溴化鋰溶液所吸收，溶液變稀，這一過程是在吸收器中發(fā)生的，然后以熱能為動力，將溶液加熱使其水份分離出來，而溶液變濃，這一過程是在發(fā)生器中進(jìn)行的。發(fā)生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成水，經(jīng)節(jié)流后再送至蒸發(fā)器中蒸發(fā)。如此循環(huán)達(dá)到連續(xù)制冷的目的。     可見溴化鋰吸收式制冷機(jī)主要是由吸收器、發(fā)生器、冷凝器和蒸發(fā)器四部分組成的。  &#

2、160;  從吸收器出來的溴化鋰稀溶液，由溶液泵(即發(fā)生器泵)，升壓經(jīng)溶液熱交換器，被發(fā)生器出來的高溫濃溶液加熱溫度提高后，進(jìn)入發(fā)生器。在發(fā)生器中受到傳熱管內(nèi)熱源蒸汽加熱，溶液溫度提高直至沸騰，溶液中的水份逐漸蒸發(fā)出來，而溶液濃度不斷增大。     單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱源蒸汽壓力一般為0.098MPa(表壓)。發(fā)生器中蒸發(fā)出來的冷劑水蒸氣向上經(jīng)擋液板進(jìn)入冷凝器，擋液板起汽液分離作用，防止液滴隨蒸汽進(jìn)入冷凝器。冷凝器的傳熱管內(nèi)通入冷卻水，所以管外冷劑水蒸氣被冷卻水冷卻，冷凝成水，此即冷劑水。    

3、積聚在冷凝器下部的冷劑水經(jīng)節(jié)流后流入蒸發(fā)器內(nèi)，因?yàn)槔淠髦械膲毫Ρ日舭l(fā)器中的壓力要高。如：當(dāng)冷凝器溫度為45時，冷凝壓力為9580Pa(71.9mmHg)；蒸發(fā)溫度為5時，蒸發(fā)壓力872Pa(6.45mmHg)。 U型管是起液封作用的，防止冷凝器中的蒸汽直接進(jìn)入蒸發(fā)器。     冷劑水進(jìn)入蒸發(fā)器后，由于壓力降低首先閃蒸出部分冷劑水蒸氣。因蒸發(fā)器為噴淋式熱交換器，噴淋量要比蒸發(fā)量大許多倍，故大部分冷劑水是聚集在蒸發(fā)器的水盤內(nèi)的，然后由冷劑水泵升壓后送入蒸發(fā)器的噴淋管中，經(jīng)噴嘴噴淋到管簇外表面上，在吸取了流過管內(nèi)的冷媒水的熱量后，蒸發(fā)成低壓的冷劑水蒸氣。由于

4、蒸發(fā)器內(nèi)壓力較低，故可以得到生產(chǎn)工藝過程或空調(diào)系統(tǒng)所需要的低溫冷媒水，達(dá)到制冷的目的。例如蒸發(fā)器壓力為872Pa時，冷劑水的蒸發(fā)溫度為5，這時可以得到7的冷媒水。     蒸發(fā)出來的冷劑蒸汽經(jīng)擋液板將其夾雜的液滴分離后進(jìn)入吸收器，被由吸收器泵送來并均勻噴淋在吸收管簇外表的中間溶液所吸收，溶液重新變稀。中間溶液是由來自溶液熱交換器放熱降溫后的濃溶液和吸收器液囊中的稀溶液混合得到的。為保證吸收過程的不斷進(jìn)行，需將吸收過程所放出的熱量由傳熱管內(nèi)的冷卻水及時帶走。中間溶液吸收了一定量的水蒸氣后成為稀溶液，聚集在吸收器底部液囊中，再由發(fā)生器泵送到發(fā)生器，如此循環(huán)不

5、已。     由上述循環(huán)工作過程可見，吸收式制冷機(jī)與壓縮式制冷機(jī)在獲取冷量的原理上是相同的，都是利用高壓液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥(或U型管)節(jié)流降壓后，在低壓下蒸發(fā)來制取冷量，它們都有起同樣作用的冷凝、蒸發(fā)和節(jié)流裝置。而主要區(qū)別在于由低壓冷劑蒸汽如何變成高壓蒸汽所采用的方法不同，壓縮式制冷機(jī)是通過原動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，而吸收式制冷機(jī)是通過吸收器，溶液泵和發(fā)生器等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。     從吸收器出來的稀溶液溫度較低，而稀溶液溫度越低，則在發(fā)生器中需要更多熱量。自發(fā)生器出來的濃溶液溫度較高，而濃溶液溫度越高，在吸收器中則

6、要求更多的冷卻水量。因此設(shè)置溶液交換器，由溫度較高的濃溶液加熱溫度較低的稀溶液，這樣既減少了發(fā)生器加熱負(fù)荷，也減少了吸收器的冷卻負(fù)荷，可謂一舉兩得。     溴化鋰吸收式制冷機(jī)除了上述冷劑水和溴化鋰溶液兩個內(nèi)部循環(huán)外，還有三個系統(tǒng)與外部相聯(lián)，這就是：     熱源系統(tǒng)；     冷卻水系統(tǒng)；     冷媒水系統(tǒng)。     熱源蒸汽(或熱水)通入發(fā)生器，在管內(nèi)流過，加熱管外溶液使其沸騰并蒸發(fā)出冷劑蒸

7、汽，而熱源蒸汽放出汽化潛熱后凝結(jié)成水排出。一般情況下，應(yīng)將該凝結(jié)水回收并送回鍋爐加以利用。     在吸收器中溶液吸收來自蒸發(fā)器的低壓冷劑蒸汽，是個放熱過程。為使吸收過程連續(xù)進(jìn)行下去，需不斷加以冷卻。在冷凝器中也需冷卻水，以便將來自發(fā)生器的高壓冷劑蒸汽變成冷劑水。冷卻水先流經(jīng)吸收器后，再流過冷凝器，出冷凝器的冷卻水溫度較高，一般是通入冷卻水塔，降溫后再打入吸收器循環(huán)使用。     來自用戶的冷媒水通入蒸發(fā)器的管簇內(nèi)，由于管外冷劑水的蒸發(fā)吸熱，使冷媒水降溫。制冷機(jī)的工作目的是獲得低溫(如7)的冷媒水，冷媒水就是冷量的

8、媒體。壓縮機(jī)的作用是把壓力較低的冷劑蒸汽變成壓力較高的冷劑蒸汽。所以，只要能將壓力較低的冷劑蒸汽變成壓力較高的冷劑蒸汽的部件都可取代壓縮機(jī)。下面就是一例。     我們都知道，食鹽在夏天的時候容易吸收空氣中的水蒸汽而變得比較潮濕。這也是一般鹽類所具有的性質(zhì)。     溴化鋰也是一種鹽，它也有吸收水蒸汽的能力，且其吸收水蒸汽的能力遠(yuǎn)大于食鹽。     不但固態(tài)的溴化鋰能吸收水蒸汽，濃度較高的溴化鋰水溶液（以下簡稱溴化鋰溶液）也具有較強(qiáng)的吸收水蒸汽的能力。  

9、   溴化鋰溶液所處的容器壓力較低且水蒸汽的分壓力較高時，溴化鋰溶液的吸收能力較強(qiáng)。     吸收水蒸汽后，溴化鋰溶液的濃度變低，需濃縮后才能循環(huán)使用。     濃縮可在一個壓力和溫度都較高的容器中進(jìn)行。而濃縮時又產(chǎn)生一定數(shù)量的水蒸汽。所以，溴化鋰溶液可在低壓下吸收水蒸汽，而在高壓下產(chǎn)生水蒸汽。也就是說，溴化鋰溶液有把低壓水蒸汽變成高壓水蒸汽的能力。因此，溴化鋰溶液可把低壓制劑蒸汽變成高壓冷劑蒸汽從而取代壓縮機(jī)。吸收水蒸汽的容器叫作吸收器。產(chǎn)生水蒸汽的容器叫作發(fā)生器。  &#

10、160;  圖1.5.1為溴化鋰溶液可把低壓水蒸汽變成高壓水蒸汽從而取代壓縮機(jī)的原理圖。 在吸收器中吸收了水蒸汽的濃溶液變成了稀溶液，由溶液泵送至發(fā)生器，由其中的高溫蒸汽加熱沸騰濃縮，并產(chǎn)生溫度較高的高壓冷劑蒸汽，稀溶液的濃度也變高，濃縮后的濃溶液經(jīng)節(jié)流閥送至吸收器，吸收來自蒸發(fā)器的低壓冷劑蒸汽，從而達(dá)到了把低壓冷劑蒸汽變成高壓冷劑蒸汽，取代壓縮機(jī)的目的（參見第2.1節(jié)，第2.2節(jié)，第2.3節(jié)）。     圖1.5.1吸收器和發(fā)生器取代壓縮機(jī)的原理圖在吸收式制冷機(jī)中，溶液的循環(huán)是至關(guān)重要的。因?yàn)樗怯萌芤旱臐饪s和吸收而使低壓蒸汽變成高壓蒸汽，從

11、而取代壓縮機(jī)的的關(guān)鍵問題所在。           在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，發(fā)生器和吸收器中起到上述作用的是溴化鋰溶液，它的吸收水蒸汽的能力很強(qiáng)。吸收式制冷機(jī)的溶液循環(huán)原理如圖2.2.1所示。圖2.2.1 吸收式制冷機(jī)的溶液循環(huán)       在吸收器中吸收了低壓水蒸汽的溴化鋰溶液濃度變小，溫度也較低，被溶液泵送往使之濃縮的發(fā)生器中，被管內(nèi)流動的高壓工作蒸汽加熱至對應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)，使之沸騰并產(chǎn)生冷劑蒸汽，因發(fā)生器中的壓力較高，所以冷劑蒸汽的壓力也較

12、高，也就是說通過泵的升壓和工作蒸汽的加熱，使低壓蒸汽的壓力升高。     溶液沸騰產(chǎn)生出冷劑蒸汽后，濃度和溫度都有所升高，又具有了吸收水蒸汽的能力。因發(fā)生器中的壓力比吸收器中的壓力要高得多，故在送往吸收器中讓其吸收水蒸汽時必須通過節(jié)流閥降壓。     在吸收器中，溶液被噴淋在內(nèi)通冷卻水的傳熱管管簇上，因溶液在吸收水蒸汽時要放出大量的吸收熱，故需大量的冷卻水進(jìn)行冷卻，實(shí)驗(yàn)和理論都表明，溶液的濃度越高、溫度越低，吸收水蒸汽的能力就越強(qiáng)，所以，在實(shí)際中，要努力提高其濃度、降低其溫度，但要注意避免因濃度過高、溫度過低而結(jié)晶

13、。 圖2.2.2 有溶液熱交換器的吸收式制冷機(jī)的溶液循環(huán)      另外，從圖中不難看出，一方面稀溶液溫度較低，送往發(fā)生器后需消耗能量對其加熱；而另一方面，濃溶液的溫度較高，在吸收器中需冷卻才能有較強(qiáng)的吸收水蒸汽的能力，所以，如能使?jié)馊芤汉拖∪芤哼M(jìn)行熱交換，無疑可提高機(jī)組的性能系數(shù)。     因此，在實(shí)際的溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，一般都設(shè)有溶液熱交換器（如圖2.2.2所示）。在溶液熱交換器中，稀溶液在管內(nèi)流動，而濃溶液的管外（殼程）流動，從而達(dá)到熱交換的目的。 溴化鋰吸收式制冷機(jī)中的制冷劑就是水。水在制冷循

14、環(huán)中狀態(tài)不斷改變，并利用其在蒸發(fā)時的吸熱而產(chǎn)生制冷的。      首先，從發(fā)生器中產(chǎn)生的高壓冷劑蒸汽在冷凝器中被冷卻水冷凝成冷劑水。因其壓力較高，故通過一個節(jié)流閥送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸收管內(nèi)冷媒水的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的冷劑蒸汽壓力較低，通過擋水板送入吸收器以被較濃的溴化鋰溶液吸收，而后又在發(fā)生器產(chǎn)生出壓力較高的冷劑蒸汽，從而完成循環(huán)。      在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，蒸發(fā)器中的壓力非常低，以至于水在5時即達(dá)到飽和而蒸發(fā)，在蒸發(fā)時吸收管內(nèi)冷媒水的熱量而使其溫度降低，從而達(dá)到制冷的目的。

15、0;     一般而言，冷媒水進(jìn)蒸發(fā)器的溫度為12，放熱后溫度降低到7，由冷媒水泵送給用戶使用。  圖2.3.1 吸收式制冷機(jī)的制冷劑循環(huán)近幾年來，溴化鋰吸收式制冷機(jī)發(fā)展的非常迅速，新機(jī)型、新結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，目前已有許多型式，既有用于普通空調(diào)的溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，又有用于各種工業(yè)過程的專用制冷機(jī)組。按其工作原理分，可分為單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組和雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組；按其能源種類分，可分為利用廢熱、廢汽、高溫?zé)崴约暗推肺徽羝?0.1MPa、0.25MPa、0.4MPa、0.6MPa)加熱的制冷機(jī)組和直接燃油、燃?xì)?、燃煤的直燃式溴化鋰?/p>

16、收式制冷機(jī)組；按其輸出方式分，可分為制取冷水的制冷機(jī)組以及同時制取冷水和溫水的冷溫水機(jī)組；按其結(jié)構(gòu)型式分，可分為單筒型、雙筒型和三筒型機(jī)組等等。      標(biāo)準(zhǔn)的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，一般是以0.1MPa的低壓蒸汽或75以上的熱水作為驅(qū)動熱源的。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、使用熱源的品位較低、造價便宜，但其性能系數(shù)較低，一般只有0.7左右。由于它是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的基礎(chǔ)，其他機(jī)組都是在此基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，因此，本章著重討論單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)。      單效溴化鋰吸收式

17、制冷機(jī)主要由以下部分組成：      1)發(fā)生器 其作用是使從吸收器來的稀溶液沸騰濃縮，產(chǎn)生冷劑蒸汽和濃溶液；       2)冷凝器 其作用是使發(fā)生器產(chǎn)生的冷劑蒸汽冷凝成冷劑水并送往蒸發(fā)器；      3)蒸發(fā)器 其作用是使冷劑水蒸發(fā)吸熱，供出低溫冷媒水；      4)吸收器 其作用是使發(fā)生器來的濃溶液吸收蒸發(fā)器來的冷劑蒸汽產(chǎn)生稀溶液；    

18、  5)溶液熱交換器 其作用是使從吸收器來的低溫稀溶液和從發(fā)生器來的高溫濃溶液之間進(jìn)行熱量交換，從而減輕發(fā)生器和吸收器的熱負(fù)荷，提高機(jī)組的性能系數(shù)。      6)其他裝置 主要有使溶液和冷劑水循環(huán)的溶液泵和冷劑水泵，抽出機(jī)內(nèi)不凝氣體并產(chǎn)生高度真空的抽氣裝置以及冷量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。      從溴化鋰吸收式制冷機(jī)的原理可知，發(fā)生器和冷凝器的壓力較高，而吸收器和蒸發(fā)器的壓力較低，因此，通常把發(fā)生器和冷凝器布置在一個空間內(nèi)，而把吸收器和蒸發(fā)器布置在另一個空間內(nèi)。  

19、0;   又由于溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作時處于高真空狀態(tài)下，因此都把它的外殼設(shè)計(jì)成圓筒形結(jié)構(gòu)。把高壓部分布置在上方，低壓部分布置在下方，中間用溶液槽隔開，如圖3.3.1所示。圖3.3.1 單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)型式溴化鋰吸收式制冷機(jī)是以蒸汽為動力，以水及水蒸汽為制冷劑、以溴化鋰溶液為吸收劑的制冷設(shè)備，主要制取510的冷水，可作為大型中央空調(diào)及工藝用冷的冷源。      雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)主要由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、高溫溶液熱交換器、低溫溶液熱交換器、凝水熱交換器等傳熱傳質(zhì)原件組成，另外，為了

20、能使溶液和冷劑水進(jìn)行循環(huán)，還配有溶液泵和冷劑水泵和其他必要的組件。      根據(jù)溶液循環(huán)方式的不同，雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)可分為串聯(lián)循環(huán)式和并聯(lián)循環(huán)式兩種。      下面以串聯(lián)循環(huán)的蒸汽雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)為例來介紹溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作和循環(huán)原理（圖4.2.1）：             圖4.2.1 雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)循環(huán)原理 1 溶液循環(huán)泵 2 高壓

21、發(fā)生器 3 低壓發(fā)生器 4 冷凝器 5 吸收器 6 高溫溶液熱交換器 7 低溫溶液熱交換器 8 凝水熱交換器 9 蒸發(fā)器      外界引入的0.50.7Mpa的工作蒸汽通過調(diào)節(jié)閥門進(jìn)入高壓發(fā)生器的傳熱管內(nèi)，加熱高壓發(fā)生器1中傳熱管外的溴化鋰稀溶液，使之沸騰并釋放出冷劑蒸汽。稀溶液蒸發(fā)出部分冷劑蒸汽后濃縮成濃度較高的中間溶液。蒸發(fā)出的冷劑蒸汽積聚在冷劑蒸汽集箱中，仍具有較多的潛能，被送往低壓發(fā)生器2的管內(nèi)進(jìn)一步使用。同時，濃縮后的中間溶液經(jīng)高溫溶液熱交換器6放出部分熱量后也被送往低壓發(fā)生器的傳熱管外進(jìn)一步加熱濃縮。  

22、60;   由高壓發(fā)生器中稀溶液蒸發(fā)產(chǎn)生的冷劑蒸汽通過管道送入低壓發(fā)生器2的傳熱管內(nèi)，加熱由經(jīng)高壓發(fā)生器初步濃縮的傳熱管外的中間溶液；因低壓發(fā)生器中的壓力較低（絕對壓力只有8kPa左右），所以在溫度較低的冷劑蒸汽的加熱下，管外的中間溶液仍能沸騰并產(chǎn)生冷劑蒸汽；同時，中間溶液得到進(jìn)一步濃縮。管內(nèi)的冷劑蒸汽因放熱而冷凝成冷劑水，從冷劑水出口流向冷凝器4；同時，低壓發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑蒸汽也被送往冷凝器。而濃縮后產(chǎn)生的濃溶液則經(jīng)低溫溶液熱交換器7放熱后送往吸收器5。      在冷凝器4中，管內(nèi)流動的是冷卻水將低壓發(fā)生器產(chǎn)生的冷劑蒸汽冷凝，與低壓發(fā)生器管內(nèi)流出的冷劑水混合后經(jīng)節(jié)流管，節(jié)流降壓后送往壓力較低的蒸發(fā)器。在冷凝器中設(shè)有擋液板，其作用是防止低壓發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽中所含的溴化鋰溶液液滴進(jìn)入冷凝器，污染冷凝器中的冷劑水。      蒸發(fā)器9是溴化鋰吸收式制冷機(jī)中制冷的關(guān)鍵部件。其傳熱管內(nèi)流動的是從用戶供冷設(shè)備而來的溫度較高（一般為12）的冷水（稱為冷媒水），而管外的壓力很低，其絕對壓力只有870帕左右，水在如此之低的壓力下的飽和溫度只有5，所以從冷凝器而來的冷劑水在該環(huán)境下立即蒸發(fā)成冷劑蒸汽，在蒸發(fā)過程中吸收管內(nèi)冷媒水