吸收式制冷原理與講義_圖文

1、第七講吸收式制冷z吸收式技術(shù)是建立在自然定律和物理學(xué)以及熱力學(xué)定律的基礎(chǔ)上的z 環(huán)保型的、高效節(jié)能的提供冷水的系統(tǒng)z不用含氯的制冷劑即CFC制冷原理與技術(shù)講義陳江平上海交通大學(xué)制冷研究所吸收式制冷與壓縮式的比較冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流閥減壓閥發(fā)生器吸收器放熱吸熱溶解熱泵壓縮機(jī)1、吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展z 溴化鋰吸收式制冷機(jī)自1945年問世以來,歷經(jīng)半個世紀(jì),z 美國是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的創(chuàng)始國,目前日本,前蘇聯(lián)等國也有較大的發(fā)展。z美國開利公司1945年試制出第一臺制冷量為532kw的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。隨后又研制出了雙效機(jī)。目前生產(chǎn)溴冷機(jī)的公司有開利,約克,川恩和阿克拉等。日本是1959年研制出了

2、一臺698kw的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。1962年荏原制造所研制出了雙效機(jī)。目前的主要生產(chǎn)廠家為荏原制造所,三洋,三菱,川崎和日立等公司。日本的溴冷機(jī)無論在生產(chǎn)數(shù)量還是在性能指標(biāo),應(yīng)用范圍和新技術(shù),新產(chǎn)品研制等方面,均超過美國。為世界上研究與生產(chǎn)領(lǐng)先的國家吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展2z 我國的研究起步于60年代,從60-70年代初一直為研究期。z 70年代為單效機(jī)的應(yīng)用階段。主要應(yīng)用在紡織工業(yè)上。z80年代是雙效機(jī)的應(yīng)用階段。雙效機(jī)的熱力系數(shù)可達(dá)到1。1以上,而單效機(jī)的熱力系數(shù)一般在0。70。6,雙效機(jī)的蒸汽單耗比單效機(jī)減少1/2,冷卻水量減少1/3,是節(jié)能型的制冷機(jī)組。吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展3z90

3、年代為多種新型制冷機(jī)研制應(yīng)用階段z 契機(jī):(180年代末期國家計委提出凡是有蒸汽等熱源的地方都要發(fā)展溴冷機(jī)。(290年代我國在世界禁止使用氟里昂(CFC生產(chǎn)與使用協(xié)議書上簽字吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展4z兩種互相不起化學(xué)作用的物質(zhì)組成均勻混合物。由沸點不同的兩種物質(zhì)所組成。低沸點組分用做制冷劑,高沸點組分用做吸收劑。z常用的二元混合物是:氨-水溶液,氨是制冷劑,水是吸收劑,制冷0O C以下溴化鋰-水溶液,水是制冷劑,溴化鋰是吸收劑,制冷0O C 以上z 水作為制冷劑,優(yōu)點:汽化潛熱大,無毒,無味,安全。z缺點:常壓下蒸發(fā)溫度高。蒸發(fā)溫度降低時,蒸發(fā)壓力也降低。蒸汽的比容大,制冷劑所能達(dá)到的溫度在0O

4、 C以上2、制冷工質(zhì)采用二元混合物RefrigerantDistilled waterStable Nontoxic Low costReadily available Environmentally friendlyHigh latent heat of vaporizationBoiling Point of Water1.5 psia10.34 kPa0.15 psia1.034 kPat e m p e r a t u r epressure45F7.2C115F 46.1CAbsorbentLithium Bromide (LiBrHigh affinity for water (r

5、efrigerant In solution, higher boiling point than water Nontoxic溴化鋰溶液的物理特性溴化鋰水溶液的一般特性:常壓條件,水的沸點100O C ,溴化鋰的沸點1265O C。溴化鋰溶液的物理特性2溶解度的大小與溶質(zhì)和溶劑的特性有關(guān),還與溫度有關(guān)某濃度下降低溶液的濃度,就會有晶體析出固體影響正常運行溴化鋰吸收式制冷機(jī)要求溴化鋰濃度不低于50%,一般在60%左右。溴化鋰溶液的密度2同溫度下溴化鋰溶液的密度比水的大。運行中用比重計和溫度計測出密度,溫度濃度很重要溴化鋰溶液的飽和蒸汽壓3、溴化鋰吸收式制冷原理吸收式制冷原理溴化鋰吸收式制冷機(jī)原

6、理Single-Effect Absorption Refrigeration CycleAbsorption Cyclecondenserevaporatorabsorbergeneratorchilledwatercooling watersteam or hot water heat exchangerAir Handler Cooling TowerBoilerHigh PressureLow PressureCooling TowerAbsorbercoolingwater refrigerantvaporconcentratedsolutionintermediatesolutio

7、n absorber spray pumpdilute solutionabsorber100F 0,15 psiFrom Cooling TowerTogeneratorGeneratorsteam or hot water dilute solutionrefrigerant vaporconcentrated solutiongeneratorCondensercooling waterrefrigerant vaporliquid refrigerant condenser115F 1.5 psiEvaporatorchilled waterevaporator spray pumpr

8、efrigerantvapor liquid refrigerantabsorberevaporatorAir Handler45F 0,15psiExpansion Deviceliquid refrigerantexpansion deviceevaporatorHeat Exchangergenerator pumpdilute solutionheat exchanger concentratedsolutionprecools the concentrated solutionMore Example 1-冷凝器2-發(fā)生器3-蒸發(fā)器4-吸收器5-熱交換器6-U 型節(jié)流管7-防結(jié)晶管8

9、-抽氣裝置9-蒸發(fā)器泵10-吸收器回流泵11-發(fā)生器泵12-溶液三通閥More Example 蒸發(fā)器部分吸收器部分發(fā)生器部分冷凝器部分吸收式循環(huán)是一個連續(xù)的過程.吸收式技術(shù)溴化鋰壓焓圖132475643、吸收式技術(shù)能量調(diào)節(jié)吸收器蒸發(fā)器冷凝器7564123蒸汽能量調(diào)節(jié)閥傳感器100%全負(fù)荷50%全負(fù)荷10%全負(fù)荷示意圖表示法吸收式技術(shù)能量調(diào)節(jié)2機(jī)組照片(CARRIER雙效蒸汽型單效蒸汽/熱水型雙效直燃型Absorption Chillerscondensergeneratorevaporatorabsorber單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)一般采用0.10.25Mpa的蒸氣或75140的熱水作為加熱熱

10、源,循環(huán)的熱力系數(shù)較低(一般為0.650.75。如果有壓力較高的蒸氣(例如表壓力在0.4MPa以上可以利用,則可采用雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán),熱力系數(shù)可提高到1以上。雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)在機(jī)組中同時裝有高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器,在高壓發(fā)生器中采用壓力較高的蒸氣(一般為0.71MPa或燃?xì)?、燃油等高溫?zé)嵩醇訜?所產(chǎn)生的高溫冷劑水蒸氣用于加熱低壓發(fā)生器,使低壓發(fā)生器中的溴化鋰溶液產(chǎn)生溫度更低的冷劑水蒸氣,這樣不僅有效地利用了冷劑水蒸氣的潛熱,而且可以減少冷凝器的熱負(fù)荷,使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性得到提高。4、雙效溴化鋰系統(tǒng)串聯(lián)流程雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)循環(huán)并聯(lián)流程溴化鋰吸收式制冷機(jī)的特點溴化鋰吸收式制冷機(jī)也是

11、以熱能作補償實現(xiàn)制冷的裝置,因而很多特點與氨-水吸收式制冷機(jī)相似。(1以水作制冷劑,溴化鋰溶液作吸收劑,因此它無臭、無味、無毒,對人體無危害。(2對熱源的要求不高。一般的低壓蒸氣(0.12Mpa以上或75以上的熱水均能滿足要求,特別適用于有廢氣、廢熱水可利用的化工、冶金和輕工業(yè)企業(yè),有利于熱源的綜合利用。隨著地?zé)岷吞柲艿拈_發(fā)利用,它將具有更加廣泛的前途。(3整臺裝置基本上是熱交換器的組合體,因除泵以沒有其它運行部件,所以振動、噪聲都很小,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),對基建的要求不高,可在露天甚至樓頂安裝,尤其適用于艦艇、醫(yī)院、賓館等場合。(4結(jié)構(gòu)簡單,制造方便。(5裝置處于真空下運行,無爆炸危險。(6操作簡單

12、,維護(hù)保養(yǎng)方便,易于實行自動化運行。(7能在10%100%的范圍內(nèi)進(jìn)行制冷量的自動無級調(diào)節(jié),而且在部分負(fù)荷時機(jī)組的熱力系數(shù)并明顯下降。(8 溴化鋰溶液對金屬,尤其對黑色金屬有強烈的腐蝕性,特別在有空氣存在的情況下更為嚴(yán)重,因而機(jī)組應(yīng)很好地密封。(9由于系統(tǒng)以熱能作為補償,加上溴化鋰溶液的吸收過程是放熱過程,故對外界的排熱量大(通常比活塞式制冷機(jī)大一倍,冷卻水消耗量大。但它允許有較高的冷卻水溫度升高。冷卻水可采用串聯(lián)流動方式,以減少冷卻水的消耗量。(10因用水作制冷劑,故一般只能制取5以上的冷水,多用于空氣調(diào)節(jié)及一些生產(chǎn)工藝用冷凍水。(11熱力系數(shù)較低。(12溴化鋰價格較貴,機(jī)組充灌量大,初投資

13、較高。開利吸收式技術(shù)雙效循環(huán)開利吸收式技術(shù)單效循環(huán)開利吸收式技術(shù)直燃型循環(huán)開利吸收式技術(shù)16JB 單效機(jī)組z循環(huán)保護(hù)集中調(diào)節(jié)系統(tǒng)z高度密封的泵z90-10 銅鎳U 型管發(fā)生器z無真空泵抽氣系統(tǒng)z不堵塞的噴頭z雙槽/U型擋板z環(huán)氧涂層的水室z冷量降至55%不需要冷卻塔旁通調(diào)節(jié)制冷量范圍 330 -5140 kWz低噪聲、低振動,一般80dBA開利吸收式技術(shù)16JT 雙效機(jī)組z循環(huán)保護(hù)集中調(diào)節(jié)系統(tǒng)z高度密封的泵z90-10 銅鎳U 型管發(fā)生器z無真空泵抽氣系統(tǒng)z不堵塞的噴頭z鉸鏈水室z環(huán)氧涂層的水室z美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI認(rèn)可的水室出口法蘭連接z冷量降至59%不需要冷卻塔旁通調(diào)節(jié)z低噪聲、低振

14、動制冷量范圍 320 -5280 kW開利吸收式技術(shù)16DF 冷熱水機(jī)組z自動集中控制系統(tǒng)z高度密封的泵z無真空泵抽氣系統(tǒng)z鈀元件z不堵塞的噴頭z鉸鏈水室z環(huán)氧涂層的水室z冷量降至59%不需要冷卻塔旁通調(diào)節(jié)z供熱運行z微信息處理機(jī)控制z低噪聲、低振動制冷量范圍 480 -3520 kW制熱量范圍 430 -3170 kW開利吸收式技術(shù)RAP 冷熱水機(jī)組z循環(huán)保護(hù)集中調(diào)節(jié)系統(tǒng)z高度密封的泵z90-10 銅鎳U 型管發(fā)生器z無真空泵抽氣系統(tǒng)z不堵塞的噴頭z鉸鏈水室z環(huán)氧涂層的水室z美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI認(rèn)可的水室出口法蘭連接z冷量降至59%不需要冷卻塔旁通調(diào)節(jié)z 低噪聲、低振動制冷量范圍 11

15、0 -422 kW制熱量范圍 125 -375 kW吸收式技術(shù)主要設(shè)計要求z避免空氣進(jìn)入機(jī)組z抽空進(jìn)入機(jī)組的空氣z防止機(jī)組結(jié)晶吸收式技術(shù)主要設(shè)計要求z制造質(zhì)量和檢驗標(biāo)準(zhǔn)z抽氣系統(tǒng)z防結(jié)晶控制z稀釋循環(huán)提高溴化鋰吸收機(jī)效率的途徑z及時抽取不凝性氣體z調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量z強化傳熱傳質(zhì)過程:添加能量增強劑(辛醇,減少蒸汽流動阻力,提高換熱器管內(nèi)介質(zhì)流速,改善噴淋霧化效果,提高冷卻水和冷媒水的水質(zhì),減少結(jié)垢,采用強化傳熱管,合理調(diào)節(jié)噴淋密度z采取適當(dāng)?shù)姆栏胧┪帐郊夹g(shù)開利產(chǎn)品特點z U型管束結(jié)構(gòu)z循環(huán)保護(hù)z專用回路的密封泵結(jié)構(gòu)z無真空泵抽氣系統(tǒng)z電子控制z運行調(diào)節(jié)范圍寬“循環(huán)保護(hù)”系統(tǒng)循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)運行

16、示意圖密封的溶液泵密封的冷劑泵冷水出口/進(jìn)口電磁浮球開關(guān)循環(huán)保護(hù)閥吸收器蒸發(fā)器“循環(huán)保護(hù)”系統(tǒng)216JT 循環(huán)保護(hù)閥和高位制冷劑開關(guān)無真空泵抽氣系統(tǒng)效率高機(jī)組運行時連續(xù)動作排除不凝性氣體,確保機(jī)組的壽命和效率冷凝器蒸發(fā)器無真空泵抽氣系統(tǒng)抽氣系統(tǒng)灰色表示(16DF噴射器集氣罐分離室溶液泵真空泵的結(jié)構(gòu)檢修區(qū)域檢修周期為6年密封結(jié)構(gòu)鑄鐵的泵葉輪開利專用的循環(huán)泵的結(jié)構(gòu)冷劑泵在左側(cè)溶液泵在右側(cè)16JB 泵裝配循環(huán)保護(hù)閥直接裝在溶液泵的進(jìn)口控制溶液濃度“U”型傳熱管的結(jié)構(gòu)開利浮動的U型管束結(jié)構(gòu)有競爭力的安裝定位設(shè)計浮動管束結(jié)構(gòu)16JB 發(fā)生器浮動U型管束結(jié)構(gòu)(裝配 16JB 發(fā)生器管束(制造中原材料選擇冷凝器中的銅管發(fā)生器中的90-10 銅鎳管原材料選擇管板裝配吸收器的噴頭冷凝器中的銅管蒸發(fā)器的噴頭噴頭結(jié)構(gòu)吸收器噴頭帽蓋消