吸收式制冷機(jī)-1-吸收式制冷機(jī)與熱泵,新校區(qū)

機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院吸收式制冷與熱泵2023年2月4日主要內(nèi)容：1、溴化鋰吸收式制冷與熱泵2、溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算，以輔導(dǎo)為主；3、氨水吸收式制冷機(jī)與吸收式冰箱；*2weisean吸收式制冷目前在日本、中國(guó)和韓國(guó)得到了較普遍的應(yīng)用。隨著我國(guó)西氣東輸工程的實(shí)施和天然氣的引進(jìn)或開(kāi)采，吸收式制冷正在制冷空調(diào)中發(fā)揮重要作用。充分利用余熱的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將使得吸收式制冷必不可少；廣泛的燃?xì)夤?yīng)，以及夏季燃?xì)獾凸群陀秒姼叻?，可以使得燃?xì)庵比际轿帐娇照{(diào)得到更廣泛的應(yīng)用。我國(guó)在吸收制冷設(shè)計(jì)和制造方面處于國(guó)際先進(jìn)水平，出現(xiàn)了江蘇雙良，長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大，大連三洋等一系列著名品牌。前言*3weisean

吸收式制冷利用溶液在一定條件下能析出低沸點(diǎn)組分的蒸氣，在另一種條件下又能吸收低沸點(diǎn)組分這一特性完成制冷循環(huán)。目前吸收式制冷機(jī)多用二元溶液，習(xí)慣上稱(chēng)低沸點(diǎn)組分為制冷劑，高沸點(diǎn)組分為吸收劑?；驹?4weisean整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)回路：

制冷劑回路溶液回路基本原理*5weisean發(fā)生器和冷凝器（高壓側(cè)）與蒸發(fā)器和吸收器（低壓側(cè)）之間的壓差通過(guò)安裝在相應(yīng)管道上的膨脹閥或其它節(jié)流機(jī)構(gòu)來(lái)保持。在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，這一壓差相當(dāng)小，一般只有6.5～8kPa，因而采用U型管、節(jié)流短管或節(jié)流小孔即可?；驹?6weisean發(fā)生器generator

吸收式制冷機(jī)中，通過(guò)加熱析出制冷劑的設(shè)備。

吸收器absorber

吸收式制冷機(jī)中，通過(guò)濃溶液吸收劑在其中噴霧以吸收來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣的設(shè)備?；驹?7weisean

綜上所述，溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作過(guò)程可分為兩個(gè)部分：

(1)制冷劑循環(huán)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)。這些過(guò)程與蒸氣壓縮式制冷循環(huán)在冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器中所產(chǎn)生的過(guò)程完全相同；

(2)溶液循環(huán)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。這些過(guò)程的作用相當(dāng)于蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中壓縮機(jī)所起的作用?；驹?8weisean

高壓制冷劑蒸氣在冷凝器中冷凝后，經(jīng)節(jié)流元件節(jié)流，溫度和壓力降低，低溫、低壓液體在蒸發(fā)器內(nèi)汽化，實(shí)現(xiàn)制冷。共同點(diǎn)壓縮式與吸收式制冷的異同*9weisean消耗的能量不同蒸發(fā)壓縮式制冷機(jī)消耗機(jī)械功，吸收式制冷機(jī)消耗的是熱能。吸收制冷劑蒸氣的方式不同利用液體蒸發(fā)連續(xù)不斷地制冷時(shí)，需不斷地在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生蒸氣。蒸氣壓縮式用壓縮機(jī)吸收此蒸氣，吸收式制冷機(jī)用吸收劑在吸收器內(nèi)吸取制冷劑蒸氣。將低壓制冷劑蒸氣變?yōu)楦邏褐评鋭┱魵鈺r(shí)采取的方式不同蒸氣壓縮式制冷機(jī)通過(guò)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)完成，吸收式制冷機(jī)則是通過(guò)吸收器、溶液泵、發(fā)生器和節(jié)流閥完成。提供的冷源溫度不同蒸氣壓縮式制冷可以提供0℃以下的低溫冷源，應(yīng)用范圍廣泛；而吸收式制冷一般只能制取0℃以上的冷水，多用于空調(diào)系統(tǒng)。不同點(diǎn)壓縮式與吸收式制冷的異同*10weisean工質(zhì)不同壓縮式制冷吸收式制冷單組分或多組分工質(zhì)雙組分工質(zhì)對(duì)溴化鋰－水氨－水吸收劑制冷劑高沸點(diǎn)組分低沸點(diǎn)組分不同點(diǎn)壓縮式與吸收式制冷的異同*11weisean分類(lèi)吸收式制冷機(jī)或熱泵可以按照以下方式進(jìn)行分類(lèi)：（1）按工質(zhì)分：溴化鋰-水；氨-水；等（2）驅(qū)動(dòng)熱源分：蒸氣型；熱水型；直燃型；余熱型；復(fù)合熱源型；等（3）驅(qū)動(dòng)熱源的利用方式分：?jiǎn)涡?；雙效；多效；多級(jí)；等（4）熱泵制熱目的：第一類(lèi)；第二類(lèi)；*12weisean分類(lèi)吸收式式制冷機(jī)或熱泵可以按照以下方式進(jìn)行分類(lèi)：（5）溶液循環(huán)流程分：串聯(lián)；并聯(lián)；串并聯(lián)；等（6）按機(jī)組結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)瓮玻浑p筒；三筒；多筒；等以上分類(lèi)中，第（4）個(gè)分類(lèi)方法，是吸收式熱泵的常見(jiàn)分類(lèi)*13weisean第一類(lèi)熱泵：又稱(chēng)“增熱型熱泵”，利用少量的高溫?zé)嵩礋崮?，產(chǎn)生大量的中溫有用熱能。第二類(lèi)熱泵：又稱(chēng)“升溫型熱泵”，利用大量的中溫?zé)嵩礋崮?，產(chǎn)生少量的高溫有用熱能。*14weisean第一類(lèi)吸收式熱泵*15weisean第二類(lèi)吸收式熱泵*16weisean熱力系數(shù)第二類(lèi)熱泵：第一類(lèi)熱泵：制冷熱力系數(shù)：吸收式制冷與熱泵系統(tǒng)與外界的能量交換*17weisean溴化鋰吸收式制冷的有關(guān)熱力計(jì)算*18weisean溫度越低，溴化鋰水溶液的飽和濃度也越低。因此，溴化鋰水溶液的濃度過(guò)高或溫度過(guò)低時(shí)均易于形成結(jié)晶，這是溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中必須注意的問(wèn)題。在一定溫度下，溶液面上水蒸氣飽和分壓力低于純水的飽和分壓力，而且溶液的濃度越高，液面上水蒸氣飽和分壓力越低，則溶液的吸水性越強(qiáng)。相同壓力時(shí)，隨著濃度的升高，對(duì)應(yīng)的溶液飽和溫度上升溴化鋰水溶液的壓力-飽和溫度圖（P-T）圖*19weiseanP-t圖*20P-T圖除了可以用來(lái)確定溶液的狀態(tài)參數(shù)外，還常被用來(lái)表示溴化鋰水溶液熱力狀態(tài)的變化及溴化鋰吸收式制冷的工作循環(huán)過(guò)程。ABCD溴化鋰水溶液的壓力-飽和溫度圖（P-T）圖AB:溶液在發(fā)生器中的等壓加熱濃縮過(guò)程，稱(chēng)為發(fā)生過(guò)程CD:溶液在吸收器中的等壓冷卻稀釋過(guò)程，稱(chēng)為吸收過(guò)程BC:濃溶液在熱交換器中的冷卻過(guò)程；DA:稀溶液在熱交換器中的加熱過(guò)程；這兩個(gè)過(guò)程因?yàn)闆](méi)有發(fā)生傳質(zhì)現(xiàn)象，因此溶液的濃度不變。P-T圖由于沒(méi)有反映比焓的變化，因此不能用P-T圖進(jìn)行吸收式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算。為了進(jìn)行熱力計(jì)算，常用比焓－濃度圖（h-）。溴化鋰水溶液的壓力-飽和溫度圖（P-T）圖*22weisean分類(lèi)*溴

化

鋰

水

溶

液

的

比

焓

濃

度

圖ABC四個(gè)參數(shù)：溫度濃度水蒸氣壓比焓只要知道任意2個(gè)，就可以查出另外2個(gè)注意：等壓線反映的是溶液所具有的水蒸氣壓，而不是溶液的壓力。只有處于相平衡時(shí)，溶液的壓力才等于其水蒸氣壓。溴

化

鋰

水

溶

液

的

比

焓

濃

度

圖比焓-濃度圖不但可以求得溶液的狀態(tài)參數(shù)，還可以將溶液的熱力過(guò)程清楚地表示出來(lái)，是進(jìn)行吸收式制冷循環(huán)的理論分析，熱力計(jì)算和運(yùn)行特性分析的主要圖表。其用途相當(dāng)于蒸氣壓縮制冷中的壓－焓圖。氣相區(qū)液相區(qū)*27weisean

系統(tǒng)中每產(chǎn)生1kg制冷劑所需要的制冷劑-吸收劑溶液的質(zhì)量，稱(chēng)為溶液的循環(huán)倍率，用a表示。對(duì)發(fā)生器進(jìn)行溶質(zhì)守恒計(jì)算：放氣范圍，表示濃溶液與稀溶液的濃度差

wa.qmf=(qmf-qmd)wr+0.qmd

令a=qmf/qmd解出a=wr/wr-wa循環(huán)倍率和放氣范圍*28weisean計(jì)算例題已知單效溴化鋰吸收式熱泵吸收器中的壓力為2.07KPa，溶液泵進(jìn)口溫度為54.8℃；發(fā)生器的壓力為57.81KPa，發(fā)生器出口濃溶液溫度為143.6℃；濃溶液在溶液換熱器的出口溫度為79.3℃；制冷劑的流量為1kg/s。對(duì)該熱力系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算。*29weisean查圖結(jié)果*30weisean單效制冷機(jī)使用能源廣泛，可以采用各種工業(yè)余熱，廢熱，也可以采用地?zé)?、太?yáng)能等作為驅(qū)動(dòng)熱源，在能源的綜合利用和梯級(jí)利用方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。而且具有負(fù)荷及熱源自動(dòng)跟蹤功能，確保機(jī)組處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。單效制冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)熱源為低品位熱源，其COP在0.5-0.7，如果業(yè)主具備高品位的熱源，應(yīng)選擇直燃機(jī)或蒸汽雙效制冷機(jī)，其COP在1.31以上。單效溴化鋰吸收式機(jī)組的特征*31weisean直燃吸收式溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)，我們稱(chēng)之為“直燃機(jī)”，是直接燃燒天然氣、煤氣、液化石油氣，柴油作能源，以水/溴化鋰作介質(zhì)的冷熱源設(shè)備。由于直燃機(jī)不以電為能源（只需極少的電作循環(huán)輔助動(dòng)力），并具有制冷、采暖、衛(wèi)生熱水功能，可以大幅度削減電力投資和供熱設(shè)備投資。在電空調(diào)廣泛采用的國(guó)家和地區(qū)，直燃機(jī)更能削減夏季峰值電力、填補(bǔ)夏季燃?xì)獾凸鹊木C合經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于電力行業(yè)及燃燒行業(yè)健康發(fā)展都具有舉足輕重的影響。世界首臺(tái)直燃機(jī)1968年在日本誕生，從1980年起成為日本、韓國(guó)等國(guó)的主要空調(diào)設(shè)備，占有該國(guó)中央空調(diào)市場(chǎng)80%以上的份額。遠(yuǎn)大1992年開(kāi)發(fā)成功中國(guó)首臺(tái)直燃機(jī)，1996年成為全球直燃機(jī)產(chǎn)銷(xiāo)量最大的企業(yè)，至2002年已出口20余個(gè)國(guó)家，在中、美等國(guó)市場(chǎng)占有率為同行之首。*33weisean單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組循環(huán)流程的溶液回路包括下列過(guò)程：（1）稀溶液經(jīng)溶液熱交換器的加 熱升溫過(guò)程（2）稀溶液在發(fā)生器中的發(fā)生過(guò) 程（3）濃溶液經(jīng)溶液熱交換器的冷 卻降溫過(guò)程（4）濃溶液和稀溶液在進(jìn)入吸收 器之前的混合過(guò)程（5）混合溶液在吸收器中的吸收 過(guò)程*34weisean單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組循環(huán)流程的制冷劑回路包括下列過(guò)程：（1）冷劑蒸汽在冷凝器中的冷凝過(guò)程（2）冷劑水在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過(guò)程*35weisean吸收式機(jī)組的應(yīng)用系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)熱源回路制冷劑回路溶液回路冷卻水回路冷水回路抽氣裝置自動(dòng)控制裝置安全保護(hù)裝置蒸汽型直燃型熱水型余熱型吸收式制冷的系統(tǒng)構(gòu)成*36weisean雙效溴化鋰吸收式制冷與熱泵*37weisean雙效溴化鋰吸收式制冷與熱泵雙效溴化鋰吸收式制冷與熱泵的工作原理*雙效溴化鋰吸收式制冷與熱泵工作原理雙效溴化鋰吸收式制冷與熱泵工作*39weisean溴化鋰吸收式制冷與熱泵機(jī)組*40weisean*41雙效溴化鋰吸收式熱泵*42雙效溴化鋰吸收式熱泵串聯(lián)雙效機(jī)組雙效溴化鋰吸收式熱泵

遠(yuǎn)大戶(hù)式BCT

45

我校中央空調(diào)房溴化鋰吸收式制冷機(jī)組示意圖冷熱電聯(lián)產(chǎn)（BCHP）系統(tǒng)

渦輪發(fā)電機(jī)已被廣泛使用，以安靜、長(zhǎng)壽著稱(chēng)，不足之處是排氣熱損失較大，不同的機(jī)型尾氣溫度在250～550℃之間，氧含量為14％～18％，這是一筆大