制冷空調(diào)系統(tǒng)原理與裝-學(xué)習(xí)情境4 吸收式制冷循環(huán)原理與裝置

學(xué)習(xí)情境4

吸收式制冷原理與裝置學(xué)習(xí)任務(wù)吸收式制冷循環(huán)原理吸收式制冷循環(huán)設(shè)備認知單效吸收式制冷循環(huán)雙效吸收式制冷系統(tǒng)直燃型吸收式制冷機組學(xué)習(xí)任務(wù)1吸收式制冷循環(huán)原理1.屬于液體氣化制冷方法：制冷劑氣化吸熱到達對外制冷的目的2.制冷劑在吸收劑中不同溫度下具有不同溶解度一、吸收式制冷原理氣體制冷劑回復(fù)液體狀態(tài)制冷劑蒸發(fā)吸收熱量制冷利用吸收方式3.吸收式制冷的系統(tǒng)及工作過程吸收式制冷的工作過程二、吸收式制冷系統(tǒng)組成1.組成設(shè)備：蒸發(fā)器、冷凝器、吸收器、發(fā)生器、溶液泵、節(jié)流閥。

①吸收器：吸收制冷劑蒸汽

②發(fā)生器：加熱、釋放制冷劑

③溶液熱交換器：內(nèi)部能量利用，提高效率

④溶液泵：加壓作用

2.循環(huán)：制冷劑循環(huán)

溶液循環(huán)：相當(dāng)于壓縮機的作用

三、工質(zhì)對1.工質(zhì)對〔二元溶液〕：兩種可以相互吸收的液體形成的溶液。2.吸收式制冷常用工質(zhì)對：溴化鋰水溶液；氨水溶液3.工質(zhì)對的要求：兩種液體互溶性好，且具有不同的沸點低沸點液體：制冷劑——水、氨高沸點液體：吸收劑——溴化鋰、水

壓縮式制冷循環(huán)吸收式制冷循環(huán)單一組分工質(zhì)雙組分工質(zhì)對

工質(zhì)對的性質(zhì)

1、溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液中某組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為=Mi/(M1+M2+

+Mi+

+Mn)

100%

雙組分的吸收式制冷工質(zhì)對是一種二元溶液,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)是以溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的。溴化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2、溶液的摩爾分?jǐn)?shù)溶液中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)為雙組分的吸收式制冷工質(zhì)對是一種二元溶液，其摩爾分?jǐn)?shù)

是以溶液中溶質(zhì)的摩爾百分?jǐn)?shù)表示的。溴化鋰溶液的摩爾分?jǐn)?shù)為3.溶液的相平衡雙組分的吸收式制冷工質(zhì)對氣液相平衡狀態(tài)方程式為(1)氣液相平衡〔2〕溶液的p—t圖溴化鋰溶液的p—t圖，圖中標(biāo)出等質(zhì)量分?jǐn)?shù)線簇，左側(cè)的線代表水的特性，并標(biāo)出了水的飽和溫度t’。氨水溶液的p—t圖，圖中標(biāo)出等質(zhì)量分?jǐn)?shù)線簇，左側(cè)的 線代表氨的特性，右側(cè)的 線代表水的特性，并在右側(cè)標(biāo)出了氨的飽和溫度t’。

溴化鋰溶液的p—t圖氨水溶液的p—t圖〔3〕溶液的t—ξ圖濕蒸氣狀態(tài)C點是由同溫度的飽和液狀態(tài)點D與飽和蒸氣狀態(tài)E組合而成.

〔4〕溶液的p—ξ圖濕蒸氣狀態(tài)C點是由同壓力的飽和液狀態(tài)點D與飽和蒸氣狀態(tài)E組合而成.

〔5〕溶液的h—ξ圖一組液體定溫線假設(shè)干組氣體定溫線一組定壓飽和氣線一組定壓飽和液線

在圖中確定與飽和NH3-H2O溶液A點對應(yīng)的飽和蒸氣點狀態(tài)在圖中確定與飽和LiBr-H2O溶液A點對應(yīng)的水蒸氣點狀態(tài)二元溶液的混合、加壓和節(jié)流3、液固相平衡在一定的溫度下,溶質(zhì)在溶劑中的溶解量是有限的。這時的溶液稱為飽和溶液,這時的溫度稱為結(jié)晶溫度。圖2-134為溴化鋰溶液的液固相平衡圖。等質(zhì)量分?jǐn)?shù)線簇右下方的一條曲線就是溶液的結(jié)晶曲線。

溴化鋰溶液的液固相平衡圖

工質(zhì)對的熱質(zhì)傳遞過程1、蒸發(fā)與冷凝過程在吸收和吸附式制冷循環(huán)中，制冷劑的蒸發(fā)或冷凝過程是在恒定的蒸發(fā)溫度或冷凝溫度下進行的。在蒸發(fā)過程中:制冷劑吸收蒸發(fā)潛熱，由液體蒸發(fā)成氣體在冷凝過程中:制冷劑排放冷凝潛熱，由蒸氣冷凝成液體2、吸收與發(fā)生過程在吸收式制冷循環(huán)中，制冷劑蒸氣的吸收或發(fā)生過程是在恒定的壓力下進行的

在吸收過程中:吸收劑濃溶液吸收制冷劑蒸汽變?yōu)橄∪芤?，排放吸收熱在發(fā)生過程中:吸收劑稀溶液受熱析出制冷劑蒸汽,吸收劑稀溶液變成濃溶液四、吸收式與壓縮式制冷方法的比較比較項目壓縮式吸收式結(jié)構(gòu)壓縮機吸收器、液泵、發(fā)生器耗能類型機械能熱能（蒸汽、燃油、燃氣、廢熱、余熱）工況特點冷凝壓力高冷凝壓力低制冷工質(zhì)制冷劑（氨、氟里昂）工質(zhì)對：吸收劑-制冷劑（溴化鋰-水、水-氨）

在壓縮式制冷循環(huán)中

在吸收和吸附式制冷循環(huán)中利用壓縮機

改變制冷劑蒸氣壓力利用液體吸收劑改變制冷劑蒸氣壓力五、吸收式制冷熱力學(xué)原理根據(jù)熱力學(xué)第一定律:制冷循環(huán)的熱效率用熱力系數(shù)ζ來表示:根據(jù)熱力學(xué)第二定律:其中:TH-----高溫?zé)嵩吹臏囟萒c-----低溫?zé)嵩吹臏囟萒g-----外界環(huán)境的溫度因此吸收式制冷循環(huán)的熱力系數(shù)ζ為:吸收式制冷循環(huán)的熱力完善度β為:六、經(jīng)濟技術(shù)分析優(yōu)點：1.工質(zhì)環(huán)保2.結(jié)構(gòu)簡單，運動部件少，平安可靠3.以熱能為動力，節(jié)電效果明顯4.可以利用余熱廢熱缺點：1.價格無優(yōu)勢2.耗能大，機組笨重3.熱力系數(shù)COP低于壓縮式制冷循環(huán)4.利用熱能促進全球變暖1、溴化鋰吸收式制冷循環(huán)學(xué)習(xí)任務(wù)2、吸收式制冷循環(huán)設(shè)備認知吸收式機組是一種以熱能為驅(qū)動能源、以溴化鋰溶液或氨水溶液等為工質(zhì)對的吸收式制冷或熱泵裝置。2、氨水吸收式制冷循環(huán)分類方式機組名稱分類依據(jù)、特點和應(yīng)用用途制冷機組冷水機組冷熱水機組熱泵機組供應(yīng)0

C以下冷量供應(yīng)冷水交替或同時供應(yīng)冷水和熱水向低溫?zé)嵩次鼰?，供?yīng)熱水或蒸汽或向空間供熱工質(zhì)對氨—水溴化鋰采用NH3/H2O工質(zhì)對采用H2O/LiBr工質(zhì)驅(qū)動熱源蒸汽型直燃型熱水型余熱型其它型以蒸汽的潛熱為驅(qū)動熱源以燃料的燃燒熱為驅(qū)動熱源以熱水的顯熱為驅(qū)動熱源以工業(yè)和生活余熱為驅(qū)動熱源以其它類型的熱源為驅(qū)動熱源，如太陽能、地?zé)崮艿任帐綑C組的種類驅(qū)動熱源的利用方式單效雙效多效多級發(fā)生驅(qū)動熱源在機組內(nèi)被直接利用一次驅(qū)動熱源在機組內(nèi)被直接和間接地二次利用驅(qū)動熱源在機組內(nèi)被直接和間接地多次利用驅(qū)動熱源在多個壓力不同的發(fā)生器內(nèi)被多次直接利用低溫?zé)嵩此諝庥酂嵋运鋮s散熱或作為熱泵的低溫?zé)嵩匆钥諝饫鋮s散熱或作為熱泵的低溫?zé)嵩匆愿黝愑酂嶙鳛闊岜玫牡蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹睦梅绞降谝活悷岜玫诙悷岜枚嗉壩障虻蜏責(zé)嵩次鼰?，輸出熱的溫度低于?qū)動熱源向低溫?zé)嵩次鼰?，輸出熱的溫度高于?qū)動熱源吸收劑在多個壓力不同的吸收器內(nèi)吸收制冷劑，制冷機組有多個蒸發(fā)溫度或熱泵機組有多個輸出熱溫度機組結(jié)構(gòu)單筒多筒機組的主要熱交換器布置在一個筒體內(nèi)機組的主要熱交換器布置在多個筒體內(nèi)筒體的布置方式臥式立式主要筒體的軸線按水平布置主要筒體的軸線按垂直布置吸收式制冷的系統(tǒng)構(gòu)成驅(qū)動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控制裝置平安保護裝置蒸汽型直燃型熱水型余熱型學(xué)習(xí)任務(wù)3、單效吸收式制冷循環(huán)

1.單效吸收式制冷系統(tǒng)示意圖

機組特征單效制冷機使用能源廣泛，可以采用各種工業(yè)余熱，廢熱，也可以采用地?zé)?、太陽能等作為?qū)動熱源，在能源的綜合利用和梯級利用方面有著顯著的優(yōu)勢。而且具有負荷及熱源自動跟蹤功能，確保機組處于最正確運行狀態(tài)。單效制冷機的驅(qū)動熱源為低品位熱源，其COP在0.65-0.7.如果業(yè)主具備高品位的熱源，應(yīng)選擇遠大直燃機或蒸汽雙效制冷機，其COP在1.31以上。2．單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件和結(jié)構(gòu)型式

熱源回路冷卻水回路冷水回路冷劑水回路溶液回路主要部件結(jié)構(gòu)型式單筒類型雙筒類型三筒類型單筒單效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組1－冷凝器2－發(fā)生器3－蒸發(fā)器4－吸收器5－溶液熱交換器6－溶液泵I7－冷劑泵8－溶液泵IIa〕單效冷水機組的循環(huán)流程b〕單效制冷循環(huán)單效雙筒蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的循環(huán)流程1-冷凝器2-發(fā)生器3-蒸發(fā)器4-溶液熱交換器5-引射器6-吸收器7-溶液泵8-冷劑泵單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組循環(huán)流程的溶液回路包括以下過程：〔1〕稀溶液經(jīng)溶液熱交換器的加熱升溫過程〔2〕稀溶液在發(fā)生器中的發(fā)生過程〔3〕濃溶液經(jīng)溶液熱交換器的冷卻降溫過程〔4〕濃溶液和稀溶液在進入吸收器之前的混合過程〔5〕混合溶液在吸收器中的吸收過程單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組循環(huán)流程的制冷劑回路包括以下過程：〔1〕冷劑蒸汽在冷凝器中的冷凝過程〔2〕冷劑水在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程3、單效溴化鋰系統(tǒng)的抽氣裝置

4、單效溴化鋰系統(tǒng)的防結(jié)晶裝置5、單效溴化鋰系統(tǒng)的動力裝置6、工作過程在h-ξ圖上的表示循環(huán)倍率與放氣范圍設(shè)送往發(fā)生器的稀溶液的流量為qmf,濃度為ξa,產(chǎn)生qmd的冷劑水蒸氣,余下的濃溶液流量為qmf-qmd,濃度為ξr,離開發(fā)生器。循環(huán)倍率a:表示發(fā)生器中每產(chǎn)生1kg水蒸氣需要的溴化鋰稀溶液的循環(huán)量

放氣范圍：ξr-ξa

多級循環(huán)采用的是簡單復(fù)迭方式，為一典型的兩級溴化鋰吸收式制冷機系統(tǒng)構(gòu)成，與單效吸收式系統(tǒng)比具有很多優(yōu)點多效循環(huán)是對于高溫?zé)嵩吹臒崃坑枰詫掖卫?，使得系統(tǒng)COP有明顯的提高。學(xué)習(xí)任務(wù)4、雙效溴化鋰吸收式循環(huán)

雙效溴化鋰吸收式循環(huán)1.雙效型吸收式制冷系統(tǒng)示意圖雙效吸收式制冷循環(huán)2、雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件和結(jié)構(gòu)型式雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件，是在單效機組的根底上加設(shè)高壓發(fā)生器、高溫溶液熱交換器和凝水換熱器等部件

常見的雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的結(jié)構(gòu)型式有三筒型、雙筒型和多筒型按照循環(huán)流程雙效溴化鋰吸收式制冷機組可分為:

串聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組并聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組串并聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組雙筒雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組三筒雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組1－自動熔晶管2－冷劑泵3－溶液泵4－吸收器5－蒸發(fā)器6－高溫溶液熱交換器7－集氣室8－低壓發(fā)生器9－冷凝器10－高壓發(fā)生器11－凝水熱交換器12－低溫溶液熱交換器

遠大并聯(lián)流程雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C組比照傳統(tǒng)的串聯(lián)流程，其優(yōu)點十分突出：

1.高發(fā)溶液循環(huán)量減少一半，啟動時間縮短一半，節(jié)省啟動能耗；機組局部負荷運行時，高發(fā)易升溫，能耗減少20%以上。

2.高發(fā)溶液可以更濃，因高發(fā)壓力高，溶液不易因粘度大而滯留導(dǎo)致結(jié)晶。因此可增大吸收器出力，尤其是應(yīng)付超常規(guī)條件：如冷卻水超溫或吸收器銅管結(jié)垢。

3.低發(fā)溶液不需太濃，防止低交結(jié)晶。這樣，采用高效板式熱交換器才有可能。兩級溴化鋰吸收制冷機系統(tǒng)構(gòu)成1、2、3、4-溶液泵

學(xué)習(xí)任務(wù)5、直燃型溴化鋰制冷機組直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組以燃料的燃燒熱為驅(qū)動熱源,一般按雙效吸收式制冷循環(huán)制取冷水，直接利用制冷劑蒸汽的冷凝制取熱水。直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組常見的結(jié)構(gòu)型式有：熱水和冷水采用同一回路的、交替供給熱水和冷水的機組，以及專設(shè)熱水器和熱水回路的同時制冷和采暖或供熱水的機組。直燃吸收式溴化鋰?yán)錅厮畽C，我們稱之為“直燃機〞，是直接燃燒天然氣、城市煤氣、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。由于直燃機不以電為能源〔只需極少的電作循環(huán)輔助動力〕，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)廣泛采用的國家和地區(qū)，直燃機更能削減夏季峰值電力、填補夏季燃氣低谷的綜合經(jīng)濟效益，對于電力行業(yè)及燃行業(yè)的健康開展都具有舉足輕重的影響。世界首臺直燃機1968年在日本誕生，從1980年起成為日本、韓國等國的主要空調(diào)設(shè)備，占有該國中央空調(diào)市場80%以上的份額。遠大1992年開發(fā)成功中國首臺直燃機，1996年成為全球直燃機產(chǎn)銷量最大的企業(yè)，至2002年已出口20余個國家，在中、美等國市場占有率為同行之首。(1)熱水和冷水采用同一回路的溴化鋰?yán)錈崴畽C組機組運行時只處于制冷或采暖工況，通過轉(zhuǎn)換閥實現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。

在結(jié)構(gòu)上，機組還可按溶液回路分成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路二種類型。

熱水和冷水采用同一回路的吸收式冷熱水機組(2)專設(shè)熱水器和熱水回路的吸收式冷熱水機組機組運行時通常只處于制冷或采暖工況，通過轉(zhuǎn)換閥實現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。這種機組也可按溶液回路分成串聯(lián)回路和并聯(lián)回路二種類型。

圖2-150所示為一種專設(shè)熱水器和熱水回路的并聯(lián)溶液回路吸收式冷熱水機組。專設(shè)熱水回路的直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組