吸收式制冷機的現(xiàn)狀與發(fā)展題庫

1、合肥通用職業(yè)技術業(yè)設計論文目:吸收式制冷機的現(xiàn)狀與發(fā)展別:機械工程系業(yè):制 冷與冷 藏技術制:三年制名:管夢瑤號:指導教師:O 一五 年四 月五日指導教師評語及成績:16指導教師:20年 月 日摘要簡單回顧了吸收式制冷技術的發(fā)展背景；較詳細地介紹了國內外吸收式制冷技術的研究熱點，主要包括對新工質對、吸收循環(huán)、傳熱與傳質、智能化控制方 式等幾方面的研究。目前，溴化鋰吸收式機組已經被廣泛地應用于空調系統(tǒng)，本文對其在國內外的應用現(xiàn)狀進行了詳細介紹，主要包括熱電冷聯(lián)產、直燃型吸收 式冷熱水機組、蒸汽型吸收式冷水機組、熱水型吸收式冷水機組、太陽能吸收式 機組等。最后對吸收式制冷技術的前景進行了展望。關鍵

2、詞：吸收式制冷技術； 溴化鋰； 節(jié)約能源； 保護環(huán)境、F、.前言 第1章吸收式制冷技術的主要種類1.1氨水吸收式制冷機 1.2溴化鋰吸收式制冷機第2章吸收式制冷技術的研究2.1新工質對的研究2.2吸收循環(huán)的研究 92.3傳熱與傳質的研究102.4智能化控制方式的研究11第3章吸收式制冷技術的應用123.1 熱電冷聯(lián)產123.2 直燃型吸收式冷熱水機133.3蒸汽型吸收式冷水機組133.4熱水型吸收式冷水機組 133.5太陽能吸收式機組1315參考文獻16前言能源與環(huán)境是現(xiàn)代經濟與技術發(fā)展的基礎與推動力。吸收式技術也是在能源 與環(huán)境問題日益突出的情況下得以迅速發(fā)展。吸收式制冷機組，因為能夠利用廉

3、 價能源和低品位熱能解決電力供應不足、不含 CFC類對臭氧層有破壞的物質，而得到廣泛的推廣應用。1973 年的中東石油危機， 推動了能源利用技術的發(fā)展， 使利用低品位熱能的 吸收式熱泵技術、熱電冷聯(lián)產技術等吸收式冷熱源設備的研究，進入了實用化的 開發(fā)階段。 1987 年蒙特利爾協(xié)議簽訂后， 由于吸收式制冷技術可采用對環(huán)境無破 壞作用的天然制冷劑， 它作為一種現(xiàn)實可行的替代制冷技術得到了進一步的發(fā)展。氨-水工質對也隨之得到了科學界的重新認識和推廣應用。在20 世紀 90 年代， 隨著吸收式制冷機性能的顯著提高， 直燃型多效溴化鋰吸收式制冷機、 高效氨 -水GAX循環(huán)吸收式制冷機，以及小型氨-水吸

4、收式制冷機進入了商業(yè)化開發(fā)階段。各種吸收式機組在余熱利用、總能系統(tǒng)和區(qū)域集中供熱（冷）方面得到了進一步推 廣應用。第1章 吸收式制冷技術的主要種類1.1氨水吸收式制冷機用氨水溶液作為工質，其中氨用作制冷劑，水用作吸收劑。單級（只單級氨 水吸收式制冷機的系統(tǒng)有一個吸收器）氨水吸收式制冷機單級氨水吸收式制冷機 的系統(tǒng)圖的工作原理與吸收式制冷機的工作原理相同，只是根據(jù)氨水溶液的特性 在發(fā)生器的上部裝有精餾塔和分凝器，用來提高氨蒸氣的純度。單級氨水吸收式 制冷機的蒸發(fā)溫度一般可達-30 C左右；兩級吸收（用兩個吸收器）的蒸發(fā)溫度則更低，可達-60 C。氨水吸收式制冷機由于蒸發(fā)溫度較低，可用于冷藏和工業(yè)

5、生產 過程，在化學工業(yè)中曾被廣泛應用。但這種制冷機設備較笨重，金屬消耗量大， 需要使用較高壓力的加熱蒸氣；且氨有毒性，對有色金屬起腐蝕作用，故應用日 漸減少。在家用冰箱中還使用一種吸收-擴散式制冷機，它也用氨水溶液作為工質,并充有氫氣起平衡壓力的作用。這種制冷機可用電或煤油加熱，無運動部件，使 用方便，且無噪聲。1InRLirBKOnnRLiniii牌潦節(jié)氓牌收 S過冷蠱神車圾氛*收丸劉冷札的系撓羽1.2溴化鋰吸收式制冷機用溴化鋰水溶液為工質，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。溴化鋰屬鹽類, 為白色結晶，易溶于水和醇，無毒，化學性質穩(wěn)定，不會變質。溴化鋰水溶液中 有空氣存在時對鋼鐵有較強的腐蝕性

6、。溴化鋰吸收式制冷機因用水為制冷劑，蒸 發(fā)溫度在0C以上，僅可用于空氣調節(jié)設備和制備生產過程用的冷水。 這種制冷機 可用低壓水蒸汽或75C以上的熱水作為熱源，因而對廢氣、廢熱、太陽能和低溫 位熱能的利用具有重要的作用。由于溴化鋰水溶液本身沸點很高，極難揮發(fā)，所以可認為溴化鋰飽和溶液液 面上的蒸汽為純水蒸汽；在一定溫度下，溴化鋰水溶液液面上的水蒸氣飽和分壓 力小于純水的飽和分壓力；而且濃度越高，液面上的水蒸氣飽和分壓力越小。所以在相同的溫度條件下，溴化鋰水溶液濃度越大，其吸收水分的能力就越強。這也 就是通常采用溴化鋰作為吸收劑，水作為制冷劑的原因。溴化鋰吸收式制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、

7、吸收器、換熱器、循 環(huán)泵等幾部分組成。在溴化鋰吸收式制冷機運行過程中，當溴化鋰水溶液在發(fā)生器內受到熱媒水 的加熱后，溶液中的水不斷汽化；隨著水的不斷汽化，發(fā)生器內的溴化鋰水溶液 濃度不斷升高，進入吸收器；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝 結，成為高壓低溫的液態(tài)水；當冷凝器內的水通過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器時，急速膨 脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發(fā)器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷 的目的；在此過程中，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的溴化鋰水溶液吸收, 溶液濃度逐步降低，再由循環(huán)泵送回發(fā)生器，完成整個循環(huán)。如此循環(huán)不息，連 續(xù)制取冷量。由于溴化鋰稀溶液在吸收器內已被冷卻，溫度較低，為

8、了節(jié)省加熱 稀溶液的熱量，提高整個裝置的熱效率，在系統(tǒng)中增加了一個換熱器，讓發(fā)生器 流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進行熱交換，提高稀溶液進入發(fā)生 器的溫度。溴化鋰吸收式制冷機的發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器可布置在一個筒體 內（稱單筒式），也可布置在兩個筒體內（稱雙筒式）。雙筒溴化鋰吸收式制冷 機為雙筒式溴化鋰吸收式制冷機的系統(tǒng)，它的工作原理與吸收式制冷機的工作原 理相同，而差別在于（1）使用蒸發(fā)器泵和吸收器泵，它們的作用是使冷劑水（制冷機）和吸收液分別在蒸發(fā)器和吸收器中循環(huán)流動，以強化與冷媒水（載冷劑）和 冷卻水的換熱；（2）在冷凝器至蒸發(fā)器的冷劑水管路和發(fā)生器至吸收器的吸收液管

9、路上均無節(jié)流閥，這是因為溴化鋰吸收式制冷機高壓部分與低壓部分的壓差很小, 利用U型管中的水封和吸收液管路中的流動阻力即可將高低壓力分開。在單筒式制冷機中，冷凝器與蒸發(fā)器之間甚至可以不用U型管，而用一個短管或幾個噴嘴代替。溴化鋰吸收式制冷機是1945年研制成功的，它可以利用低溫位熱能，又有 較高的熱力系數(shù)（單級的熱力系數(shù)在0.7左右）,故發(fā)展較快，在一些國家中已被普遍用于空氣調節(jié)等方面。ft水TOP回黨貌冷卻聿水煤吒LOOT?林螯水溴化鋰吸收式制冷機有多種類型，如兩級發(fā)生的溴化鋰吸收式制冷機，它可有效地利用高壓加熱蒸汽；兩級吸收的溴化鋰吸收式制冷機，它可有效地利用低 溫位熱能；直燃式溴化鋰吸收式

10、制冷機，可利用油或煤氣的燃燒直接加熱等。溴 化鋰吸收式制冷機還可與背壓式汽輪機組成聯(lián)合裝置，利用汽輪機的排汽作為溴 化鋰吸收式制冷機的加熱蒸汽，這樣不但可提高水蒸汽的利用率，且同時可以滿 足幾種要求，例如制冷和發(fā)電。根據(jù)這一想法已經設計出溴化鋰吸收式制冷機與 離心式氟利昂制冷機聯(lián)合工作的制冷機組。它用背壓式汽輪機直接驅動離心壓縮 機，并利用其排汽向溴化鋰吸收式制冷機加熱。這種機組可生產較大的冷量，也 可在不同的蒸發(fā)溫度下生產冷量。這種機組不但經濟性好（汽耗率低），而且低 負荷特性好，即在部分負荷時仍能保持較高的經濟性。第2章吸收式制冷技術的研究由于20世紀70年代世界性能源危機的影響，世界各國

11、都十分重視吸收式 制冷技術的研究。從1982年開始，平均每兩年就專門召開一次關于吸收式制冷技 術的國際會議，這也加速了吸收式制冷技術的發(fā)展。目前，該技術的研究熱點主 要集中在新工質對的研究、吸收循環(huán)的研究、傳熱與傳質的研究、智能化控制方 式的研究等幾方面。2.1 新工質對的研究氨-水工質對在歐美廣為使用，缺點是熱效率低，且有毒性與爆炸性；溴化鋰-水工質對的使用較為普遍，缺點是以水為制冷劑，不能制取 0C以下的冷源，腐蝕性強，對設備真空度要求高。因此為提高吸收式制冷機的熱效率，其途徑之一 是進行新工質對的研究。目前國際上主要研究與開發(fā)的新型吸收式制冷工質對見表1。在國內，2001年，大連理工大學

12、徐士鳴等人對 TFE-N MP工質對進行了數(shù)值模擬研究；2003 年, 大連理工大學蘇保國等人對 TFE-TEGDMEX質對進行了數(shù)值模擬研究；2006 年, 北京科技大學的靳華棟等人對氨-硝酸鋰工質對進行了研究。在國外，2004年，西 班牙M.Venegas等人對氨-硝酸鋰工質對進行了數(shù)值模擬研究；2006 年,德國E.C.Ihmels和阿塞拜疆J.T. Safarov對甲醇-硝酸鋰工質對進行了實驗研究，2007年，又對甲醇-碘化鋰工質對進行了研究。2.2 吸收循環(huán)的研究雙效溴化鋰吸收式制冷機中，溶液的循環(huán)方式大致有串聯(lián)、倒串聯(lián)、并聯(lián)、 串并聯(lián)四種。目前國外機組仍以串聯(lián)流程為主。為提高溴化鋰

13、吸收式制冷機的熱 效率，達到節(jié)省能耗的目的，國外提出了三效、多效溴化鋰吸收式制冷機的設想,并進行研制。這種多效機組提高循環(huán)熱效率的方法，目前主要有兩種：（1）冷劑蒸汽凝結熱的多次利用；（2）利用冷劑蒸汽被溶液吸收時產生的吸收熱。吸收式制冷循環(huán)。以降低能源的消耗;為了充分發(fā)揮吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)勢，目前世界各國正在積極研究各種新的 其目的有兩個：（1）提高循環(huán)的性能系數(shù)，（2）擴大其功能,以增加其應用范圍。前者主要包括復疊循環(huán)、復合循環(huán)、GAX循環(huán)及輔助循環(huán)等;后者主要有利用夜間電力的吸收-壓縮循環(huán)、附有發(fā)電機的循環(huán)、常溫熱輸送系統(tǒng)和濃度差蓄能系統(tǒng)等。在國內，2005 年,天津大學馬利蓉等人對復疊

14、循環(huán)進行了理論研究；2006 年, 大連理工大學夏夢心等人對采用氨水溶液的蓄能制冷與壓縮制冷復合循環(huán)系統(tǒng)進 行了數(shù)值模擬研究。在國外，2006年，西班牙Jos eFern cndez-Seara等人對吸收-壓縮復疊循環(huán)進行了數(shù)值模擬研究；2007年印度A. Ramesh Kumar等人對GAX循環(huán)進行了數(shù)值模擬研究。2.3傳熱與傳質的研究231高效傳熱管的研究與開發(fā)吸收式制冷機為熱交換器的集合體，其熱效率的提高與價格的降低無不與傳熱 管的性能相關。高效傳熱管的采用，不僅增加了傳熱面積，更主要的是使溶液在 管子表面形成渦流和對流，增強了擾動，有利于傳熱與傳質。采用高效傳熱管后， 不僅使機組的質量

15、與體積大幅度減小，而且使機組溶液充注量降低，提高了起動、 運轉性能。2004年，上海電力學院陳達衛(wèi)等人對高效傳熱管進行了實驗研究。2.3.2活性劑的研究活性劑的作用是減少溶液在管子表面的張力，產生馬拉各尼效應，增強傳熱效 果。2005年，我國大連海事大學高洪濤等人對幾種界面活性劑進行了實驗研究。2007年，日本Jin-Kyeong Kim 等人對氨-水吸收式制冷中的表面活性劑和微觀 粒子進行了實驗研究。俄羅斯進行了氟化醇活性劑的試驗研究，由于氟化醇與溴 化鋰水溶液的互溶性較好，因而起到了較好的增強傳熱的效果。然而迄今為止， 人們對活性劑增強傳熱的作用機理尚未完全了解清楚。233吸收機理的研究吸

16、收器是吸收式制冷機中最關鍵的部件，因而國外一直注重吸收機理方面的 研究，進行吸收器新設計方法的探討，從傳熱傳質的觀點考慮傳熱面積與管排合理配置等。1997年，日本H. Daiguji等人對溴化鋰-水吸收式制冷的吸收機理進行了研究。2.4 智能化控制方式的研究控制方式的研究是使機組操作簡便、 穩(wěn)定可靠運行的重要保證。 國外在 20 世紀 80 年代后期實現(xiàn)了吸收式制冷機的智能化。目前國內大多數(shù)吸收式制冷機均 裝備了微機控制、屏幕顯示、菜單提示、觸摸屏操作的智能化控制系統(tǒng)。第 3 章 吸收式制冷技術的應用吸收式制冷與蒸汽壓縮制冷的原理相同, 都是利用液態(tài)制冷劑在低溫、 低壓條件下,蒸發(fā)、汽化吸收載

17、冷劑的熱負荷,產生制冷效應。不同的是,吸收式制冷 是利用制冷劑與吸收劑組成的二元溶液為工質對完成制冷循環(huán)的?？晒┛紤]使用 的制冷劑與吸收劑溶液很多， 但較為常用的只有氨 -水溶液、溴化鋰- 水溶液 2 種。由于氨具有刺激性臭味，且氨水吸收式制冷機熱效率低、體積龐大，故一般用于 工業(yè)工藝過程。目前，應用最為廣泛的就是溴化鋰吸收式機組。吸收式制冷所需 的驅動能源是熱能，可以為蒸汽、燃料的燃燒熱、熱水、工業(yè)或生活余熱、太陽 能、地熱能等。隨著吸收式制冷研究的發(fā)展、技術的不斷進步與國家能源結構的調整，溴化 鋰吸收式機組的應用主要集中在熱電冷聯(lián)產、直燃型吸收式冷熱水機組、蒸汽型 吸收式冷水機組、熱水型吸

18、收式冷水機組、太陽能吸收式機組等方面。3.1 熱電冷聯(lián)產所謂熱電冷聯(lián)產是指照明或動力用電、 生活用熱水和冷暖空調用熱能的聯(lián)合供 應。以柴油機、燃氣輪機或燃氣發(fā)動機驅動發(fā)電機組供給電力，并以回收發(fā)動機1 所示。的排熱供給熱能，由排熱驅動吸收式冷熱水機組供給冷、熱水，實現(xiàn)區(qū)域能量自 給。燃氣發(fā)動機驅動發(fā)電機組的熱電冷聯(lián)產系統(tǒng)工藝流程如圖熱電冷聯(lián)產作為綜合、合理利用能源的一個途徑，實現(xiàn)了熱能的梯級利用， 從而提高了一次能源的利用率,填補了熱電機組夏季熱負荷的低谷,確保了穩(wěn)定的發(fā)電負荷率,在國內外已得到普遍推廣。而且,發(fā)展熱電冷聯(lián)產技術已被列入 我國的節(jié)約能源法。2003年,在廣州大學城建設了首個以1

19、0萬kW級的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)為基礎的熱電冷聯(lián)產系統(tǒng)。 2004 年,中國遠大空調有限公司成功將 4 臺吸收式制冷 機應用于西班牙巴塞羅那第一屆世界文化論壇垃圾厭氧消化熱電冷聯(lián)產系統(tǒng)中。目前，江蘇雙良空調設備股份有限公司與中國華電工程公司正聯(lián)手共建具有世界 級規(guī)模的熱電冷聯(lián)產系統(tǒng)北京中關村國際商城, 該系統(tǒng)采用 2 臺 5000kW 燃氣 發(fā)電機組, 并配有雙良公司生產的 3 臺 9300kW 蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機, 可 提供 27 900kW 的冷量。3.2 直燃型吸收式冷熱水機組隨著西氣東輸、 俄氣南供、 液化天然氣進口、 近海氣登陸和煤層氣的開發(fā)利用 等，能源結構的調整、環(huán)保意識的增

20、強，以及分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，我國已將 快速發(fā)展天然氣作為一項非常重要的能源政策。 國家在燃氣空調設備設計、 使用、 安裝、消防、安全、質量等方面正在制定相適應的支持性法規(guī)。不少燃氣發(fā)展城 市正在進一步明確燃氣空調的能源政策，并積極策劃制定鼓勵推廣燃氣空調的金 融、財政、稅收、環(huán)保、城市建設等措施。由于以天然氣為能源的直燃型機組對 環(huán)境的排塵量最小，所以在對環(huán)境要求高的場合使用更為適宜。燃氣吸收式冷熱水機組在上海、京津地區(qū)都得到了較快發(fā)展。 1994 年，上海 煤氣公司美華大樓內的 2 臺煤氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組投入使用。 2002年，北京國際藥械大廈的 2 臺燃氣型溴化鋰吸收式冷熱水

21、機組投入使用。 1998年，天津天然氣公司大樓的燃氣吸收式機組在津率先投入使用，隨后有十幾座建 筑相繼使用。3.3 蒸汽型吸收式冷水機組蒸汽型吸收式冷水機組的研究應用較早， 目前已被廣泛應用于空調系統(tǒng)。 1986年，鐵路上海站主站屋的 3 臺蒸汽型吸收式制冷機投入使用。 1990 年，上海銀 河賓館的 4 臺蒸汽型吸收式冷水機組投入使用。 1996 年，杭州中北大酒店的 2臺蒸汽型吸收式冷水機組投入使用。3.4 熱水型吸收式冷水機組熱水型吸收式冷水機組通常以工業(yè)余熱、 廢熱、地熱熱水、太陽能熱水為熱源。目前，熱水型吸收式冷水機組技術已成熟，并被廣泛應用于空調系統(tǒng)。 1999 年， 青島黃金廣場的 4 臺熱水型吸收式冷水機組投入使用。3.5 太陽能吸收式機組在 20 世紀 70 年代，世界性能源危機爆發(fā)， 促使可再生能源利用技術以及低 電耗、不破壞臭氧層的吸收式制冷技術得到較大發(fā)展。太陽能是地球上最大的可 再生能源，是取之不盡、用之不竭的優(yōu)質清潔能源。因此，以太陽能為能源的溴 化鋰吸收式制冷機，在節(jié)能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展等方面無疑有著無可比擬的應用 前景，同時也受到了更多關注。1983 年，建立于科威特國防部辦公樓的大型太陽能吸收式制冷系統(tǒng)投入使 用。直到 1995 年，其運行狀況依然良好。中國科學院廣州能源研究所于 1997 年為國家“九