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(rèn)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(jī)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(dá)對(duì)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(guò)程吸收式制冷的工作過(guò)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(jī)的作用

三、工質(zhì)對(duì)1.工質(zhì)對(duì)〔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(duì)：溴化鋰水溶液；氨水溶液3.工質(zhì)對(duì)的要求：兩種液體互溶性好，且具有不同的沸點(diǎn)低沸點(diǎn)液體：制冷劑——水、氨高沸點(diǎn)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(duì)

工質(zhì)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)是由同溫度的飽和液狀態(tài)點(diǎn)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(diǎn)是由同壓力的飽和液狀態(tài)點(diǎn)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣點(diǎn)狀態(tài)在圖中確定與飽和LiBr-H2O溶液A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水蒸氣點(diǎn)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(shí)的溶液稱為飽和溶液,這時(shí)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(duì)的熱質(zhì)傳遞過(guò)程1、蒸發(fā)與冷凝過(guò)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(guò)程是在恒定的蒸發(fā)溫度或冷凝溫度下進(jìn)行的。在蒸發(fā)過(guò)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(guò)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(guò)程在吸收式制冷循環(huán)中，制冷劑蒸氣的吸收或發(fā)生過(guò)程是在恒定的壓力下進(jìn)行的

在吸收過(guò)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(guò)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(xiàng)目壓縮式吸收式結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)吸收器、液泵、發(fā)生器耗能類型機(jī)械能熱能（蒸汽、燃油、燃?xì)狻U熱、余熱）工況特點(diǎn)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(duì)：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(jī)

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(lái)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(jì)技術(shù)分析優(yōu)點(diǎn)：1.工質(zhì)環(huán)保2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，平安可靠3.以熱能為動(dòng)力，節(jié)電效果明顯4.可以利用余熱廢熱缺點(diǎn)：1.價(jià)格無(wú)優(yōu)勢(shì)2.耗能大，機(jī)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(jìn)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(rèn)知吸收式機(jī)組是一種以熱能為驅(qū)動(dòng)能源、以溴化鋰溶液或氨水溶液等為工質(zhì)對(duì)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(jī)組名稱分類依據(jù)、特點(diǎn)和應(yīng)用用途制冷機(jī)組冷水機(jī)組冷熱水機(jī)組熱泵機(jī)組供應(yīng)0

C以下冷量供應(yīng)冷水交替或同時(shí)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(duì)氨—水溴化鋰采用NH3/H2O工質(zhì)對(duì)采用H2O/LiBr工質(zhì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)熱源以燃料的燃燒熱為驅(qū)動(dòng)熱源以熱水的顯熱為驅(qū)動(dòng)熱源以工業(yè)和生活余熱為驅(qū)動(dòng)熱源以其它類型的熱源為驅(qū)動(dòng)熱源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮艿任帐綑C(jī)組的種類驅(qū)動(dòng)熱源的利用方式單效雙效多效多級(jí)發(fā)生驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接利用一次驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接和間接地二次利用驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接和間接地多次利用驅(qū)動(dòng)熱源在多個(gè)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?jí)吸收向低溫?zé)嵩次鼰?，輸出熱的溫度低于?qū)動(dòng)熱源向低溫?zé)嵩次鼰?，輸出熱的溫度高于?qū)動(dòng)熱源吸收劑在多個(gè)壓力不同的吸收器內(nèi)吸收制冷劑，制冷機(jī)組有多個(gè)蒸發(fā)溫度或熱泵機(jī)組有多個(gè)輸出熱溫度機(jī)組結(jié)構(gòu)單筒多筒機(jī)組的主要熱交換器布置在一個(gè)筒體內(nèi)機(jī)組的主要熱交換器布置在多個(gè)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(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)控制裝置平安保護(hù)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(jī)組特征單效制冷機(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)組處于最正確運(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0.65-0.7.如果業(yè)主具備高品位的熱源，應(yīng)選擇遠(yuǎn)大直燃機(jī)或蒸汽雙效制冷機(jī)，其COP在1.31以上。2．單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)組循環(huán)流程的溶液回路包括以下過(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以下過(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(dòng)力裝置6、工作過(guò)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(kāi)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(jí)循環(huán)采用的是簡(jiǎn)單復(fù)迭方式，為一典型的兩級(jí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，與單效吸收式系統(tǒng)比具有很多優(yōu)點(diǎn)多效循環(huán)是對(duì)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(jī)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(jī)組的主要部件，是在單效機(jī)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(jiàn)的雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)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(jī)組可分為:

串聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組并聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組串并聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組雙筒雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組三筒雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組1－自動(dòng)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(yuǎn)大并聯(lián)流程雙效蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組比照傳統(tǒng)的串聯(lián)流程，其優(yōu)點(diǎn)十分突出：

1.高發(fā)溶液循環(huán)量減少一半，啟動(dòng)時(shí)間縮短一半，節(jié)省啟動(dòng)能耗；機(jī)組局部負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(jí)溴化鋰吸收制冷機(jī)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(jī)組直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組以燃料的燃燒熱為驅(qū)動(dòng)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(jī)組常見(jiàn)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(jī)組，以及專設(shè)熱水器和熱水回路的同時(shí)制冷和采暖或供熱水的機(jī)組。直燃吸收式溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)，我們稱之為“直燃機(jī)〞，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(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)及燃行業(yè)的健康開(kāi)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。(1)熱水和冷水采用同一回路的溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組機(jī)組運(yùn)行時(shí)只處于制冷或采暖工況，通過(guò)轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。

在結(jié)構(gòu)上，機(jī)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(jī)組(2)專設(shè)熱水器和熱水回路的吸收式冷熱水機(jī)組機(jī)組運(yùn)行時(shí)通常只處于制冷或采暖工況，通過(guò)轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。這種機(jī)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(jī)組。專設(shè)熱水回路的直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組