廣州大冷熱源工程講義04溴化鋰吸收式機(jī)組

4溴化鋰吸收式機(jī)組4.1吸收式制冷機(jī)的工作原理與蒸氣壓縮式制冷有類似之處，所不同的是兩者實(shí)現(xiàn)把熱量由低溫處轉(zhuǎn)移到高溫處所用的補(bǔ)償方法意區(qū)別）吸收蒸發(fā)器來(lái)的制冷劑蒸氣，而成為稀溶液，吸收過(guò)程釋放出的熱量用冷卻水帶走。由吸熱，其中低沸點(diǎn)的制冷劑蒸氣被蒸發(fā)出來(lái)，而稀溶液成為濃溶液。從發(fā)生器出來(lái)的高壓濃溶液經(jīng)膨不難看到，吸收式制冷機(jī)中制冷劑循環(huán)的冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流三個(gè)過(guò)程與蒸氣壓縮式制冷機(jī)是相同的，所不同的是低壓蒸氣轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏赫魵獾姆椒?，蒸氣壓縮式制冷是利用壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，消耗吸收式制冷機(jī)中所用的二元混合物主要有兩種—氨水溶液和溴化鋰水溶液。氨水溶液中氨為制冷劑，水為吸收劑。溴化鋰水溶液中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。在空調(diào)工程中目前普遍采用的是溴化鋰水溶液，這種制冷機(jī)稱為溴化鋰吸收式制冷機(jī)。本章將主要討論這種制冷機(jī)的熱力循環(huán)、ξ=4.1.2溴化鋰溶液特性及熱力狀態(tài)圖265℃,溴化鋰水溶液是無(wú)色液體，有咸味。結(jié)晶溫度相差很大。在ξ>65％時(shí)，情況尤為突出，這時(shí)溶液中水蒸發(fā)而濃度稍變大，就有結(jié)晶的危險(xiǎn)。因此，為防止溴化鋰吸收式制冷機(jī)中出現(xiàn)結(jié)晶溴化鋰水溶液的水蒸氣分壓力很小。例如，ξ=58％的溴化鋰水溶液，當(dāng)溶液溫度為32℃時(shí)，沸騰時(shí)，產(chǎn)生的蒸氣幾乎全是水的成分，而無(wú)溴化鋰成分。這樣，在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，無(wú)需溴化鋰水溶液對(duì)一般金屬（如碳鋼、紫銅）具有強(qiáng)烈的腐蝕性。在有空氣（氧氣）存在時(shí)腐蝕縱坐標(biāo)（參見(jiàn)圖4-3)相交，即得蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣相對(duì)應(yīng)的飽和溫h-ξ圖是進(jìn)行吸收式制冷循環(huán)過(guò)程的理論分析、熱力計(jì)算和運(yùn)行特性分析的主要線圖。圖4-5下面是液相區(qū)的圖線，其中虛線為等溫線，實(shí)線為等壓線；上面是溶液相平衡的水蒸氣等壓輔還必須指出，液相區(qū)不但可以表示溶液的飽和狀態(tài)，而且可以表示溶液的過(guò)冷或濕蒸氣狀態(tài)。例如4.1.3溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作原理提高所使用的工作蒸氣的壓力或高溫水的溫度，在系統(tǒng)中增設(shè)一高壓發(fā)生器，即有兩個(gè)發(fā)生器，這溴化鋰吸收式制冷的理論循環(huán)的含意是指工作過(guò)程中工質(zhì)流動(dòng)沒(méi)有壓力損失，所有設(shè)備及管路三、溴化鋰吸收式制冷循環(huán)過(guò)程生器則多采用沉浸式換熱器。在發(fā)生器和吸收器之間的溶液管路上裝有溶液熱交換器，來(lái)吸收器的生器所需耗熱量，又降低了進(jìn)入吸收器的濃溶液溫度，減少了吸收器的冷卻負(fù)荷，故溶液熱交換器發(fā)器的低壓力下冷劑水蒸發(fā)，吸收冷媒水的熱量，使冷媒水溫度降低，制取成空調(diào)用的冷水。冷劑部分冷劑水與來(lái)自冷凝器的冷劑水一起被蒸發(fā)器泵重新送往噴淋系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)制冷。在蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽被噴灑在吸收器管簇外表面上的濃溶液吸收，成為稀溶液流入吸收器下部，稀溶液被溶液緩蝕劑，如在溶液中加入0.001%～0.1%的氧化鉛，或加入0.2%的三氧化二銻與0.1%的鈮酸鉀4.2溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算mRQc=mRqc=mR(h7-h8)wswwsRwmξ=wswwsRwmwsξsmR=ξs?ξw令a=mwsmRξξs?ξwξξs?ξwwsRm=wsRsswsRRsswsRRRqa（4-14）qg+ah3=h7+（a-1）h4則qg=a(h4-h3)+h7-h4qhe34（4-18）774聯(lián)通過(guò)吸收器和冷凝器，這時(shí)冷卻水的流量增多，但要求冷卻塔處理的溫降可減小，并且有利于提吸收式制冷機(jī)可以允許有較高的冷凝壓力，通常使冷卻水先經(jīng)吸收器，再經(jīng)冷凝器，冷卻水的總溫溫升△tc為3.5℃;當(dāng)總溫升為9℃時(shí)，△ta取5℃,△tc取4℃。最后應(yīng)當(dāng)根據(jù)由吸收器和冷凝器根據(jù)吸收器和冷凝器的溫升，即可求得吸收器冷凝溫度一般比冷卻水出口溫度高3～5℃,即s=ξw+（0.04～0.05)（4-24）又可減少冷卻水的流量，提高了熱力系數(shù)，對(duì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是有利的。但是，由于熱交換器的熱負(fù)對(duì)于單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，為了防止?jié)馊芤撼霈F(xiàn)結(jié)晶，從發(fā)生器流出的濃溶液濃度不能過(guò)高。為了控制濃溶液的濃度，發(fā)生器中溶液加熱后的溫度不能超過(guò)110℃左右，加熱熱源的溫度也就不能過(guò)高。如果工作蒸汽壓力高，需要節(jié)流減壓后才能使用，從而造成能量利用上的浪費(fèi)。為充分利用高勢(shì)位熱能，如高壓蒸汽或燃?xì)?、燃油，開(kāi)發(fā)了雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。蒸汽型雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)采用0.25～0.8MPa（表壓雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)有高、低壓兩極發(fā)生器，以高壓發(fā)生器中所產(chǎn)生的高溫冷劑蒸汽作為低壓發(fā)生器加熱溶液的熱源，然后再與低壓發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑蒸進(jìn)入冷凝器。高壓蒸汽的能量在高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器中兩次得到利用，故稱為雙效循環(huán)。由于利用了高壓發(fā)生器中冷劑蒸汽的凝結(jié)熱，使發(fā)生器的耗熱量減少，因此雙效機(jī)的熱力系數(shù)可達(dá)1.0以上。冷凝器中冷卻水帶走的主要是低壓發(fā)生器的冷劑蒸汽的凝結(jié)熱，冷凝器的熱負(fù)荷僅為普通單壓發(fā)生器中被加熱沸騰，產(chǎn)生高溫冷劑蒸汽和中間濃度溶液，此中間濃度溶液經(jīng)高溫?zé)峤粨Q器進(jìn)入凝結(jié)成冷劑水。而來(lái)自高壓發(fā)生器的高溫冷劑蒸汽在低壓發(fā)生器中加熱溶液后凝結(jié)成冷劑水，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入冷凝器，高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑水匯合在一起，經(jīng)過(guò)節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)二、并聯(lián)流程雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)壓發(fā)生器。并聯(lián)流程可以增大低壓發(fā)生器的放氣范圍，提高機(jī)組的熱力系數(shù)。為了利用熱源蒸汽的高壓發(fā)生器中被高溫蒸汽加熱沸騰，產(chǎn)生高溫蒸汽。高壓發(fā)生器中流出的濃溶液在高溫?zé)峤粨Q器內(nèi)生器中被來(lái)自高壓發(fā)生器的高溫蒸汽加熱，產(chǎn)生水蒸氣與濃溶液。此濃溶液在低溫?zé)峤粨Q器中放熱4.3.2直燃型雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組由燃?xì)饣蛉加椭苯蛹訜嵯∪芤海迫「邷厮魵?。直燃機(jī)必要時(shí)還可提供生活熱水。直燃機(jī)的溶液循環(huán)流程也有串聯(lián)流程與并聯(lián)流程之分，通常采用以下三上述兩種類型機(jī)組通過(guò)轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)制冷工況與制熱工況的轉(zhuǎn)換，只能交替供應(yīng)冷水和熱水。如為采用該方式的直燃機(jī)的工作原理圖。直燃機(jī)在高壓發(fā)生器的上方設(shè)置一個(gè)熱水器，機(jī)組制熱運(yùn)行4.4.1溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要形式常見(jiàn)的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)有雙筒和單筒兩種類型。在雙筒型機(jī)組中，工作壓力較高的發(fā)生器和冷凝器布置在上面的筒體內(nèi)，而工作壓力較低的蒸發(fā)器和吸收器布置在下面的筒體內(nèi)，這種效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的布置方式。上筒中的發(fā)生器與冷凝器多為上下排列，這樣可以使發(fā)生器管單筒型機(jī)組將蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器、冷凝器全都布置在一個(gè)筒體內(nèi)，工作壓力較高的發(fā)生器和冷凝器布置在筒體的上部，工作壓力較低的蒸發(fā)器和吸收器則布置在筒體的下部。上下兩部分低壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器布置在另一個(gè)筒體內(nèi)。三筒型機(jī)組的高壓發(fā)生器也單獨(dú)設(shè)于4.4.2溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要部件與附屬設(shè)備發(fā)生器通常為管殼式換熱器，多采用沉浸式結(jié)構(gòu)。余熱利用的蒸汽型和熱水型單效機(jī)組一般采對(duì)發(fā)生不利。采用噴淋式發(fā)生器能消除了溶液浸沒(méi)高度的影響，提高其傳熱、傳質(zhì)效果。有的雙效冷凝器的結(jié)構(gòu)也是管殼式結(jié)構(gòu)。傳熱管通常采用光管或雙側(cè)強(qiáng)化的高效管，冷劑水由換熱管簇由于溴化鋰溶液對(duì)鋼材有較強(qiáng)的腐蝕性，溴化鋰吸收式制冷機(jī)的傳熱管一般采用銅管、銅鎳合通常使用高效傳熱管。在高壓發(fā)生器中，由于蒸汽溫度高，考慮到腐蝕和強(qiáng)度等因素，傳熱管一般為了避免飛濺的溴化鋰溶液液滴被冷劑蒸汽帶入冷凝器中，造成冷劑水污染，需要在發(fā)生器和冷凝器之間設(shè)置擋液板。通常在發(fā)生器的濃溶液出口處設(shè)有液囊。液囊內(nèi)設(shè)有限位板，以保持液位濃溶液通路被阻塞，濃溶液不能及時(shí)流回吸收器，使發(fā)生器的液位上升，吸收器的液位下降。為解囊相連，發(fā)生器的液位上升至防晶管的開(kāi)口處，濃溶液經(jīng)防晶管直接流回吸收器，與吸收器內(nèi)的稀蒸發(fā)器和吸收器均為管殼式結(jié)構(gòu)的噴淋式換熱器，為了防止蒸發(fā)后的冷劑蒸汽夾帶微小水滴進(jìn)一定的噴淋密度，在傳熱管表面形成均勻液膜，以增加汽液兩相的接觸面積，有利于傳熱、傳質(zhì)。淋激式噴淋系統(tǒng)通常使溶液通過(guò)鉆有許多小孔的淋板，均勻地噴淋在傳熱管上。淋板有壓力式和重力式兩種。壓力式淋板依靠泵的壓力進(jìn)行噴淋，具有較好的噴淋效果。重力式淋板是靠槽內(nèi)液噴嘴式噴淋系統(tǒng)就是冷劑水或溶液在一定的壓力下通過(guò)噴嘴噴出，形成均勻的霧狀液滴，噴灑由于溴化鋰吸收式冷水機(jī)組在極高的真空狀態(tài)下運(yùn)行，其工作壓力遠(yuǎn)低于大氣壓力，盡管設(shè)備在引射器的出口端形成低壓區(qū)，以抽取機(jī)組內(nèi)的不凝性氣體，形成的氣液混合物進(jìn)入氣液分離器進(jìn)動(dòng)排出因腐蝕而產(chǎn)生的氫氣，鈀管排氫裝置也是一種常用設(shè)備，但是，鈀管排氫裝置的工作溫度約為300℃,需要利用加熱器進(jìn)行加熱。屏蔽泵是由單級(jí)離心泵和屏蔽電動(dòng)機(jī)組成一體的密封部件。泵的葉輪直接安裝在電動(dòng)機(jī)的軸上，這樣不但取消了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，還提高了密封性能。屏蔽電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子各有一個(gè)非磁性的不4.5.1外界條件變化對(duì)機(jī)組性能的影響該制冷機(jī)的運(yùn)行條件為：蒸汽壓力0.6MPa(表壓)，冷水及冷卻水流量100%，污垢系數(shù)機(jī)組的冷水出口溫度只能在一定的范圍內(nèi)變化，不能過(guò)低，也不能過(guò)高。過(guò)低可能會(huì)引起溶液隨季節(jié)而變化。當(dāng)其他條件不變而冷卻水進(jìn)口溫度降低時(shí)，稀溶液溫度下降，吸收效果增強(qiáng)，放氣冷卻水流量和進(jìn)口溫度超出正常范圍而發(fā)生事故，機(jī)組中需要設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，出現(xiàn)異常情況時(shí)4.5.2部分負(fù)荷時(shí)的能量調(diào)節(jié)由于外界的空調(diào)負(fù)荷經(jīng)常變化，這就要求機(jī)組的制冷量也要作出相應(yīng)的改變。能就是要使機(jī)組的制冷量與外界空調(diào)負(fù)荷相匹配。調(diào)節(jié)機(jī)組的制冷量使之與外界空調(diào)負(fù)荷相匹配，就溶液循環(huán)量的檢測(cè)和調(diào)節(jié)，保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)熱源的調(diào)節(jié)和溶液循環(huán)量的調(diào)節(jié)對(duì)于直燃機(jī)組，在滿負(fù)荷時(shí)燃燒器處于最大燃燒量狀態(tài)。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷減小，冷水出口溫度下降傳感器，溫度控制器采用模擬控制器或微電腦控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥采節(jié)閥，