畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)在火力發(fā)電廠(chǎng)中的應(yīng)用(2).doc

摘要摘要 當(dāng)今能源與環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)成為全世界所關(guān)注的，因?yàn)樯鐣?huì)對(duì)于資源、環(huán)境 問(wèn)題和可持續(xù)發(fā)展有了更高的要求和關(guān)注。如怎樣提高能源利用率，充更好的 利用工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量低溫余熱，減少 cfc 對(duì)臭氧層的破壞，減緩溫 室效應(yīng)，已經(jīng)是個(gè)迫不及待要解決的問(wèn)題。溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)則是一種節(jié) 能環(huán)保的制冷方式，回收余熱和提高能源利用率的意義已經(jīng)迫在眉睫。本文就 是開(kāi)展了如何使用溴化鋰吸收式制冷機(jī)組在火電廠(chǎng)中進(jìn)行熱電冷聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用。 這篇文章就是指出了熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的用途、工作原理及其優(yōu)勢(shì)。這里也分 析了吸收式制冷的原理，利用液態(tài)制冷劑在低溫、低壓條件下，蒸發(fā)、汽化吸 收載冷劑的熱負(fù)荷，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。通過(guò)對(duì)比就可以比較出溴化鋰的幾種機(jī)組 的優(yōu)缺點(diǎn)，這里就采用了兩極吸收式溴化鋰制冷機(jī)組作為制冷裝置。應(yīng)用的能 量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而性能就會(huì)得到提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)組。 按照熱力學(xué)綜合效率最佳的原則，在使制冷工況下，對(duì)系統(tǒng)的主要部件進(jìn) 行了有關(guān)的計(jì)算。并且總結(jié)國(guó)內(nèi)外的一些采用溴化鋰吸收式制冷技術(shù)的例子基 礎(chǔ)上，在根據(jù)其電廠(chǎng)的實(shí)際情況及應(yīng)用溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的可行性，做出 以用汽輪機(jī)廢汽為熱源的熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)方案。 結(jié)果表明，這個(gè)系統(tǒng)采取了兩級(jí)吸收式制冷機(jī)組全部以廢熱作為驅(qū)動(dòng)熱源， 從而這樣使運(yùn)行成本降低，這樣一來(lái)一般投資兩年左右就可取得收益，這種方 法就是較理想制冷方式，應(yīng)用于熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的制冷方式。 關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng) ，余熱回收，兩級(jí)吸收式，節(jié)能，吸收式制冷，溴化鋰 abstract in the current energy shortages and the context of enviraonmental protection, people to community resources, environmental issues and sustainable development strategies attention. how to improve energy efficiency, make full use of industrial production process of a large number of low-temperature waste heat to reduce the cfc on the ozone layer and slow down the greenhouse effect, more and more attention. lithium bromide absorption refrigeration energy saving and environmental protection as a means of cooling for waste heat recovery and energy efficiency become more and more important significance. this paper carried out using lithium bromide absorption refrigeration unit in thermal power plants in the study of thermoelectric power of cold. this article first pointed out that the development of cchp significance, principles and advantages. analysis of the absorption refrigeration principle: the use of liquid refrigerant in low temperature, low pressure conditions, evaporation, evaporation cooling agent contained in the absorption heat load, resulting in cooling effect. libr comprehensive comparison of the advantages and disadvantages of several units, select the polarization of lithium bromide absorption refrigeration unit as a refrigeration device. in this paper, the application of energy-conditioning systems, to further improve the lithium bromide absorption refrigeration unit performance. in accordance with the cooling conditions so that the best thermodynamic efficiency of the principle of integrated, on the main department of to carry out the relevant pieces of the calculation. in conclusion, the use of foreign libr absorption refrigeration technology based on the actual situation in power and application of lithium bromide absorption refrigeration system, the feasibility of a given waste with steam to heat the steam cchp system design program. comprehensive results show that the system uses a two-stage absorption refrigeration unit completely to waste as a drive source, and its running costs very low, generally about two years in the investment can be recovered, is an ideal application of cchp cooling way. keywords: energy conservation; waste heat recovery; absorption refrigeration; libr; absorption levels; thermal power plant 目錄 摘要1 abstract.2 1 緒論5 1.1 課題的研究意義.5 1.1.1 能源現(xiàn)狀.5 1.1.2 發(fā)展熱電冷三聯(lián)產(chǎn).6 1.1.3 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)原理及優(yōu)勢(shì).7 1.2 吸收式制冷系統(tǒng).8 1.2.1 吸收式制冷系統(tǒng)的原理.9 1.2.2 吸收式制冷循環(huán)的性能指標(biāo).9 1.3 方案論證.11 1.3.1 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的特點(diǎn).11 1.3.2 方案論證.11 2 溴化鋰水溶液.12 2.1 水、溴化鋰.12 3 溴化鋰吸收式制冷.18 3.1 溴化鋰吸收式制冷的原理.18 3.1.1 溴化鋰溶液的 p-t 圖.18 3.1.2 對(duì)比溴化鋰吸收式制冷循環(huán)和壓縮式制冷循環(huán).19 3.2 兩級(jí)發(fā)生溴化鋰吸收式冷水機(jī)組.20 3.2.2 水和溴化鋰溶液的具體循環(huán)流程.22 4 溴化鋰機(jī)組的計(jì)算24 4.1 溴化鋰溶液的 h- 圖.24 4.2 相關(guān)設(shè)計(jì)運(yùn)算.26 4.2.1 熱力計(jì)算.26 4.2.2 傳熱面積的計(jì)算.32 5 溴化鋰吸收式機(jī)組中的控制系統(tǒng)35 5.1 冷水機(jī)組自動(dòng)控制器功能分析.35 5.1.1 安全保護(hù)系統(tǒng)功能.35 5.1.2 能量調(diào)節(jié)功能.36 5.1.3 機(jī)組運(yùn)行控制功能.38 5.1.4 管理、顯示、設(shè)置功能.39 5.2 冷水機(jī)組控制器下位機(jī)總體設(shè)計(jì).39 5.2.1 總體設(shè)計(jì)路.39 5.2.2 下位機(jī)總體設(shè)計(jì)方案.40 5.3 硬件電路設(shè)計(jì).42 5.3.1 溫度信號(hào)采集硬件電路.42 5.3.2 故障信號(hào)采集硬件電路.42 5.3.3 液位、閥位信號(hào)采集模塊.43 5.4 軟件設(shè)計(jì).44 6 溴化鋰吸收式冷水機(jī)組在火電廠(chǎng)中的應(yīng)用.45 6.1 火電廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程.45 46 6.3 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備配置模式.47 總結(jié)與展望48 致 謝49 參考文獻(xiàn)50 1 緒論 1.11.1 課題的研究意義課題的研究意義 1.1.1 能源現(xiàn)狀 當(dāng)進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，人類(lèi)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)那就是環(huán)境和社會(huì)的發(fā)展。 2002 年 8 月 26 日在南非約翰內(nèi)斯堡召開(kāi)的可持續(xù)發(fā)展世界首腦會(huì)議（world summit on sustainble development.wssd）,揭開(kāi)了人類(lèi)進(jìn)入新世紀(jì)如何解決環(huán) 境與發(fā)展問(wèn)題的序幕。在現(xiàn)代文明高速發(fā)展的今天，能源已成為左右可持續(xù)發(fā) 展進(jìn)程的關(guān)鍵因素之一。一方面，能源不僅可以改善人類(lèi)生活而且可以促進(jìn)經(jīng) 濟(jì)發(fā)展，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求和依賴(lài)性越來(lái)越大；再 一方面，能源的消耗越來(lái)越快，但也導(dǎo)致了空氣污染、地球變暖等環(huán)境問(wèn)題。 當(dāng)今，世界上使用的主要能源是煤、石油、天然氣等一次性能源，可占能 源總消費(fèi)量的 90%左右?，F(xiàn)在所擁有的能源供應(yīng)和目前的消費(fèi)模式顯然稱(chēng)不上 “可持續(xù)” 。據(jù)預(yù)測(cè)在未來(lái)的 10 年內(nèi)世界能源消耗量仍將以平均每年 2%的速度 上升，按現(xiàn)在的使用速度，世界上的石油存儲(chǔ)量只夠開(kāi)采 50 年左右，煤炭也可 能開(kāi)采不到 200 年。如何以可持續(xù)發(fā)展的方式滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的能源需求，給世 界各國(guó)提出了巨大的挑戰(zhàn)。那么改善和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用率，開(kāi)發(fā) 利用新能源和無(wú)污染的可再生能源已成為能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展 的必由之路。 中國(guó)目前是世界第二大能源消費(fèi)國(guó)，能源產(chǎn)量以平均每年 4%5%的速度增 長(zhǎng)，然而國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展則以 8%的速度增長(zhǎng)，能源的增長(zhǎng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的增長(zhǎng)，供需矛盾十分突出。當(dāng)?shù)搅?2020 年，我國(guó)就將超過(guò)美國(guó)成為世 界第一大能耗國(guó)。90 年代以來(lái)，我國(guó)的煤炭生產(chǎn)一直穩(wěn)居世界第一，但用于發(fā) 電的一次能源中的煤炭比例高達(dá) 77%。我國(guó)以煤炭為主要能源國(guó)家，在能源的 生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭的比例占了 70%以上，這是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中一個(gè)很不利的 因素。以煤炭為主要能源，造成了我國(guó)嚴(yán)重的大氣污染。聯(lián)合國(guó)公布的數(shù)字表 明，從 1965 到 1998 年，全球二氧化碳的排放量翻了一倍。燃燒礦物產(chǎn)生的溫 室氣體，是全球溫室氣體的最主要的來(lái)源，所占份額達(dá)到 75%。而在煤炭發(fā)電 的過(guò)程中，就會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、co2、so2，造成嚴(yán)重的大氣污染，不僅加劇 了大氣的溫室效應(yīng)而且產(chǎn)生大面積的酸雨，對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。 所以，面臨即將到來(lái)的能源危機(jī)，我們必須采取開(kāi)源節(jié)流的措施，既要開(kāi)發(fā)新 的能源，又要大力節(jié)約已有能源，對(duì)已有的資源進(jìn)行再利用。 1.1.2 發(fā)展熱電冷三聯(lián)產(chǎn) 到現(xiàn)在為止世界各國(guó)在能源的利用上有著很大的區(qū)別，而能源利用率最高 的國(guó)家是日本（57%） ，其次是美國(guó)（51%） ，再者是歐盟（40%以上） 。在世界 范圍內(nèi)，即使工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也約有 43%60%的能源轉(zhuǎn)為廢熱而排掉了。我國(guó)目 前能源利用率和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還很遠(yuǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)可能只有 30%左右得到利用， 而每一美元 gdp 的能耗是世界平均水平的三倍。剩下的基本變?yōu)閺U熱排放到環(huán) 境中，這即浪費(fèi)了大量能源，又對(duì)環(huán)境造成了熱污染。所以，余熱回收、廢熱 利用就是節(jié)能的重要環(huán)節(jié)之一，這樣一來(lái)不僅可以減少污染，從而提高利用率， 降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 一、熱電聯(lián)產(chǎn) 在過(guò)去的火力發(fā)電廠(chǎng)特別是大型凝汽式發(fā)電廠(chǎng)中，也采用了各種方式提高 效率，想充分利用發(fā)電廠(chǎng)的抽氣余熱，就采用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，先將較高參數(shù)的 蒸汽用來(lái)做功發(fā)電，然后抽氣或排氣供熱，既避免了熱電分產(chǎn)時(shí)，有用能的大 量損耗，也避免了大量的冷源損失，具有熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)。但由于熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng) 濟(jì)性與熱負(fù)荷的性質(zhì)、熱負(fù)荷的密度、采暖期的長(zhǎng)短等諸多因素緊密有關(guān)，當(dāng) 熱電廠(chǎng)熱負(fù)荷不足時(shí)其經(jīng)濟(jì)性很低，熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能效果就發(fā)揮不出來(lái)。比如， 由于冬天取暖，熱負(fù)荷充裕，發(fā)電量高，這時(shí)熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)很明顯；但是， 夏季熱負(fù)荷降低，有大量使用空調(diào)制冷，對(duì)于抽氣凝汽式機(jī)組，在發(fā)電功率不 變的情況下，熱負(fù)荷減少使得機(jī)組熱化發(fā)電量減少，凝汽流發(fā)電量增加。在供 熱機(jī)組的流通部分存在著調(diào)整熱負(fù)荷量和參數(shù)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使凝汽流的發(fā)電耗 煤量比同容量、同參數(shù)的凝汽式機(jī)組發(fā)電煤耗量大，造成發(fā)電煤耗量的增加。 同時(shí)因背壓式機(jī)組偏離設(shè)計(jì)工況，機(jī)組耗煤量還將明顯增大，這時(shí)熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu) 勢(shì)就顯示不出來(lái)了啊。 二、熱電冷三聯(lián)產(chǎn) 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)三聯(lián)產(chǎn)）是熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的以熱電廠(chǎng)為 能源中心對(duì)外供應(yīng)熱、電、冷三種能量產(chǎn)品的一種新的能量生產(chǎn)系統(tǒng)。它的特 點(diǎn)是鍋爐產(chǎn)生的蒸汽先通過(guò)蒸汽輪機(jī)發(fā)電作功，排氣除滿(mǎn)足各種熱負(fù)荷以外， 還可以做溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作蒸汽。這樣不僅節(jié)約了地位熱能；而且增 加了熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機(jī)組的熱負(fù)荷。對(duì)于背壓式蒸汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)可以增大機(jī)組的負(fù) 荷率，使機(jī)組的熱效率提高，在增加發(fā)電量的同時(shí)，也降低了發(fā)電煤耗。對(duì)于 抽氣式供熱機(jī)組來(lái)說(shuō)，在增加制冷負(fù)荷后，無(wú)論是維持發(fā)電量不變，還是保持 進(jìn)氣量不變，都會(huì)減少機(jī)組的凝汽量，降低發(fā)電煤耗量，增加燃料的節(jié)省量。 這樣整個(gè)系統(tǒng)的熱負(fù)荷平衡，能夠提高夏季熱電廠(chǎng)的發(fā)電量與供熱量，使系統(tǒng) 能高效運(yùn)行。由于熱電冷三聯(lián)產(chǎn)一般采用的是溴化鋰吸收式制冷機(jī)，與 cfcs 為工質(zhì)的壓縮式制冷機(jī)不同，這樣一來(lái)可以保護(hù)大氣臭氧層，還可以減輕溫室 效應(yīng)。溴化鋰制冷劑以低壓蒸汽、熱水為動(dòng)力，利用余熱、廢熱等低為能源， 有利于環(huán)境的保護(hù)，能源的利用率就會(huì)提高，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，今后將會(huì)有 很大的發(fā)展空間。 1.1.3 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)原理及優(yōu)勢(shì) 一、熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的工作原理 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通常是由熱源、一級(jí)管網(wǎng)、冷暖站、二級(jí)管網(wǎng)和用戶(hù)設(shè) 備組成（原理圖如圖 1.1 所示） 。在冬季可以用汽輪機(jī)抽汽加熱采暖用水（或蒸 汽） ，也可以采用它們驅(qū)動(dòng)吸附式熱泵，熱水或蒸汽經(jīng)管網(wǎng)到用戶(hù)；而在夏季利 用鍋爐余熱或汽輪機(jī)抽氣驅(qū)動(dòng)吸收式或吸附式制冷系統(tǒng)，用冷水經(jīng)管網(wǎng)提供給 用戶(hù)。 過(guò)濾器 給 水泵 凝結(jié)水泵 圖 1.1 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)原理圖 其中：熱源包括鍋爐余熱或汽輪機(jī)抽汽； 鍋 爐 凝 汽 器 冷暖 站 用 戶(hù) 發(fā) 電 機(jī) 汽 輪 機(jī) 一級(jí)管網(wǎng)包括蒸汽或熱水管道； 二級(jí)管網(wǎng)包括冷水或熱水管道；冷暖站包括吸收式制冷系統(tǒng)； 用戶(hù)包括樓宇、冷庫(kù)或用冷設(shè)備等。 二、熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)勢(shì) （1） 節(jié)省能源，減少 co2的排放量。 吸收式制冷用于三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，與消耗高品位電能的壓縮式制冷相比，吸收 式制冷可利用低品位的熱量或聯(lián)產(chǎn)的余熱，充分利用燃料的能源，從而達(dá)到節(jié) 能的目的。 （2） 提高熱電廠(chǎng)的設(shè)備利用率，相應(yīng)提高熱電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。 推廣吸收式空調(diào)制冷，增加熱電廠(chǎng)的夏季熱負(fù)荷，平衡冬季和夏季熱負(fù)荷 的峰谷差，就可以提高熱電廠(chǎng)的設(shè)備利用率，相應(yīng)提高熱電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。 （3） 產(chǎn)生節(jié)電、增電效益，緩和夏季電力供需矛盾。 發(fā)展吸收式空調(diào)制冷，一方面替代電力空調(diào)，節(jié)約大量電力；另一方面增 加熱電廠(chǎng)的熱負(fù)荷，可以使熱電廠(chǎng)的發(fā)電量增加。 （4） 有利于環(huán)境保護(hù)。 電力空調(diào)以氟利昂（cfcs）為制冷劑，cfcs 會(huì)引起臭氧層破壞并產(chǎn)生溫 室效應(yīng)，國(guó)際蒙特利爾協(xié)定限制使用。替代物氫氯氟烴雖然對(duì)臭氧層破壞能力 較低，但溫室效應(yīng)很強(qiáng)，對(duì)環(huán)境不利。溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)以溴化鋰為吸收劑， 對(duì)人體無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)害。因此，用熱電廠(chǎng)發(fā)展溴化鋰吸收式空調(diào)替代電力空 調(diào)，有利于環(huán)境保護(hù)。 1.21.2 吸收式制冷系統(tǒng)吸收式制冷系統(tǒng) 實(shí)踐證明，熱量總是自發(fā)地由高溫物體（或空間）流向低溫物體（或空間） ， 制冷的就是使某一物體（或某一空間）的溫度低于周?chē)h(huán)境的溫度，這樣就要 有一冷源吸收該物體（或空間）的熱量。冷源有兩種制取方法：一種是利用天 然冷源，如天然冰和地下水；另一種方法是通過(guò)制冷的方法制取人工冷源。 液體蒸發(fā)法、氣體膨脹法是主要的機(jī)械制冷法。液體蒸發(fā)法是利用低沸點(diǎn) 的液體吸收環(huán)境介質(zhì)的熱量而蒸發(fā)，致使環(huán)境介質(zhì)降溫。這種低沸點(diǎn)的液體被 稱(chēng)為“制冷劑” 。例如：炎熱的天氣，把水灑在地上會(huì)有涼爽的感覺(jué)。為了使制 冷過(guò)程不斷進(jìn)行那制冷劑必須在一個(gè)封閉的體系中循環(huán)。完成制冷劑在封閉體 系內(nèi)循環(huán)的方式有許多種，如“電能”或“機(jī)械能”驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷方式 （活塞式、離心式、螺桿式、漩渦式壓縮機(jī)、及熱電制冷等）,也可以是熱能驅(qū) 動(dòng)的吸收式或蒸汽噴射式制冷方式。 1.2.1 吸收式制冷系統(tǒng)的原理吸收式制冷系統(tǒng)的原理 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)、汽化吸收載冷劑的熱負(fù)荷，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。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(zhì)對(duì)完成制冷循環(huán)的。 圖 1.2 表示了吸收式制冷的工作原理。吸收式制冷由發(fā)生器 2、冷凝器 1、 蒸發(fā)器 6、吸收器 5、溶液泵 3、節(jié)流閥 4 等部件組成。工作介質(zhì)除制取冷量的 制冷劑外，還有吸收、解吸制冷劑的吸收劑，二者組成工質(zhì)對(duì)。在發(fā)生器中工 質(zhì)對(duì)被加熱介質(zhì)加熱，解析出冷劑蒸汽，冷劑蒸汽在冷凝器中被冷卻凝結(jié)成液 體，然后經(jīng)節(jié)流閥降壓，進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。蒸發(fā)產(chǎn)生的冷 劑蒸汽進(jìn)入吸收器，被來(lái)自發(fā)生器的工質(zhì)對(duì)吸收，再由溶液泵加壓送入發(fā)生器。 如此循環(huán)不息制取冷量。由于它是利用吸收劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化，完成制冷劑的 循環(huán)，因而被稱(chēng)為吸收式制冷。 目前常用的吸收式制冷有氨水吸收式與溴化鋰水吸收式兩種。氨水 吸收式以氨為制冷劑，水為吸收劑，可以制取 0以下的溫度，但因氨具有刺 激性臭味，且熱效率低、質(zhì)量較重、體積龐大，一般很少用。目前應(yīng)用最廣泛 的是以水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑的溴化鋰吸收式制冷機(jī)組。 1.2.2 吸收式制冷循環(huán)的性能指標(biāo) 在吸收式制冷循環(huán)中，工質(zhì)對(duì)在發(fā)生器中從高溫?zé)嵩传@得熱量，在蒸發(fā)器 中從低溫?zé)嵩传@得熱量，在吸收器和冷凝器中向外界環(huán)境放出熱量，而溶液泵 中只是提供輸送溶液時(shí)克服管路阻力和重力位差所需的動(dòng)力，消耗的機(jī)械功很 小。對(duì)于一理想的吸收式制冷循環(huán)，如忽略溶液泵的機(jī)械功和其他熱損失，則 由熱力學(xué)第一定律得到如下熱平衡關(guān)系式: kag qqqq 0 （1-1） 即加入機(jī)組中的熱量等于機(jī)組向外放出的熱量。 式中 q0 蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，即制冷量 qg 發(fā)生器的熱負(fù)荷 qa 吸收器的熱負(fù)荷 qk 冷凝器的熱負(fù)荷 由此，可定義吸收式制冷循環(huán)的熱力系數(shù) 如下： （1- g q q0 2） 熱力系數(shù)表示消耗單位熱量所能制取的冷量，是衡量吸收式機(jī)組的主要性 能指標(biāo)。在給定條件下，熱力系數(shù)越大，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性越好。需要注意的是， 熱力系數(shù)指表明吸收式機(jī)組工作時(shí)，制冷量與所消耗的加熱量的比值，與通常 所說(shuō)的機(jī)械設(shè)備的效率不同，其值可以小于 1，等于 1，或大于 1。 如定義高溫?zé)嵩吹臏囟葹?tg，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?t0，外界環(huán)境溫度為 tk， 并或率吸收式循環(huán)中各過(guò)程的不可逆損失，則可認(rèn)為發(fā)生器中的溫度就等于高 溫?zé)嵩礈囟?tg，蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度就等于低溫?zé)嵩?t0，冷凝器中的冷凝溫度 和吸收器中的冷卻溫度就等與外界環(huán)境溫度 tk，根據(jù)熱力學(xué)第二定律有下式成 立： （1- k k k a g g t q t q t q t q 0 0 3） 聯(lián)立式（1-1） 、 （1-2） 、 （1-3） ，可以得到理想吸收式循環(huán)的熱力系數(shù) （1- 0 0 max tt t t tt kg kg 4） 式中 工作在高溫?zé)嵩礈囟?tg環(huán)境溫度 tk間正卡諾循環(huán)的熱效率， ； g kg t tt 工作在低溫?zé)嵩礈囟?t0和環(huán)境溫度 tk間逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)， 。 0 0 tt t k 由此可見(jiàn)，理想吸收式制冷循環(huán)可看作式工作在高溫?zé)嵩礈囟?tg和環(huán)境溫 度 tk的正卡諾循環(huán)與工作在低溫?zé)嵩礈囟?t0和環(huán)境溫度 tk間的逆卡諾循環(huán)的 聯(lián) 合，其熱力系數(shù) max是吸收制冷循環(huán)在理論上所能達(dá)到的熱力系數(shù)的最大值。 這 一最大熱力系數(shù)的數(shù)值只取決于三個(gè)熱源的溫度，而與其它因素?zé)o關(guān)。 在實(shí)際過(guò)程中，由于各種不可逆損失的存在，吸收式制冷循環(huán)的熱力系數(shù) 必 然低于相同熱源溫度下理想吸收式循環(huán)的熱力系數(shù)，兩者之間被稱(chēng)作吸收式制 冷 循環(huán)的熱力完善度，用 表示。 （1- max 4） 熱力完善度越大，表明循環(huán)中的不可逆損失越小，循環(huán)越接近理想循環(huán)。 1.31.3 方案論證方案論證 1.3.1 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的特點(diǎn) （1） 主要優(yōu)點(diǎn) 1 1、 利用熱能為動(dòng)力，能源利用范圍廣; 2、 整個(gè)機(jī)組除功率較小的屏蔽泵外，無(wú)其他運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)安靜 3、 以溴化理水溶液為工質(zhì)，無(wú)臭、無(wú)毒，有利于滿(mǎn)足環(huán)保要求 4、 制冷機(jī)在高真空狀態(tài)下運(yùn)行，無(wú)高壓爆炸危險(xiǎn)，安全可靠 5、 制冷量調(diào)節(jié)范圍廣，在10%100%的負(fù)荷內(nèi)可進(jìn)行冷量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) ， 并且隨著負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)溶液循環(huán)量，有著良好的調(diào)節(jié)特性 6、 對(duì)外界條件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，可在加熱蒸氣壓力0.2 -0.8mpa(表 ) ， 冷卻水溫度20-35 c冷媒水出水溫度515的范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) 7、 對(duì)安裝基礎(chǔ)的要求低，無(wú)需特殊的機(jī)座，可安裝在室內(nèi)、室外，甚至 地下室頂上 8、 腐蝕性強(qiáng) 9、 氣密性要求高 (2)主要缺點(diǎn) 1、腐蝕性強(qiáng)。溴化鋰水溶液對(duì)普通碳鋼有較強(qiáng)的腐蝕性，不僅影響到機(jī)組 的性能與正常運(yùn)行，而且影響到機(jī)組的壽命。因此對(duì)所有材料有較高的抗腐蝕 性要求。 2、對(duì)氣密性的要求高。實(shí)踐證明，即使漏如微量的空氣也會(huì)影響到機(jī)組的 性能。這就對(duì)制造有嚴(yán)格要求。國(guó)外以原子能工業(yè)中的技術(shù)用于這用機(jī)器的制 造工藝，對(duì)其密閉性的嚴(yán)格要求可想而知。 1.3.2 方案論證 單效流程、雙效流程(包括雙效串聯(lián)流程、雙效反串聯(lián)流程、雙效并聯(lián)流程)、 兩級(jí)流程是溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)中常見(jiàn)的流程。單效流程中通常采用 0.03- 0.15mpa (表)的飽和蒸氣（或85-150）的熱水為驅(qū)動(dòng)熱源；而雙效流程要求 的驅(qū)動(dòng)熱源比單效流程要高很多，它大多采用0.25-0.8mpa(表)的飽和蒸氣（或 150以上）的高溫?zé)崴?。但?duì)于較低品位的熱源，即低于0.03mpa(表)的飽和 蒸氣或85 以下的熱水單效流程和雙效流程的應(yīng)用受到限制。為利用這些低位 熱源，在單效流程的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)了兩級(jí)流程。 兩級(jí)流程是一種比較新的節(jié)能型的流程，70-80的熱水可以是驅(qū)動(dòng)熱源， 其節(jié)能特性比較顯著。工業(yè)廢熱、太陽(yáng)能、地?zé)岬容^低品位的熱源對(duì)于在工業(yè) 領(lǐng)域和自然界廣泛存在的，足以用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩級(jí)流程溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)。所 以?xún)杉?jí)流程的出現(xiàn)無(wú)疑對(duì)低品位熱能的利用具有重大的意義。 （一）、兩級(jí)與單效溴化鋰吸收式制冷流程的比較 兩級(jí)流程是利用低溫?zé)嵩催@在單效里是無(wú)法利用的。在應(yīng)用范圍上，兩級(jí) 流程的適用范圍明顯大于單效流程:對(duì)于可用于單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的熱 源，也可用于兩級(jí)溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，并能使其正常工作；而且對(duì)于一些 低于單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)要求溫度的熱級(jí)源，兩溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng) 仍能適用。 而在單效吸收式制冷系統(tǒng)中，發(fā)生壓力是冷凝壓力決定的，冷凝壓力的確 定則取決于冷卻水的溫度，所以對(duì)于單效流程，發(fā)生壓力的變化不大。在一定 的發(fā)生壓力下，隨著溫度的提高，濃溶液濃度也將不斷的增加，直至結(jié)晶，從 而破壞循環(huán)。當(dāng)?shù)推肺坏臒崮鼙粦?yīng)用在單效系統(tǒng)中，由于熱源溫度較低，導(dǎo)致 發(fā)生終了狀態(tài)的濃溶液濃度降低，使得濃溶液的吸收能力降低，影響到對(duì)來(lái)自 蒸發(fā)器的冷劑蒸氣的吸收，使單效循環(huán)無(wú)法正常工作。 （二）、兩級(jí)與雙效溴化鋰吸收式制冷流程的比較 雙級(jí) 流 程 與雙效流程是兩種截然不同的流程，它們的提出是基于不同的 考慮:雙級(jí)流程是為了利用較低溫度的余熱，而雙效流程是為了利用較高溫度的 熱源。雙級(jí)流程采用了兩級(jí)發(fā)生、兩級(jí)吸收的方式來(lái)適應(yīng)較低溫度的熱源。它 利用低壓循環(huán)發(fā)生的制冷劑蒸汽，提高高壓循環(huán)的吸收壓力，使高壓循環(huán)吸收 低壓循環(huán)發(fā)生的冷劑蒸汽，高壓循環(huán)發(fā)生的制冷劑蒸汽送入蒸發(fā)器產(chǎn)生冷量， 并被低壓循環(huán)吸收。而雙效流程采用兩效發(fā)生，一級(jí)吸收的方式利用高溫余熱。 流程的高壓發(fā)生器由高溫的驅(qū)動(dòng)熱源加熱，產(chǎn)生的冷劑蒸汽用來(lái)提供低壓發(fā)生 器所需的熱量，高低壓發(fā)生器發(fā)生的制冷劑蒸汽都將進(jìn)入蒸發(fā)器產(chǎn)生冷量，并 一起在吸收器別被濃溶液吸收。 雙級(jí)流程所采用的熱源溫度很低，但它的熱力系數(shù)低，冷卻水消耗量大，設(shè) 備龐大、復(fù)雜，所以它的主要作用在于回收低品位的余熱。而雙效流程恰巧與 它相反，雙效流程所要求的熱源溫度較高，流程的熱力系數(shù)高，冷卻水消耗量 小，換熱器體積小，它的主要作用在于回收較高品位的余熱。雙級(jí)流程與雙效 流程所適用的范圍是不同的，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件合理的選用合適 的流程。 2 溴化鋰水溶液 2.12.1 水、溴化鋰水、溴化鋰 一、溴化鋰 溴化鋰是一種穩(wěn)定的物質(zhì)，在大氣中不變質(zhì)、不分解、不揮發(fā)、極易溶于 水，常溫下是無(wú)色粒狀晶體，無(wú)臭、無(wú)毒、有咸苦味。 主要特性： （1）溴化鋰是由堿金屬元素鋰（li）和鹵族元素（br）兩種元素組成，其 一般性質(zhì)與食鹽大體類(lèi)似，有咸味，呈無(wú)色粒狀晶體，熔點(diǎn)為 549，其分子 式為 libr； （2）沸點(diǎn)很高（沸點(diǎn)為 1265） ，在常溫或以般高溫下可以認(rèn)為不揮發(fā)； （3）極易溶于水； （4）性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣中不變質(zhì)，不揮發(fā)； （5）它由 92.01%的溴和 7.99%的鋰組成，相對(duì)分子質(zhì)量為 86.856，密度 為 3464 kg/ m3（25時(shí)） 。 2.2 溴化鋰水溶液 2.2.1 溴化鋰溶液的技術(shù)要求 用作溴化鋰吸收式機(jī)組工質(zhì)對(duì)的溴化鋰溶液，應(yīng)符合機(jī)械工業(yè)部 jb/t7247-94 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)溴化鋰所規(guī)定的技術(shù)要求（表 2.1） 表 2.1 溴化鋰溶液的技術(shù)要求 成分%m 系列c 系列成分%m 系列c 系列 libr50555055so4-20.02 li2moo40.050.25cl-10.05 li2cro40.010.30ba0.001 nh30.0001fe 0.0001 ca0.001cu 0.0001 mg0.001bro3無(wú)反應(yīng) 2.2.2 溴化鋰溶液的特性 （1）無(wú)色液體，有咸味，無(wú)毒，加入鉻酸鋰后溶液呈淡黃色。 （2）溶解度 飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)反映物質(zhì)的溶解度。溴化鋰極易溶于水，在 20是 食鹽的溶解度只有 35.9g，而溴化鋰的溶解度是其 3 倍左右。物質(zhì)的溶解度通 常用在某一溫度下 100g 溶劑中所能溶解的該物質(zhì)的最大質(zhì)量來(lái)表示。此時(shí)，溶 液處于飽和狀態(tài)，被稱(chēng)為飽和溶液。 溶解度的大小除與溶質(zhì)和溶劑的特性有關(guān)外，還與溫度有關(guān)。一般固體的 溶解度隨溫度的升高而增加，但氣體的溶解度卻隨溫度的升高而減小。一定溫 度下的溴化鋰飽和水溶液，當(dāng)溫度降低時(shí)，由于溴化鋰在水中溶解度的減小， 溶液中多余的溴化鋰就會(huì)與水結(jié)合稱(chēng)含有 1、2、3 或 5 個(gè)水分子的溴化鋰水合 物晶體析出，形成結(jié)晶現(xiàn)象，如圖 2.1 所示。如對(duì)已含有溴化鋰水合物晶體的 溶液加熱升溫，在某一溫度下，溶液中的晶體會(huì)全部溶解消失，這一溫度即為 該質(zhì)量分?jǐn)?shù)下溴化鋰溶液的結(jié)晶溫度。測(cè)定各質(zhì)量分?jǐn)?shù)下溴化鋰溶液的結(jié)晶溫 度，可繪制成圖 2.2 的結(jié)晶溫度曲線(xiàn)，該圖表示了在溴化鋰吸收式機(jī)組工作的 范圍內(nèi)的結(jié)晶溫度。當(dāng)溶液的狀態(tài)點(diǎn)位于結(jié)晶溫度曲線(xiàn)上或自在結(jié)晶溫度曲線(xiàn) 下邊，即溶液溫度低于結(jié)晶溫度，溶液中就會(huì)有晶體析出。 圖 2.1 溴化鋰在水中的溶解度 圖 2.2 溴化鋰水溶液的結(jié)晶溫 度 由圖 2.2 可知，溴化鋰溶液的結(jié)晶溫度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系很大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)略 有變化時(shí)，結(jié)晶溫度相差很大。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 65%以上時(shí)，這種情況尤為突出。 這點(diǎn)在機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理上都應(yīng)十分重視。 （3）密度 溴化鋰溶液的密度與溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。圖 2.3 是溴化鋰溶液的密度曲 線(xiàn)。由圖 2.3 可知，溴化鋰溶液的密度比水大，當(dāng)溫度一定時(shí)，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù) 增大，其密度增大；如質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定，則隨著溫度的升高，其密度減小。在實(shí) 際應(yīng)用中，用密度計(jì)和溫度計(jì)測(cè)得溴化鋰溶液的密度和溫度，即可由圖中查得 溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這比通過(guò)化學(xué)分析求溴化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要簡(jiǎn)單得多。 圖 2.3 溴化鋰溶液的密度 （4）質(zhì)量定壓熱容 質(zhì)量定壓熱容就是在壓力不變的條件下，單位質(zhì)量溶液溫度升高（或降低） 1時(shí)所吸收（或放出）的熱量。溴化鋰溶液的質(zhì)量定壓熱容曲線(xiàn)如圖 2.4 所示。 由圖 2.4 可知，溴化鋰溶液的質(zhì)量定壓熱容隨溫度的升高而增大，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的增大而減小。在溴化鋰吸收式機(jī)組實(shí)際使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，溴化鋰溶液 的質(zhì)量定壓熱容僅為 1.682.51 kj/（kgk）0.40.6kcal/（kg），比水 小得多。這一點(diǎn)有利于提高吸收式機(jī)組的效率。因?yàn)槿芤旱馁|(zhì)量定壓熱容小， 在發(fā)生過(guò)程中加熱溶液到沸點(diǎn)所需的熱量就較小，在吸收過(guò)程中冷卻溶液所放 出的熱量也較小。 圖 2.4 溴化鋰溶液的質(zhì)量定壓熱容曲線(xiàn) （5）水蒸氣壓 由于溴化鋰溶液中水的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)，因此，在與溶液達(dá)到相平衡 的氣相中沒(méi)有溴化鋰存在，全部都是水蒸氣，所以，溴化鋰溶液的蒸氣壓也被 稱(chēng)作溴化鋰溶液的水蒸氣壓。 圖 2.5 溴化鋰溶液的水蒸氣壓 溴化鋰溶液的水蒸氣壓很低，它比同溫度下純水的飽和蒸氣壓力低得多， 因而有強(qiáng)烈的吸濕性。液體與蒸氣之間的平衡屬于動(dòng)平衡，此時(shí)分子穿過(guò)液體 表面到蒸氣中去的速率等于分子從蒸氣中回到液體內(nèi)的速率。因?yàn)殇寤嚾芤?中的溴化鋰分子對(duì)水分子的吸引力比水分子之間的吸引力強(qiáng)，也因?yàn)樵趩挝灰?體容積內(nèi)溴化鋰分子的存在而使水分子數(shù)目減小，所以在相同溫度的條件下， 液面上單位蒸氣容積內(nèi)水分子的數(shù)目比純水表面上水分子數(shù)目少。由于溴化鋰 的沸點(diǎn)很高，在所采用的溫度范圍內(nèi)不會(huì)揮發(fā)，因此和溶液處于平衡狀態(tài)的蒸 氣的總壓力就等于水蒸氣的壓力，從而可知溫度相等時(shí)，溴化鋰溶液液面上的 水蒸氣分壓力小于純水的飽和蒸氣壓力，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高或溫度越低時(shí)水蒸氣 的壓力越低。圖 5 是用等壓法和沸騰法測(cè)定的溴化鋰溶液的水蒸氣壓曲線(xiàn)圖。 由圖 2.5 可知，溴化鋰溶液的水蒸氣壓隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而降低，并遠(yuǎn)低于 同溫度下水的飽和蒸汽壓。例如，在 25時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%的溴化鋰溶液的 水蒸氣壓僅為 0.8kpa，而水在此時(shí)的飽和蒸汽壓約為 3.16kpa。這表明溴化鋰 溶液的吸濕性很強(qiáng)，因?yàn)橹灰魵鈮毫Υ笥?0.8kpa，如 0.93kpa（水的飽和 溫度為 6）就會(huì)被 25、50%的溴化鋰溶液所吸收，亦即溴化鋰溶液具有吸收 比其溫度低得多的水蒸氣的能力。這也正是溴化鋰溶液可作為吸收式機(jī)組工質(zhì) 對(duì)的原因。 （6）表面張力 用毛細(xì)管升高發(fā)測(cè)定的溴化鋰溶液的表面張力。可繪制成圖 2.6 所示的表 面張力曲線(xiàn)圖。 圖 2.6 溴化鋰溶液的表面張力曲線(xiàn) 由圖 2.6 可知，溴化鋰溶液的表面張力與溶液溫度和溴化鋰溶液的質(zhì)量分 數(shù)有關(guān)：質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時(shí)，隨溫度的升高而降低；溫度不變時(shí)，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 增大而增大。在溴化鋰吸收式機(jī)組中，吸收器與發(fā)生器往往采用噴淋式結(jié)構(gòu)， 為了增大傳質(zhì)和傳熱效果，希望溶液在管壁表面呈薄膜狀的擴(kuò)張，這就要求表 面張力越小越好。 （7）粘度 粘度是表征流體粘性大小的物理參數(shù)，有動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度之分，動(dòng)力 粘度除以該流體密度便是運(yùn)動(dòng)粘度。在一定溫度下，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，粘 度急劇增大；在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，隨著溫度升高，粘度下降。溴化鋰溶液的粘 度與同溫度的水相比要高得多，如質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%、溫度為 20的溴化鋰溶液 的粘度為 3.7mpas,而 20的水的粘度只有 1.02mpas。粘度的大小對(duì)溶液 在吸收式機(jī)組中的流動(dòng)狀態(tài)和傳熱有較大影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分考慮。 （8）熱導(dǎo)率 熱導(dǎo)率是進(jìn)行傳熱計(jì)算時(shí)要用到的一個(gè)重要物理參數(shù)之一。實(shí)驗(yàn)表明溴化 鋰溶液的熱導(dǎo)率在一定溫度下，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小；在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)下， 隨溫度的增大而增高。 3 溴化鋰吸收式制冷 3.13.1 溴化鋰吸收式制冷的原理溴化鋰吸收式制冷的原理 3.1.1 溴化鋰溶液的 p-t 圖 圖 3.1 溴化鋰溶液的 p-t 圖 圖 3.1 是溴化鋰溶液的 p-t 圖，它是根據(jù)同一質(zhì)量分?jǐn)?shù)下處于相平衡的溴 化鋰溶液的水蒸氣壓隨溫度變化的關(guān)系繪制的，是溴化鋰溶液最基本的熱力圖 表之一。在溴化鋰溶液的 p-t 圖上有三個(gè)狀態(tài)參數(shù)：溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水蒸氣 壓，只要直到其中任何兩個(gè)，另一個(gè)就可根據(jù)溴化鋰溶液的 p-t 圖確定。除此 之外，溴化鋰溶液的 p-t 圖可以用來(lái)描述溴化鋰溶液熱力狀態(tài)的變化情況以及 溴化鋰吸收式機(jī)組的工作循環(huán)過(guò)程。 圖中的 abcd 就表示了最基本的溴化鋰吸收機(jī)組中溶液的工作循環(huán)。溴化鋰 溶液在 a 點(diǎn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 58。從 a 點(diǎn)到 b 點(diǎn)溶液在 9.3kpa 的壓力下等壓加 熱。隨著溫度的升高，溶液中的水分被蒸發(fā)出來(lái)，溴化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增大。 當(dāng)溫度升到 95時(shí)，到達(dá)狀態(tài)點(diǎn) b，此時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 62。過(guò)程線(xiàn) ab 表示的 是等壓加熱濃縮的過(guò)程，在溴化鋰吸收式機(jī)組中通常稱(chēng)為發(fā)生過(guò)程。點(diǎn) c 狀態(tài) 代表溫度 47、質(zhì)量分?jǐn)?shù) 62的溴化鋰溶液。從 c 點(diǎn)到 d 點(diǎn)，溶液在 0.8kpa 的壓力下進(jìn)行等壓冷卻。隨著溫度的下降，溶液的水蒸氣壓降低（低于水的蒸 氣壓） ，其具有吸收水蒸氣的能力，不斷吸收水蒸氣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨著降低。當(dāng) 溫度降低到 38時(shí)，溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 58，達(dá)到狀態(tài)點(diǎn) d。過(guò)程線(xiàn) cd 表示 的是等壓冷卻稀釋的過(guò)程，在溴化鋰吸收機(jī)組中通常稱(chēng)作吸收過(guò)程。過(guò)程線(xiàn) bc 和 da 則表示液相的冷卻和加熱的過(guò)程。在整個(gè)的過(guò)程中溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是不變 的。 3.1.23.1.2 對(duì)比溴化鋰吸收式制冷循環(huán)和壓縮式制冷循環(huán)對(duì)比溴化鋰吸收式制冷循環(huán)和壓縮式制冷循環(huán) （a）壓縮式制冷機(jī) (b) 吸收式制冷機(jī) 圖 3.2 吸收式與壓縮式的對(duì)比 為了更明確的說(shuō)明溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作原理，可以較溴化鋰吸收式 制冷機(jī)與壓縮式制冷機(jī)進(jìn)行對(duì)比。壓縮式制冷機(jī)的整個(gè)循環(huán)過(guò)程包括以下四個(gè) 過(guò)程：制冷劑在蒸發(fā)器中向低溫?zé)嵩次鼰嵴舭l(fā)的過(guò)程；在壓縮機(jī)中被壓縮，壓 力、溫度升高的壓縮過(guò)程；在冷凝器中向高溫?zé)嵩捶艧岬睦淠^(guò)程；通過(guò)節(jié)流 閥使壓力、溫度降低的節(jié)流過(guò)程。制冷效應(yīng)是在蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的，而壓縮機(jī) 的作用是，一方面將不斷地完成了吸熱過(guò)程而汽化的制冷劑蒸氣從蒸發(fā)器中抽 吸出來(lái)，使蒸發(fā)器維持低壓狀態(tài)，便于蒸發(fā)吸熱過(guò)程能繼續(xù)不斷地進(jìn)行下去； 另一方面，通過(guò)壓縮作用提高制冷劑蒸汽的壓力和溫度，產(chǎn)生將制冷蒸氣的熱 量向外界（冷卻水或空氣）轉(zhuǎn)移的條件。 圖 3.2 表示溴化鋰吸收式制冷機(jī)與壓縮式制冷機(jī)的對(duì)比。由圖可以看出， 吸收式制冷機(jī)也有蒸發(fā)器和冷凝器（虛線(xiàn)右側(cè)的部組成分與壓縮式制冷機(jī)基本 相同） 。從產(chǎn)生制冷效應(yīng)的方法來(lái)說(shuō)，它和壓縮式制冷機(jī)一樣，也是使制冷劑 （水）在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)。高壓、高溫的制冷劑蒸汽的放熱凝結(jié)也是在冷凝 器中完成的。但是，把蒸發(fā)器中生成的冷劑蒸汽抽吸出來(lái)并提高其壓力和溫度 的過(guò)程，則和壓縮機(jī)不同。吸收式制冷機(jī)沒(méi)有壓縮機(jī)，而是用吸收器和發(fā)生器 替代壓縮機(jī)（虛線(xiàn)左側(cè)） 。吸收器起著相當(dāng)于壓縮機(jī)吸氣行程的作用，將蒸發(fā)器 中生成的冷劑蒸汽不斷抽吸出來(lái)，以維持蒸發(fā)器內(nèi)的低壓。發(fā)生器則起著相當(dāng) 于壓縮機(jī)壓縮行程的作用，產(chǎn)生高壓、高溫冷劑蒸汽。 那么，吸收器和發(fā)生器又是如何起到相當(dāng)于壓縮機(jī)的作用的呢？答案就是 依靠溴化鋰溶液的性質(zhì)。由前面可以知道，溴化鋰溶液的水蒸氣壓遠(yuǎn)低于相同 溫度下水的飽和蒸氣壓，并且隨著溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大或溫度的降低而相應(yīng)降 低。這樣，對(duì)于吸收器中具有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的濃溶液，其常溫下的水蒸氣壓就 比蒸發(fā)器中低溫水的蒸氣壓力還低，處于過(guò)冷狀態(tài)。蒸發(fā)器中蒸發(fā)出來(lái)的冷劑 蒸汽便會(huì)被吸收器中的濃溶液所吸收。由于吸收過(guò)程會(huì)放出大量的溶解熱，并 且溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行不斷下降，因此，如圖 3.2 所示，在 吸收器中要用冷卻水對(duì)溶液進(jìn)行冷卻，帶走吸收過(guò)程放出的溶解熱，并使稀釋 了的溶液的溫度降低，從而使溶液處于過(guò)冷狀態(tài)，維持吸收過(guò)程的進(jìn)行。 吸收了水蒸氣后質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降的稀溶液，由溶液泵提高壓力后進(jìn)入發(fā)生器 中，在這里，稀溶液被高溫?zé)嵩醇訜嵘郎?，其水蒸氣壓不斷升高，?dāng)溶液的水 蒸氣壓超過(guò)發(fā)生器的壓力時(shí)，蒸汽便從溶液中蒸發(fā)出來(lái)，溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大。 當(dāng)溶液的水蒸氣壓超過(guò)冷凝器中的冷凝壓力時(shí)，水蒸氣不斷流入冷凝器，在其 中被冷卻水冷卻凝結(jié)成冷劑水，然后節(jié)流降壓進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。而濃縮了 的濃溶液又重新回到吸收器中吸收來(lái)自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽。這樣就完成了溴化 鋰吸收式制冷循環(huán)。 3.23.2 兩級(jí)發(fā)生溴化鋰吸收式冷水機(jī)組兩級(jí)發(fā)生溴化鋰吸收式冷水機(jī)組 溴化鋰吸收式制冷機(jī)是利用熱能來(lái)制冷 的。通常, 其熱力系數(shù)制冷量加熱量、在0.7左右。為了充分利用熱能, 降 低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用, 近年來(lái)迅速發(fā)展了兩級(jí)發(fā)生的澳化鏗吸收式制冷機(jī)。 兩級(jí)發(fā)生澳化銼吸收式制冷機(jī)裝有高壓與低壓兩只發(fā)生器。高壓發(fā)生器采 用較高壓力的燕汽（一般為810公斤立方厘米）或燃油、燃?xì)獾燃訜? 而以它 所產(chǎn)生的冷劑蒸汽再用來(lái)加熱低壓發(fā)生器, 作為低壓發(fā)生器的熱源。這樣, 不 僅有效地利用了冷劑蒸汽的潛熱, 同時(shí)城小了冷凝器的熱負(fù)荷, 因而熱能與冷 卻水的俏耗量都可以減少, 機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性高。根據(jù)實(shí)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù), 加熱量約為 單級(jí)的, 冷卻水帶走的熱量約為單級(jí)的, 熱力系數(shù)可高達(dá)以上。隨著澳化鏗吸 收式制冷機(jī)在我國(guó)的發(fā)展,為了更有效地利用熱能23,冷卻水帶走的熱量約為 單級(jí)34 ，熱力系數(shù)可高達(dá)0.95以上。 隨著溴化鋰吸收式制冷機(jī)在我國(guó)的發(fā)展,為了更有效地利用熱能, 國(guó)內(nèi)有關(guān) 單位正在進(jìn)行這方面的研制工作。目前, 武漢國(guó)棉六廠(chǎng)已試制了冷量為300萬(wàn)大 卡時(shí)的蒸汽兩級(jí)發(fā)生嗅化銼吸收式制冷機(jī), 上海國(guó)棉廿一廠(chǎng)也在試制中。預(yù) 計(jì), 這種機(jī)型將在我國(guó)得到日益廣泛的重視和發(fā)展。 3.2.1兩級(jí)吸收溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的工作原理兩級(jí)吸收溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的工作原理 圖3.3為兩級(jí)吸收溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的原理圖。 圖 3.3 兩極流程原理圖 由圖中可以看出，兩極溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)發(fā)生器、吸收器、溶液熱交 換器各有兩只，溶液泵也相應(yīng)增多。從設(shè)備方面看，仿佛和雙效溴化鋰吸收式 制冷系統(tǒng)有相似之處，但從流程循環(huán)方面看，它們卻有著本質(zhì)的區(qū)別：兩極溴 化鋰吸收式制冷系統(tǒng)流程的循環(huán)由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單效循環(huán)構(gòu)成，兩個(gè)單效流 程分別工作在不同的工作壓力下。其中，只有高壓循環(huán)發(fā)生的冷劑水蒸氣產(chǎn)生 冷量，低壓循環(huán)發(fā)生的冷劑水蒸汽并不產(chǎn)生冷量。而雙效溴化鋰吸收式制冷系 統(tǒng)各流程的循環(huán)是一個(gè)相對(duì)不可分的循環(huán)。它僅僅是對(duì)于溴化鋰溶液進(jìn)行了兩 效發(fā)生，以便充分利用高溫?zé)嵩础Ｆ鋬尚Мa(chǎn)生的冷劑水蒸汽都將進(jìn)入蒸發(fā)器， 產(chǎn)生冷量。兩級(jí)流程與雙效流程最大的區(qū)別在于使用條件，雙級(jí)流程是為了利 用低溫?zé)嵩刺岢龅模p效流程是為了利用高溫?zé)嵩刺岢龅摹?就雙級(jí)溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)流程的循環(huán)，我們將它看成是由一個(gè)低壓下 的單效循環(huán)和一個(gè)高壓下的單效循環(huán)構(gòu)成的，兩個(gè)循環(huán)相對(duì)獨(dú)立。以下我們對(duì) 它們分別進(jìn)行討論。 （一）低壓循環(huán) 低壓循環(huán)將使用低壓吸收器、低壓發(fā)生器、高壓吸收器、蒸發(fā)器、低溫溶 液熱交換器及相關(guān)的泵等設(shè)備。其具體過(guò)程如下:由低壓發(fā)生器出來(lái)的稀溶液， 經(jīng)由低溫溶液熱交換器，進(jìn)入低壓發(fā)生器，由驅(qū)動(dòng)熱源加熱，產(chǎn)生制冷劑蒸汽， 使自己的濃度達(dá)到濃溶液濃度。產(chǎn)生的制冷劑蒸汽進(jìn)入高壓吸收器，被高壓循 環(huán)的濃溶液吸收，這部分制冷劑蒸汽在循環(huán)中是不產(chǎn)生制冷效果的。在低壓發(fā) 生器中發(fā)生后的濃溶液出低壓發(fā)生器后，再經(jīng)低溫溶液熱交換器，進(jìn)入低壓吸 收器，吸收來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽，從而完成低壓循環(huán)。 （二）高壓循環(huán) 高壓循環(huán)將使用高壓吸收器、高壓發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、低壓發(fā)生器、 高溫溶液熱交換器及相關(guān)的泵等設(shè)備。其具體過(guò)程如下:稀溶液出高壓吸收器后， 經(jīng)高溫溶液熱交換器進(jìn)入高壓發(fā)生器，在高壓發(fā)生器中被驅(qū)動(dòng)熱源加熱，產(chǎn)生 制冷劑蒸汽，并使溶液達(dá)到濃溶液濃度。產(chǎn)生的制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，被冷 凝為冷劑水，再送入蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生冷量，制取冷凍水。蒸發(fā)后的冷劑蒸汽進(jìn) 入低壓吸收器，被低壓循環(huán)的濃溶液吸收。高壓發(fā)生器中發(fā)生終了的濃溶液出 高壓發(fā)生器后，經(jīng)過(guò)高溫溶液熱交換器，進(jìn)入高壓吸收器，吸收來(lái)自低壓發(fā)生 器的低壓循環(huán)的制冷劑蒸汽，完成高壓循環(huán)。 這兩個(gè)循環(huán)有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，即中間壓力pm，它是低壓循環(huán)的發(fā)生壓力和高 壓循環(huán)的吸收壓力。低壓發(fā)生器中生成的壓力為pm的冷劑蒸汽進(jìn)入高壓吸收器 被來(lái)自高壓發(fā)生器的濃溶液所吸收，這就是高、低壓循環(huán)的結(jié)合部，使冷劑水 得以在高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器之間形成循環(huán)。 由此可以知道:溶液在高、低壓發(fā)生器和高、低壓吸收器中分別經(jīng)歷兩次發(fā) 生過(guò)程和兩次吸收過(guò)程，故稱(chēng)為兩級(jí)溴化鋰吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)。但在循環(huán)中 僅有高壓發(fā)生器中發(fā)生的制冷劑才被凝結(jié)成冷劑水進(jìn)入蒸發(fā)器制冷，產(chǎn)生冷量； 也僅有低壓發(fā)生器出口的濃溶液，進(jìn)入低壓吸收器吸收蒸發(fā)器中生成的制冷劑 蒸汽，使蒸發(fā)壓力保持恒定。 3.2.2 水和溴化鋰溶液的具體循環(huán)流程 3.4循環(huán)流程圖圖 （一）吸收劑溴化鋰溶液的循環(huán)流程 溴化鋰溶液的循環(huán)流程：從吸收器出來(lái)的稀溶液經(jīng)溶液泵加壓后，一部分 進(jìn)入高溫溶液熱交換器，被濃溶液加熱后進(jìn)入高壓發(fā)生器；另一部分進(jìn)入低溫 溶液熱交換器，被濃溶液加熱后進(jìn)入低壓發(fā)生器。高壓發(fā)生器內(nèi)的溶液被來(lái)自 第一級(jí)分驅(qū)動(dòng)熱源的熱量加熱沸騰，產(chǎn)生高溫水蒸氣后變成濃溶液。低壓發(fā)生 器內(nèi)的溶液被來(lái)自第二級(jí)驅(qū)動(dòng)熱源的熱量和來(lái)自高壓發(fā)生器的高溫蒸汽加熱， 產(chǎn)生水蒸氣后變成濃溶液。此濃溶液經(jīng)低溫溶液熱交換器后與高壓發(fā)生器出來(lái) 的經(jīng)高溫溶液熱交換器出來(lái)的濃溶液混合后，進(jìn)入吸收器，吸收來(lái)自蒸發(fā)器的 水蒸氣后，稱(chēng)為稀溶液，從而完成了一次溴化鋰溶液的循環(huán)。 （二）制冷劑水的循環(huán)流程。 制冷劑水的循環(huán)流程：制冷劑水的循環(huán)流程是在制冷劑回路中，高壓發(fā)生 器中產(chǎn)生的高溫冷劑蒸汽，在低壓發(fā)生器中加熱溴化鋰溶液后，凝結(jié)成冷劑水， 經(jīng)節(jié)流降壓后進(jìn)入冷凝器，在與低壓發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑水蒸汽一同被冷凝管 內(nèi)的冷卻水冷卻凝結(jié)成冷劑水。冷凝器中的冷劑水節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器，經(jīng)冷劑 泵輸送，噴淋在蒸發(fā)器管簇上，吸取管內(nèi)冷媒水的熱量，在蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)， 是冷媒水溫度降低，從而達(dá)到制冷的目的，也就完成了一次制冷劑水的循環(huán)。 在此我們