第6章 氨吸收式制冷機

1、第六章第六章 氨吸收式制冷機氨吸收式制冷機目的、要求目的、要求 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 吸收式制冷是液體汽化法制冷的一種。吸收式制冷是液體汽化法制冷的一種。 它以消耗低溫熱能作為補償實現(xiàn)制冷循環(huán)，它以消耗低溫熱能作為補償實現(xiàn)制冷循環(huán)，對有余熱場所熱能的綜合利用，以及對于太對有余熱場所熱能的綜合利用，以及對于太陽能的開發(fā)和應用都有重要的意義。陽能的開發(fā)和應用都有重要的意義。1.1.吸收式制冷的兩個循環(huán)吸收式制冷的兩個循環(huán) 制冷劑循環(huán)制冷劑循環(huán) 吸收劑溶液循環(huán)吸收劑溶液循環(huán)利用吸收方式氣體制冷劑回復液體狀態(tài)制冷劑蒸發(fā)吸收熱量制冷吸收式制冷吸收式制冷泵泵吸吸收收器器換熱器換熱器發(fā)發(fā)生生器器蒸發(fā)器蒸發(fā)

2、器節(jié)流閥節(jié)流閥QL載冷體載冷體水水低品位蒸汽TR、QR冷凝器冷凝器QH水水2 2、蒸氣壓縮式與吸收式制冷機的比較、蒸氣壓縮式與吸收式制冷機的比較吸收式制冷機是一種以熱能為主要動力的制冷機吸收式制冷機是一種以熱能為主要動力的制冷機 。蒸汽壓縮制冷循環(huán)：蒸汽壓縮制冷循環(huán)：壓縮機壓縮機（消耗機械功）（消耗機械功）吸收式制冷循環(huán)：吸收式制冷循環(huán)：吸收器，發(fā)生器，換熱器，泵吸收器，發(fā)生器，換熱器，泵 （消耗低品位熱量（消耗低品位熱量） 吸收式和蒸汽壓縮式制冷機工作原理吸收式和蒸汽壓縮式制冷機工作原理a a）吸收式制冷機）吸收式制冷機 b b）蒸汽壓縮式制冷機）蒸汽壓縮式制冷機E E 一蒸發(fā)器一蒸發(fā)器 C

3、 C 一冷凝器一冷凝器 EV EV 一膨脹閥一膨脹閥 CO CO 一壓縮機一壓縮機 G G 一發(fā)生器一發(fā)生器 A A 一吸收器一吸收器 P P 一溶液泵一溶液泵3.3.性能系數(shù)性能系數(shù) 吸收式制冷機采用蒸發(fā)器中的制冷量吸收式制冷機采用蒸發(fā)器中的制冷量0 0與發(fā)生器的耗熱量與發(fā)生器的耗熱量 g g之比來衡量它運行的經(jīng)之比來衡量它運行的經(jīng)濟性。這一比值稱為吸收式制冷機的熱力系濟性。這一比值稱為吸收式制冷機的熱力系數(shù)數(shù). .0gCOP4 4 吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)的選擇要求吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)的選擇要求 與蒸汽壓縮式制冷基本相同，應具有較大與蒸汽壓縮式制冷基本相同，應具有較大的單位容積制冷量，工作壓力不應

4、太高或太低，的單位容積制冷量，工作壓力不應太高或太低，價廉，無毒，不爆炸和不腐蝕等性質(zhì)。價廉，無毒，不爆炸和不腐蝕等性質(zhì)。5.5.對吸收劑的選擇要求對吸收劑的選擇要求 1 1）吸收劑應具有強烈吸收制冷劑的能力）吸收劑應具有強烈吸收制冷劑的能力2 2）吸收劑和制冷劑的沸點相差越大越好。）吸收劑和制冷劑的沸點相差越大越好。3 3）吸收劑應具有較大的熱導率，較小的密度和粘）吸收劑應具有較大的熱導率，較小的密度和粘度，較小的比熱，以提高制冷循環(huán)的工作效率。度，較小的比熱，以提高制冷循環(huán)的工作效率。4 4）在化學性質(zhì)方面要求無毒）在化學性質(zhì)方面要求無毒不燃燒不燃燒不爆炸，不爆炸，對制冷機的金屬材料無腐蝕

5、和具有較好的化學穩(wěn)定對制冷機的金屬材料無腐蝕和具有較好的化學穩(wěn)定性。性。5 5）吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對所組成的二元溶液，必）吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對所組成的二元溶液，必須是非共沸溶液。須是非共沸溶液。6.6.吸收式制冷機的工質(zhì)對吸收式制冷機的工質(zhì)對 1.1.以水作為制冷劑的工質(zhì)對以水作為制冷劑的工質(zhì)對 2.2.以氨為制冷劑的工質(zhì)對以氨為制冷劑的工質(zhì)對（低沸點組分為制冷劑（氨），高沸點組分為吸收劑（低沸點組分為制冷劑（氨），高沸點組分為吸收劑（水）。吸收器能強烈吸收氨蒸氣，發(fā)生器能析出氨氣）。（水）。吸收器能強烈吸收氨蒸氣，發(fā)生器能析出氨氣）。 3.3.乙醇作為制冷劑的工質(zhì)對乙醇作為制冷劑的工質(zhì)對 4

6、.4.以氟利昂為制冷劑的工質(zhì)對以氟利昂為制冷劑的工質(zhì)對 到目前為止，實際上使用的還只限于到目前為止，實際上使用的還只限于氨氨- -水溶水溶液與溴化鋰液與溴化鋰- -水溶液水溶液兩種。兩種。 第二節(jié)第二節(jié) 氨水溶液的性質(zhì)氨水溶液的性質(zhì) 6.2.2 6.2.2 氨對有色金屬的腐蝕作用氨對有色金屬的腐蝕作用對有色金屬有腐蝕作用，不能用銅及銅合金材料。對有色金屬有腐蝕作用，不能用銅及銅合金材料。6.2.36.2.3密度、比熱容、導熱率、粘度及表面張力密度、比熱容、導熱率、粘度及表面張力 密度：密度：=1-0.35, =1-0.35, 隨隨，。 比熱容：隨比熱容：隨，cc。 導熱率：導熱率： 隨隨 ，。

7、 粘度：先隨粘度：先隨 ，；后隨；后隨 ，。表面張力：隨表面張力：隨 ，表面張力，表面張力。 6 6.2.1.2.1氨在水中的溶解氨在水中的溶解質(zhì)量分數(shù)：質(zhì)量分數(shù)： =0=01 1氨的質(zhì)量氨的質(zhì)量/ /溶液總質(zhì)量溶液總質(zhì)量第三節(jié)第三節(jié) 單級氨水吸收式制冷機循環(huán)過程單級氨水吸收式制冷機循環(huán)過程及其在及其在h-h-圖上的表示圖上的表示6 63 31 1系統(tǒng)中的壓力和溫度系統(tǒng)中的壓力和溫度系統(tǒng)由低壓側(cè)和高壓側(cè)組成。系統(tǒng)由低壓側(cè)和高壓側(cè)組成。v低壓側(cè)：蒸發(fā)器（低壓側(cè)：蒸發(fā)器（P P0 0，t t0 0）和吸收器（）和吸收器（P P0 0 ） P P0 0 PPPk k 忽略上述壓差。吸收器和冷凝器的溫

8、度由冷忽略上述壓差。吸收器和冷凝器的溫度由冷卻水溫決定，發(fā)生器的溫度由加熱介質(zhì)溫度卻水溫決定，發(fā)生器的溫度由加熱介質(zhì)溫度決定。決定。r r6.3.26.3.2單級氨水吸收式制冷機的循環(huán)過程單級氨水吸收式制冷機的循環(huán)過程設精餾塔提高氨蒸氣的濃度。含提餾段、精餾段、設精餾塔提高氨蒸氣的濃度。含提餾段、精餾段、發(fā)生器、回流冷凝器。發(fā)生器、回流冷凝器。流程圖：流程圖：1a(1a(r r ,f) ,f) 過冷過冷P Pk k發(fā)生器得蒸氣發(fā)生器得蒸氣3 3 提餾段提餾段1 1(d d,1+R),1+R)精餾段和回流冷凝器得精餾段和回流冷凝器得 高濃度氨蒸氣高濃度氨蒸氣(RaRa 1)51)5 冷凝器冷凝液

9、體冷凝器冷凝液體P Pk k 66節(jié)流閥節(jié)流節(jié)流閥節(jié)流7P7P0 0 蒸發(fā)器蒸發(fā)器8 8稀溶液（稀溶液（ a a，f-1f-1）22溶液熱交換器降溫溶液熱交換器降溫P Pk k2a2a節(jié)流閥節(jié)流節(jié)流閥節(jié)流3P3P0 0吸收器吸收器(r r,f)44液泵升壓液泵升壓P Pk k 過冷過冷4a4a溶液熱交換器加熱溶液熱交換器加熱1a1a6.3.3 6.3.3 循環(huán)過程在循環(huán)過程在h-h-圖上的表示圖上的表示 說明說明1 1）溶液的蒸發(fā)和冷凝在）溶液的蒸發(fā)和冷凝在定壓下進行，但不是定溫，定壓下進行，但不是定溫，因為在冷凝時隨著溶液中因為在冷凝時隨著溶液中低沸點組分的增多，溶液低沸點組分的增多，溶液的

10、飽和溫度降低；在蒸發(fā)的飽和溫度降低；在蒸發(fā)時隨著溶液中低沸點組分時隨著溶液中低沸點組分的減少，溶液的飽和溫度的減少，溶液的飽和溫度提高。濕蒸氣的干度越大，提高。濕蒸氣的干度越大，蒸發(fā)溫度越高蒸發(fā)溫度越高。說明說明 2 2）溶液熱交換器：提高進入發(fā)生器的濃溶液（流量）溶液熱交換器：提高進入發(fā)生器的濃溶液（流量f f）的溫度，減少加熱蒸氣的消耗量；降低進入吸收器的的溫度，減少加熱蒸氣的消耗量；降低進入吸收器的稀溶液（流量稀溶液（流量f-1f-1）的溫度，減少冷卻水的消耗量。）的溫度，減少冷卻水的消耗量。 3 3）氣）氣- -液熱交換器：用蒸發(fā)器的濕蒸氣使冷凝器液體液熱交換器：用蒸發(fā)器的濕蒸氣使冷凝

11、器液體過冷。但增加了吸收器的冷卻水量。過冷。但增加了吸收器的冷卻水量。 4 4）系統(tǒng)制取的最低溫度與加熱熱源的溫度和冷卻水溫）系統(tǒng)制取的最低溫度與加熱熱源的溫度和冷卻水溫度有關(guān)。度有關(guān)。t t0 0-25-25。第四節(jié)第四節(jié) 氨水吸收式制冷機與蒸氣壓縮式氨水吸收式制冷機與蒸氣壓縮式制冷機的性能比較制冷機的性能比較 6.4.16.4.1性能比較性能比較 蒸氣壓縮式制冷機消耗功；吸收式制冷機消耗熱量，蒸氣壓縮式制冷機消耗功；吸收式制冷機消耗熱量，其熱力系數(shù)低于前者。存在更多的不可逆過程。其熱力系數(shù)低于前者。存在更多的不可逆過程。吸收式制冷機在較低溫下運行費用較低。吸收式制冷機在較低溫下運行費用較低

12、。6.4.2 6.4.2 氨水吸收式制冷機的特點氨水吸收式制冷機的特點（1 1）（）（1212）第五節(jié)第五節(jié) 吸收吸收- -擴散式制冷機擴散式制冷機 6 65 51 1概述概述 家用或醫(yī)療用冰箱采用三組分循環(huán)工質(zhì)的吸收式制冷機，家用或醫(yī)療用冰箱采用三組分循環(huán)工質(zhì)的吸收式制冷機，制冷量制冷量0.1kW0.1kW，冰箱容積為，冰箱容積為2525升升250250升。升。特點特點 1 1）制冷劑為）制冷劑為NHNH3 3，吸收劑為氨水，氫氣為平衡氣體。，吸收劑為氨水，氫氣為平衡氣體。 2 2）無溶液泵，流動靠密度差（對發(fā)生器加熱），高度）無溶液泵，流動靠密度差（對發(fā)生器加熱），高度差（發(fā)生器與吸收器）

13、，管路傾斜（冷凝器、蒸發(fā)差（發(fā)生器與吸收器），管路傾斜（冷凝器、蒸發(fā)器）。器）。 3 3）無膨脹閥，蒸發(fā)器與冷凝器液體壓力相同，為了使）無膨脹閥，蒸發(fā)器與冷凝器液體壓力相同，為了使蒸發(fā)器中的氨液蒸發(fā)，通入氫氣吸收溶液中的氨。蒸發(fā)器中的氨液蒸發(fā)，通入氫氣吸收溶液中的氨。6.5.2 6.5.2 工作過程工作過程 （1 1）氨水溶液的循環(huán)）氨水溶液的循環(huán)貯液器的濃溶液貯液器的濃溶液溶液熱交換器溶液熱交換器發(fā)生器發(fā)生器氨蒸氣氨蒸氣精餾器分離水精餾器分離水冷凝器冷凝器 稀溶液稀溶液發(fā)生器外套發(fā)生器外套溶液熱交換器內(nèi)管溶液熱交換器內(nèi)管吸收器（稀溶液）吸收器（稀溶液）6.5.2 6.5.2 工作過程工作過程

14、 （2 2）氨、氫氣循環(huán)）氨、氫氣循環(huán)發(fā)生器的氨蒸氣發(fā)生器的氨蒸氣精餾器分離水精餾器分離水冷凝器冷凝器( (液液氨氨)蒸發(fā)器蒸發(fā)器( (與氫氣混和，氨蒸發(fā)與氫氣混和，氨蒸發(fā))下部氣下部氣體熱交換器體熱交換器(H(H2 2、NHNH3 3混合氣混合氣)貯液器貯液器( (上行上行)吸收器吸收器NHNH3 3被吸收被吸收成濃溶液成濃溶液返回貯液器返回貯液器 H H2 2上行上行下部氣體熱交換器下部氣體熱交換器蒸發(fā)器蒸發(fā)器吸收吸收- -擴散式制冷機系統(tǒng)示意圖擴散式制冷機系統(tǒng)示意圖吸收吸收- -擴散式制冷機擴散式制冷機設計要點設計要點1 1）合理設計結(jié)構(gòu)）合理設計結(jié)構(gòu)2 2）加熱器加熱量適中：過多使蒸氣中水分增多；過少使）加熱器加熱量適中：過多使蒸氣中水分增多；過少使氨蒸氣量少。氨蒸氣量少。3 3）蒸發(fā)器與氣體熱交換器可設計為雙管結(jié)構(gòu)）蒸發(fā)器與氣體熱交換器可設計為雙管結(jié)構(gòu)4 4）強化吸收器的散熱效果。）強化吸收器的散熱效果。 電加熱吸收式冰箱熱力系數(shù)低電加熱吸收式冰箱熱力系數(shù)低0.20.20.40.4，但可利，但可利用其它能源，如太陽能。用其它能源，如太陽能。 思考題思考題 1. 1. 吸收式制冷的能量補償是什么？吸收式制冷的能量補償是什么？2. 2. 吸收式制冷的基本組成有那