(09)第九章：吸收式制冷

1、 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 南京理工大學動力工程學院第九章:吸收式制冷 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 余延順6/25/2022第十八講：吸收式制冷 Refrigeration For Undergraduate Nanjin

2、g University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010本講主要內(nèi)容l吸收式制冷的基本原理l單效LiBr吸收式制冷機組l單效LiBr吸收式制冷機組的性能l單效LiBr吸收式制冷機組的調(diào)節(jié)3 3 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4 4一、吸收式制冷劑的工作原理 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of

3、 Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、吸收式制冷的基本原理5 5 壓縮機壓縮機溶液泵溶液泵吸收、放熱加熱制冷循環(huán)溶液循環(huán)消耗機械能消耗機械能消耗熱能消耗熱能熱力壓縮機熱力壓縮機 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l工質(zhì)（二元混合物/溶液）氨水溶液：（制冷劑：氨；吸收劑：水）溴化鋰溶液： （制冷劑：水；吸收劑：溴化鋰）6 6 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Un

4、iversity of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l吸收機的熱力系數(shù)7 7 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20108 8熱力學第一定律：熱力學第一定律： Qs=Qe+Qg+Wp Qe+Qg熵增：熵增：Sis=Qs/Ts-Qe/Te-Qg/Tg0=Qe/QgTe/(Ts-Te)(Tg-Ts)/Tgcc：隨：隨T Tg g、T Te e或或T Ts s而增加而增加 Refrigeration For Unde

5、rgraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102、溴化鋰水溶液的特性l無色結(jié)晶體、穩(wěn)定性好、無毒、大氣中不分解、不變質(zhì)、不揮發(fā)l溶解性 0，=55% 37%（合晶點溶度） 要求65%l吸收能力 溶液的水蒸氣分壓力低，相同條件下約為純水的1/10 水分子從溶液中逃逸能力弱吸濕能力強 濃度越高、溫度越低，吸濕能力越強l沸點相差大 1atm，水：100；LiBr：1265 溶液沸騰時，蒸氣幾為水，無需精餾吸收劑l腐蝕性 對一般金屬強腐蝕性，空氣存在時更嚴重 保持真空！ 添加緩蝕劑9 9 Refrigerati

6、on For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103、LiBr水溶液的壓力-飽和溫度圖（p-t圖)1010t=f(p,) )注：溶度以注：溶度以LiBrLiBr含量計含量計純水純水p-t線線結(jié)晶線結(jié)晶線A:58%:62%:58%C:62%87濃度過高或溫度過濃度過高或溫度過低易形成結(jié)晶！低易形成結(jié)晶！96455 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2

7、0104、LiBr水溶液的焓-濃圖（h-圖）l吸收式制冷循環(huán)過程理論分析、熱力計算與運行特性分析的主要線圖;（lgP-h)l描述溶液壓力、溫度、濃度與比焓四參數(shù)間的關(guān)系1111 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101212與溶液相平衡的水蒸與溶液相平衡的水蒸氣等壓輔助線氣等壓輔助線液相區(qū)圖線液相區(qū)圖線(飽和與過冷飽和與過冷)已知飽和已知飽和LiBrLiBr水溶液水溶液壓力為壓力為0.93kPa0.93kPa，溫度，溫度4040，求溶液及其液面上，求溶

8、液及其液面上水蒸氣各狀態(tài)參數(shù)？水蒸氣各狀態(tài)參數(shù)？由圖：由圖：A A：h hA A=255kJ/kg,=255kJ/kg,A A=59%=59%C:C:h hC C=2998kJ/kg,PC0.93=2998kJ/kg,PC0.93注：注：A A點也可表示過冷點也可表示過冷狀態(tài)（狀態(tài)（P PA A0.93kPa)0.93kPa)0.93kPa時，純水的時，純水的飽和溫度為？如何表示？飽和溫度為？如何表示？66 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University o

9、f Sci. & Tec. 1313二、單效LiBr吸收式制冷機 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、溴機的工作原理l工質(zhì)對：LiBr+水（溶液），水為制冷劑、LiBr為吸收劑l原理：利用水在低壓下氣化產(chǎn)生制冷效應(yīng)l何為單效與雙效？只有一個發(fā)生器單效（或工作蒸氣或熱水的熱量只利用一次）兩個發(fā)生器高效（提高所用熱媒壓力或溫度而設(shè)置高壓發(fā)生器）1414 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Universit

10、y of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101515補水補水熱媒熱媒高壓水蒸氣高壓水蒸氣冷卻水冷卻水冷凍水冷凍水稀稀溶溶液液濃溶液濃溶液冷冷劑劑水水低壓水蒸氣低壓水蒸氣 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102、溴機（單效）理論循環(huán)在h-圖表示l理論循環(huán)：工質(zhì)無流動阻力損失（換熱設(shè)備內(nèi)為等壓過程）設(shè)備與管路與環(huán)境無熱交換發(fā)生過程與吸收過程終了溶液狀態(tài)、冷凝過程與蒸發(fā)過程終了冷劑狀態(tài)均為飽和狀態(tài)1616 Refri

11、geration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101717設(shè)：設(shè)：p pc c- -冷凝壓力（發(fā)生器壓力）；冷凝壓力（發(fā)生器壓力）；p pe e- -蒸發(fā)壓力（吸收器壓力）；蒸發(fā)壓力（吸收器壓力）；ww吸收器吸收器出口稀溶液濃度；出口稀溶液濃度； s s發(fā)生器出口濃溶發(fā)生器出口濃溶液濃度液濃度1）稀溶液加壓預(yù)熱：稀溶液加壓預(yù)熱：1(pe,w,t1)2(pc, w,t1,過冷液)3( pc, w,t3,過冷液)2）發(fā)生器蒸氣發(fā)生：發(fā)生器蒸氣發(fā)生：33 (pc, w,t3,飽和

12、)4(pc, s,t4)3）濃溶液冷卻與節(jié)流：濃溶液冷卻與節(jié)流：45(pc, s,t5,過冷液)6(pe,濕蒸氣)4）吸收器吸收：吸收器吸收：66(飽和)15）冷劑冷凝：冷劑冷凝：7(pc,=0,34平均狀態(tài))8(飽和水)6）冷劑節(jié)流：冷劑節(jié)流：89(pe,h9=h8,濕蒸氣)=9+9“7）冷劑蒸發(fā)：冷劑蒸發(fā)：910h h%pcpepcpe266107893t3s st4499ww1t13t35t5 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103、溴機的熱力

13、計算l蒸發(fā)器單位熱負荷qe=h10-h9l冷劑水循環(huán)量mR=Qe/qe=Qe/(h10-h9)l冷凝器單位熱負荷qc=h7-h8l循環(huán)倍率mwsw=(mws-mR)sa=mws/mR=s /(s -w)mws:送往發(fā)生器稀溶液流量s w：放氣范圍1818mwss w Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101919S q qa a=a(h=a(h6 6-h-h1 1)+h)+h1010-h-h6 6S q qg g=a(h=a(h4 4-h-h3 3)+

14、h)+h7 7-h-h4 4S q qh,eh,e=a(h=a(h3 3-h-h2 2)=(a-1)(h)=(a-1)(h4 4-h-h5 5) )S =Q=Qe e/Q/Qg g=(h=(h1010-h-h9 9)/a(h)/a(h4 4- -h h3 3)+h)+h7 7-h-h4 4 S = = / / maxmax Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20104、制冷循環(huán)的工作參數(shù)確定l冷卻水溫度冷卻負荷較蒸氣壓縮式大得多，通常采用冷卻水串聯(lián)通過吸收

15、器和冷凝器（先經(jīng)吸收器、后經(jīng)冷凝器）冷卻水總溫升一般取89，冷凝器與吸收器負荷之比1:1.251:1.308溫升：ta=4.5，tc=3.59溫升：ta=5，tc=4最后根據(jù)冷卻負荷分別計算冷卻水流量，應(yīng)相等吸收器冷卻水出口溫度：tw2=tw1+ta冷凝器冷卻水出口溫度：tw3=tw2+tc2020 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l冷凝溫度tc和冷凝壓力pc冷凝溫度：tc=tw3+（35）Pc=f（tc）l蒸發(fā)溫度te和蒸發(fā)壓力pete：te=

16、tl2-（24）Pe=f（te）l稀溶液濃度w根據(jù)吸收器內(nèi)壓力pe和溶液最低溫度tmin由h-確定tmin=tw2+（35）2121 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l濃溶液濃度s考慮經(jīng)濟性與可靠性，放氣范圍(s-w)=4%5%s= w+(0.040.05)s不宜超過65%（對應(yīng)溶液最高溫度101）l溶液熱交換器濃溶液出口溫度t5t5低發(fā)生器消耗熱量少，吸收器熱負荷小，提高熱力系數(shù)對運行經(jīng)濟性有利換熱器負荷加大，設(shè)備費用增大；加大結(jié)晶可能性t5較

17、吸收器出口稀溶液溫度高15252222 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20105、單效溴化鋰吸收機結(jié)構(gòu)與流程l根據(jù)冷凝器、蒸發(fā)器、發(fā)生器、吸收器等設(shè)備組合方式不同，分單筒結(jié)構(gòu)與雙筒結(jié)構(gòu)2323 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102424結(jié)晶的可能原因：結(jié)晶的可能原因：l熱源溫度升高熱源溫度升高l冷卻水溫降低

18、冷卻水溫降低（低溫高濃度）（低溫高濃度）最有可能結(jié)最有可能結(jié)晶的位置？晶的位置？防防結(jié)結(jié)晶晶管管 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102525 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20106、抽氣與防腐裝置l抽氣裝置系統(tǒng)壓力遠低于大氣壓力，空氣難免滲入腐蝕產(chǎn)生不凝性氣體不凝氣體存在：制冷量大大降低、加劇腐蝕l防腐腐

19、蝕產(chǎn)生不凝性氣體腐蝕造成堵塞防腐措施保持真空度添加緩蝕劑2626 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102727防止真空泵停止時在大氣壓力防止真空泵停止時在大氣壓力下將泵中的油壓入系統(tǒng)下將泵中的油壓入系統(tǒng) 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 2828三、單效溴化鋰吸收機的性能

20、 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l影響機組性能的因素：外部參數(shù)：熱源、冷卻水、冷凍水參數(shù)變化內(nèi)部條件：機內(nèi)污垢、不凝氣體2929 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、工作蒸汽壓力（溫度）變化的影響l工作蒸氣壓力升高發(fā)生器：濃溶液溫度t4(t4t4)、發(fā)生水蒸氣量(mR)、s冷凝器：QcPc(PcP

21、c)（ Gcm=0）蒸發(fā)器：mRQete,out（Gem=0、tei=const)Pe (PePe)吸收器：需吸收水氣量出口稀溶液t1(t1t1) （tci=const、Gcm=0） w,放氣范圍(s- w)3030發(fā)生器發(fā)生器吸收器吸收器 w s Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l制冷量：Qe=mRqe=mwsqe/amws不變時， a，qe變化小，Qel發(fā)生器單位熱負荷qg=a(h4-h3)+h7-h4qg隨a而減小l熱力系數(shù)=qe/qg31

22、31溫度太高，制冷量增加緩慢，結(jié)晶溫度太高，制冷量增加緩慢，結(jié)晶危險性大、消弱緩蝕劑作用：危險性大、消弱緩蝕劑作用：p單效機組工作蒸氣一般控制單效機組工作蒸氣一般控制0.10.25MPa或熱水溫度或熱水溫度90150 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102、冷卻水入口溫度及流量變化的影響l冷卻水溫降低吸收器：稀溶液溫度、w吸收水氣多蒸發(fā)器：Qete,out、Pe(11)冷凝器：Pc 發(fā)生器：mRQg發(fā)生器出口濃溶液溫度(工作蒸氣壓力不變) (44)(

23、s-w)，aQe、qg、 3232 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103333Note：冷卻水溫：冷卻水溫20，防結(jié)晶！，防結(jié)晶！冷卻水量增加對性能的影響與其進口水溫降低的影響相似！冷卻水量增加對性能的影響與其進口水溫降低的影響相似！發(fā)生器發(fā)生器吸收器吸收器 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103、冷凍水

24、出口溫度與冷凍水流量的影響l冷凍水出口溫度下降蒸發(fā)器：Pe（te)吸收器：飽和純水壓力吸收器吸收能力（mR）wQe；Qa出口稀溶液溫度（Gcm=0）(11)冷凝器：QcPc發(fā)生器：負荷濃溶液溫度、 s(44)放氣范圍(s-w) ，a熱力系數(shù)3434 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103535l冷凍水出口溫度不變而流量冷凍水出口溫度不變而流量降低降低制冷量減少制冷量減少(E(E的的KK）l若外界負荷不變?nèi)敉饨缲摵刹蛔僂 E入口溫入口溫度度傳熱溫差傳熱

25、溫差制冷量制冷量l二者綜合，制冷量受冷凍水二者綜合，制冷量受冷凍水流量變化影響?。×髁孔兓绊懶?！吸收器吸收器發(fā)生器發(fā)生器tte,oute,out=0=0 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20104、稀溶液循環(huán)量的影響l當稀溶液循環(huán)倍率a不變而循環(huán)量增加Qe=mwsqe/a （a=mws/mR)Qemws(qe變化很?。?636 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science &

26、 Technology 南理工動力學院2007-20105、不凝氣體的影響l不凝氣體存在增加溶液表面分壓力吸收器吸收能力l傳熱管表面形成熱阻制冷量減少l如：冷機中充入30gN2、質(zhì)量濃度為8%時，制冷量由2267kW1163kW，50%3737 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20106、單效機組單位制冷量蒸氣耗量l吸收機的重要技術(shù)經(jīng)濟性指標，與反比關(guān)系l=qe/qg=f(Pg,te,out,tci,Gcm)l現(xiàn)狀：國外：0.1MPa、tci=32、te

27、,out=7時，單位制冷量蒸氣耗量約為2.37kg/h，熱力系數(shù)0.69國內(nèi)：標準規(guī)定2.58kg/kWh（0.63），實際2.58kg/kWh(與運行維護關(guān)系很大?。?838 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 3939四、單效溴化鋰機組的調(diào)節(jié) Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007

28、-2010l制冷負荷的變化反映于冷凍水溫度的變化，通常保持冷凍水出口溫度恒定法調(diào)節(jié)其冷量l方法：（對照性能分析部分）工作蒸氣調(diào)節(jié)（降壓、減流）冷卻水流量調(diào)節(jié)（=tc,i）稀溶液循環(huán)量調(diào)節(jié)（msw)4040 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、工作蒸氣調(diào)節(jié)法l對工作蒸氣節(jié)流或降低工作蒸氣流量減小冷劑水氣發(fā)生量，降低制冷量l特點：方法簡單，易實施熱力系數(shù)隨制冷量減少而下降，在負荷50%更嚴重調(diào)節(jié)本質(zhì)：制冷負荷，需求冷劑水量，用控制加熱法使1kg溶液產(chǎn)

29、汽量，而溶液循環(huán)量不變，則進入發(fā)生器稀溶液由過冷至沸騰的加熱量不變單位熱負荷qg、（ s、s-w 、 a ）4141 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102、冷卻水流量調(diào)節(jié)l相當于改變冷卻水入口溫度，調(diào)節(jié)制冷量l特點：調(diào)節(jié)制冷量需冷卻水有較大變化，如Qe減少20%要求冷卻水減少50%導致冷卻水出口溫度升高，易結(jié)垢熱力系數(shù)降低（亦為減少1kg溶液產(chǎn)汽量法調(diào)節(jié)，a、qg）冷卻水管徑大，調(diào)節(jié)閥大很少采用4242 Refrigeration For Unde

30、rgraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103、稀溶液循環(huán)量調(diào)節(jié)lQemwsl在稀溶液管設(shè)調(diào)節(jié)閥，控制流量，而不改變循環(huán)倍率，發(fā)生器的單位熱負荷不變l熱力系數(shù)不降低，經(jīng)濟性好Note：調(diào)節(jié)的同時一般相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)生器的供熱量，以保持a不變。4343 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4444余延順Saturday, June

31、25, 2022第十九講：吸收式制冷 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010本講主要內(nèi)容l雙效機組的工作原理l直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組l溴化鋰吸收式機組的主要特點4545 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4646一、雙效機組的工作原理 Refrigeration Fo

32、r Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l單效：0.10.25MPa（90150）熱源，熱力系數(shù)0.650.75l當冷卻介質(zhì)和被冷卻介質(zhì)溫度一定時，提高熱源溫度利于改善其熱力性能l單效機組中，為防止結(jié)晶，熱源溫度不能太高l單效中，如工作蒸氣壓力過高，需進行節(jié)流減壓，造成能量利用不合理可采用多級發(fā)生循環(huán)雙效機組，熱力系數(shù)可達到1.0以上4747 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technolo

33、gy 南理工動力學院2007-20104848 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、雙效機組的流程l根據(jù)溶液循環(huán)方式：溶液并聯(lián)循環(huán)溶液串聯(lián)循環(huán)4949 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010雙效機組的并聯(lián)流程5050 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Univ

34、ersity of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010雙效機組的串聯(lián)流程5151 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20102、雙效機組的理論循環(huán)5252 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20103、雙效機組的性能l受工作蒸氣、冷卻水、冷凍水參數(shù)變化影響，影響的變化規(guī)律與單效機

35、組相似5353 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20105454結(jié)論：制冷量隨工作蒸氣壓力結(jié)論：制冷量隨工作蒸氣壓力的升高、或冷卻水入口溫度降的升高、或冷卻水入口溫度降低、或冷凍水出口溫度升高而低、或冷凍水出口溫度升高而增大！增大！ Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l與單效相比，雙效的優(yōu)點：熱力系數(shù)高、單位

36、制冷量蒸氣耗量少5555 南理工動力學院2007-2010China江蘇江蘇 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 5656二、直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-2010l直接利用初級能源熱量驅(qū)動l原理與蒸氣雙效型完全相同，多為串聯(lián)式，不同點：高壓發(fā)生器采用鍋筒式火管鍋爐，而非用蒸氣加熱器l按燃料可分為：燃氣型：天然氣、煤氣、液化氣燃油型：輕油、重油l根據(jù)熱水制造方式：冷卻水回路切換為熱水回路（冷卻水與熱水同一系統(tǒng)）設(shè)置與高壓發(fā)生器相連的熱水器將冷凍水回路切換至熱水回路（冷凍水與熱水同一系統(tǒng)）5757 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工動力學院2007-20101、將冷卻水回路切換為熱水回路機型5858如何切換為如何切換為制冷流程？制冷流程？ Refrigeration For Undergraduate Na