氨水制冷及冰蓄冷

關(guān)于氨水制冷及冰蓄冷第1頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第一節(jié)

氨水吸收式制冷機一、原理：制冷原理與溴化鋰吸收式制冷相同，氨為制冷劑，水為吸收劑；氨水溶液常溫時能強烈地吸收氨蒸汽，而在高溫下又可以將氨蒸汽釋放出來；與溴化鋰吸收式制冷的區(qū)別：①發(fā)生器發(fā)生出來的氨蒸汽會含有較多的水份，因此必須設(shè)置精餾裝置；②氨作制冷劑制取0℃以下的低溫。第2頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五二、氨水溶液的性質(zhì)1、氨與水能以任意比例完全互溶；2、氨水溶液對有色金屬有腐蝕作用（磷青銅除外），因此氨水系統(tǒng)禁用銅及銅合金；3、密度隨濃度增大而減??；第3頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4、比熱變化見下圖：第4頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五5、導熱率變化見下圖：第5頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五6、粘度變化見下圖：第6頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、氨水焓濃圖①上半部分為氣態(tài)區(qū)，下半部分為液態(tài)區(qū)，中間是濕蒸汽區(qū)，②為了求的溫度，給出了一組輔助線；第7頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、精餾原理1、T2溫度時A組分：在液相摩爾分數(shù)x2，汽相分數(shù)y2；2、T1溫度時A組分：在液相摩爾分數(shù)x1，汽相分數(shù)y1，有y1>y2；3、將T2溫度下的飽和蒸汽引出冷凝，會使得冷凝液A組分含量大于T1溫度下的飽和溶液中A組分含量；4、反之，將T1溫度下的液加熱至T2溫度，蒸汽中的B組分含量會從（1－y1）增加到（1－y2）。第8頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第9頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五5、設(shè)原始溶液中，A組分摩爾分數(shù)為x，當溫度為T4時達到飽和，此時A組分在液相中摩爾組分x4，汽相組分y4；6、將引出汽加以冷卻，溫度為T3、T2、T1時，汽相中A組分比例升高為y3，y2、y1；（溫度越低，易揮發(fā)組分因其沸點低比例越高）7、將引出的液體加熱，溫度為T5、T6時，液相中A組分比例降低為x5、x6，伴隨著A組份降低必然是B組分比例的升高。8、經(jīng)過反復蒸發(fā)和冷凝，使蒸汽沿汽相線下降，最后得到很純的A組分，使液體沿液相線上升，最后得到很純的B組分，這就是精餾的實質(zhì)。第10頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五四、精餾裝置①精餾操作是在精餾塔內(nèi)完成的，精餾塔是直立圓形塔體；②塔內(nèi)裝一層層的塔板或填料；③塔板上有許多小孔，下層塔板蒸汽可以通過塔板小孔上升，而本層液體可以通過小孔下降到下層。④通常液體會通過塔體中間某一適當位置進入塔體，將進料層板稱為加料板，加料板以上塔斷稱為精餾段，加料板以下塔斷稱為提餾段。第11頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第12頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五五、單級氨水吸收式制冷循環(huán)1、精餾裝置：將精餾裝置中的全凝器和再沸器和塔體做成一體，構(gòu)成精餾塔，并且由發(fā)生器取代再沸器，并將全凝器叫做回流冷凝器。2、精餾流程：①濃溶液由提餾段b進入精餾塔，與精餾段c流下的溶液一起沿提餾段流至發(fā)生器a，在此過程中與從發(fā)生器蒸發(fā)出來的蒸汽進行熱質(zhì)交換，使得溶液逐漸變稀，而上升的蒸汽濃度逐漸變濃。②產(chǎn)生的氨氣繼續(xù)上升到精餾段c，與來自回流冷凝器d的回流液進行熱質(zhì)交換，濃度進一步提高，同時回流液濃度逐漸降低。

第13頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第14頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五3、制冷循環(huán)及在焓濃圖表示①發(fā)生、精餾過程：1a點：進入精餾塔的初始狀態(tài)點，處于過冷狀態(tài)；1點：溶液在塔內(nèi)被加熱達到的飽和狀態(tài)點；2點：發(fā)生終了的稀溶液狀態(tài)點；1”點：與溶液飽和狀態(tài)點1相平衡的汽相狀態(tài)點；5’’點：塔頂排出的蒸汽狀態(tài)點。1”－5’’表示蒸汽在精餾段進一步提純的過程。第15頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五②冷凝和節(jié)流過程：6點：從塔頂排出的蒸汽（5’’點）在等壓等濃度下冷凝成液體6點；7點：液氨經(jīng)節(jié)流壓力下降，形成處于蒸發(fā)壓力下的濕蒸汽7點；其液相點7’和汽相點7’’可以采用三角形試湊法得到。（6、7兩點焓濃均相等，位置不變）③蒸發(fā)過程：8點：蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的氨狀態(tài)點8（可能是濕蒸汽、飽和蒸汽甚至是過熱蒸汽，取決于被冷卻物體的需求溫度），蒸發(fā)過程濃度不變。若8點為濕蒸汽，其汽相點和液相點分別為8’和8’’。第16頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第17頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五④吸收過程：3點：稀溶液狀態(tài)點；4點：吸收完成后的濃溶液狀態(tài)點；3－4：吸收過程。⑤溶液泵輸送溶液過程：系統(tǒng)圖中4點溶液經(jīng)泵做功后達到4a點，但是由于焓差很小，焓濃圖中認為兩點重合。⑥溶液熱交換過程：2－2a：稀溶液在溶液熱交換器的被冷卻過程；4a－1a：濃溶液在溶液熱交換器的被加熱過程。2a點經(jīng)過節(jié)流為3點進入吸收器，(2a與3點重合)。第18頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五六、單級氨水吸收式制冷的熱力計算①發(fā)生、精餾過程：精餾塔內(nèi)物料衡算：精餾塔內(nèi)熱平衡：發(fā)生器的熱負荷：②冷凝、過冷、節(jié)流過程：過冷器熱負荷：③蒸發(fā)過程：第19頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五④吸收過程：⑤溶液泵輸送溶液過程：⑥溶液熱交換過程：⑦循環(huán)熱力計算：第20頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第二節(jié)擴散－吸收式制冷一、系統(tǒng)特點：①循環(huán)中除了制冷劑－氨、吸收劑－水之外還加入了擴散劑－氫作為輔助工質(zhì)；②整個系統(tǒng)處于同一壓力下，利用氫氣的擴散作用省略了節(jié)流過程，不設(shè)任何閥門；③利用熱虹吸原理輸送溶液，不設(shè)機械泵。④結(jié)構(gòu)簡單，無任何運動機械，無噪聲，壽命長；⑤雖然熱力系數(shù)較低，為0.3～0.5；但可以采用余熱廢熱等多種熱源，具有較好的前景。第21頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第22頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五二、擴散－吸收式循環(huán)①發(fā)生、精餾過程：從儲液器流出的濃氨水在溶液熱交換器被加熱后，通過熱虹吸泵輸送至發(fā)生器；溶液在發(fā)生器中被再次加熱，產(chǎn)生的氨蒸汽上升到精餾器，最后較純的氨蒸汽進入冷凝器；而發(fā)生中產(chǎn)生的稀溶液借助于發(fā)生器和吸收器之間的高度差經(jīng)過溶液熱交換器進入吸收器。②氨蒸汽在冷凝器依靠空氣自然對流冷卻冷凝。③從冷凝器來的氨液以及一股來自吸收器的氨氫混合氣體均從蒸發(fā)器上部進入，使蒸發(fā)器內(nèi)充滿氨氫混合物。雖然蒸發(fā)器總壓等于冷凝器壓力，但是氨蒸汽的分壓力減小，氨液蒸發(fā)，實現(xiàn)制冷。第23頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五④從蒸發(fā)器底部流出的氨濃度很高的混合氣體經(jīng)過氣體熱交換器進入儲液器的上部空間，然后沿著吸收器管道向上流動，其中的氨氣逐漸被從上而下流動的稀溶液吸收，吸收熱被管外自然對流空氣帶走。稀溶液吸收氨氣后變成濃溶液進入儲液器中。而混合氣體中隨著氨氣量減小，密度逐漸減小，向上浮力加大，使得混合氣體流出吸收器，這股氣體在氣體熱交換器中冷卻后進入蒸發(fā)器。第24頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五一、蓄冷技術(shù)概念①定義：將制冷機制取的冷量以顯熱或者潛熱的方式予以儲存，在需要的時候再將其釋放出來的一種技術(shù)。②意義：可使空調(diào)系統(tǒng)的高峰用電負荷與其他用戶的高峰用電負荷錯開，從而對電力負荷實施“移峰填谷”，緩解電力緊張局面。二、蓄冷技術(shù)分類①按照蓄冷原理分類：顯熱蓄冷、潛熱蓄冷和化學蓄冷；②按照持續(xù)時間分類：晝夜蓄冷、季節(jié)性蓄冷；③按照蓄冷材料分類：水蓄冷、冰蓄冷和共晶鹽蓄冷；④按照蓄冷策略分類：分量蓄冷策略、全量蓄冷策略。第三節(jié)空調(diào)用蓄冷技術(shù)第25頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第26頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、水蓄冷1、定義：水蓄冷就是利用水的顯熱來儲存冷量的，水經(jīng)冷水機組冷卻后儲存于蓄冷罐中用于次日的冷負荷供應(yīng)。2、方式：水蓄冷方式概括為四種：自然分層蓄冷、多罐式蓄冷、迷宮式蓄冷和隔膜式蓄冷。①自然分層蓄冷：水的密度與其溫度密切相關(guān)，依靠密度大的水會自然聚集在蓄冷罐的下部，形成高密度水層。具體來說，溫度為4℃～6℃的冷水聚集在蓄冷罐底部，而10℃～18℃的空調(diào)回水自然聚集在蓄冷罐上部，實現(xiàn)冷熱水的自然分層。第27頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五②多罐式蓄冷：將冷水和熱水分別儲存在不同的蓄冷罐中，并保證在蓄冷和釋冷開始時有一個罐是空的。利用空罐實現(xiàn)冷熱水的分離，從而保證送至符合的冷水溫度不變。③迷宮式蓄冷：采用隔板將大水槽分成許多個小單元格，按水流設(shè)計路線依次流過每個單元格。在蓄冷和釋冷過程中，水交替地從頂部或底部進入單元格。④隔膜閥蓄冷：在蓄冷罐中部安裝一個活動的柔性隔膜或可移動剛性隔板，將蓄冷罐分成冷熱水兩個存儲空間。第28頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五四、冰蓄冷1、分類：制冰方法有靜態(tài)制冰和動態(tài)制冰；制冷系統(tǒng)構(gòu)成有直接蒸發(fā)式和簡介冷媒式。①靜態(tài)制冰：冰的制備和融化在同一位置進行，蓄冰設(shè)備和制冰部件為一體結(jié)構(gòu)。具體形式有冰盤管式、完全凍結(jié)式、密封件蓄冰。②動態(tài)制冰：冰的制備和儲存不在同一位置，制冰機和蓄冰槽相對獨立。③直接蒸發(fā)式：將制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器直接用作制冰元件。如盤管外制冰、制冰滑落式等。④間接冷媒式：用載冷劑制冰。第29頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五2、具體方式：①冰盤式直接蒸發(fā)式冰蓄冷：蓄冰時盤管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)，盤管外逐漸結(jié)冰；釋冷時將空調(diào)回水送入蓄冰槽，與冰直接接觸。②完全冷凍式間接冰蓄冷：制冰時，制冷機制出冷量全部用于冷卻載冷劑（25％乙二醇），載冷劑走管內(nèi)，管外結(jié)冰，使蓄冰罐的水完全凍結(jié)；釋冷時空調(diào)回水走管內(nèi)，使管外冰融化。③制冰滑落式冰蓄冷：屬于動態(tài)制冰方式，將水噴淋在蒸發(fā)器管外逐漸結(jié)冰，當冰層達到一定厚度，將其除下存儲。第30頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五第31頁，共34頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五④密封件式冰蓄冷：將密封件裝水置于蓄冰槽內(nèi)，在載冷劑作用下，密封件內(nèi)結(jié)成冰球。密封件多采用聚乙烯材料制成，內(nèi)部裝水及冰的成核劑，形狀有圓球形、啞鈴型、長方塊形，為了強化傳熱內(nèi)加金屬蕊芯（又有單蕊芯冰球和雙蕊芯冰球）。⑤冰晶式冰蓄冷：采用特殊的制冷機組，將低濃度載冷劑溶液（乙二醇）冷卻至冰點