210kW溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE7210kW隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和生活消費(fèi)帶來的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，人們也逐漸意識(shí)到環(huán)境破壞帶來的影響是十分惡劣的，要保護(hù)環(huán)境的意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，大家都在尋找可以替代以往對環(huán)境不利的物質(zhì)材料的新型材料和方法。例如人們在制CFCCFCCFC制冷劑，以其可利用各種余熱廢熱、耗電少、運(yùn)行時(shí)無噪音、維護(hù)操作方便、對大氣臭氧層無破壞等的優(yōu)勢，逐漸成為制CFC制冷機(jī)組的生產(chǎn)利用。由此看，研究溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)具有重大意義，且溴化鋰吸收式制冷有廣闊的發(fā)展前景。本文主要根據(jù)課內(nèi)所學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計(jì)操作為基礎(chǔ)，以溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的工作原理和特210kW的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，主要設(shè)計(jì)步驟有熱力計(jì)算、各個(gè)設(shè)備的熱負(fù)荷計(jì)算和設(shè)計(jì)、傳熱計(jì)算等，最后根據(jù)溴化鋰吸收式制冷的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，得出其具體的節(jié)能措施和主要用途。關(guān)鍵詞：溴化鋰；吸收式；制冷；設(shè)計(jì)Designof210kWlithiumbromideabsorptionrefrigerationAbstractTheawarenessofprotectingtheenvironmenthasgraduallyincreased,peoplearelookingfornewmaterialsandmethodsthatcanreplacethematerialsthathavebeenharmfultotheenvironment.Forexample,peopleactivelyseektoreplaceCFCrefrigerantsintherefrigerationfield,andinthealternativestoCFCelectricchillers,lithiumbromideabsorptionchillersdonotneedCFCrefrigerants,withitsadvantagesofutilizingvariouswasteheat,lowpowerconsumption,nonoiseduringoperation,convenientmaintenanceandoperation,anddamagetotheozonelayerintheatmosphere,ithasgraduallybecomethemainstreamdevelopmentdirectioninrefrigeration,reduceorevenreplacetheproductionandutilizationofCFCrefrigerationunits.Therefore,theresearchonLiBrabsorptionrefrigerationsystemisofgreatsignificance,andLiBrabsorptionrefrigerationhasabroaddevelopmentprospect.Basedonthecoursecontentsandcoursedesignoperation,thispaperdesignsa210kWLiBrabsorptionrefrigeratingsystemwitharefrigeratingcapacityof210kWaccordingtotheworkingprincipleandcharacteristicsofLiBrabsorptionrefrigeratingsystem,themainstepsarethermalcalculation,heatloadcalculationanddesignofeachequipment,heattransfercalculation,etc.Finally,accordingtotheadvantagesanddisadvantagesofLiBrabsorptionrefrigeration,thespecificenergy-savingmeasuresandmainusesareanalyzed.Keywords:Lithiumbromide;Absorption;Refrigeration;design.目錄引言 2換熱器設(shè)計(jì)的目的及意義 3國內(nèi)外溴化鋰吸收式制冷的發(fā)展概況 3溴化鋰制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法 4設(shè)計(jì)步驟 4設(shè)計(jì)過程 4溴化鋰吸收式制冷的優(yōu)缺點(diǎn) 5溴化鋰制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程 6吸收式制冷系統(tǒng)介紹及工作原理 6吸收式制冷機(jī)組的分類 6溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的工作原6制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 8熱力計(jì)算 8循環(huán)各點(diǎn)的參數(shù)值 10設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算 12裝置的熱平衡、性能系數(shù)及熱力完善12工作蒸汽的消耗量和各類泵的流量計(jì)13結(jié)構(gòu)計(jì)算 15冷凝器的設(shè)計(jì) 15蒸發(fā)器的設(shè)計(jì) 16吸收器的設(shè)計(jì) 17溶液熱交換器的設(shè)計(jì) 19發(fā)生器的選取 22其他元件的選取 23制冷系統(tǒng)的性能分析和傳熱效率的提高方法 24相關(guān)分析 24性能影響因素分析 24效率分析 26污染分析 26提高換熱器的傳熱效率的方法 264結(jié)論 27參考文獻(xiàn) 27致謝 錯(cuò)誤未定義書簽。附錄文獻(xiàn)翻譯 28引言隨著制冷技術(shù)的不斷發(fā)展與探索人們發(fā)現(xiàn)，在以往的各種不同的制冷劑中，像CFC、HFC、HCFC境有破壞作用，不利于人類生活的長久發(fā)展?？偟膩碚f，以往大多數(shù)常用的制冷劑如果長期使用，對我們生活的環(huán)境和氣候是十分不利的，積極尋求替代含有氟氯烴化合物制冷劑的方案刻不容緩。而溴化鋰吸收式制冷以其對臭氧層無破壞和省電的優(yōu)點(diǎn)，成為替代方案中公認(rèn)的發(fā)展方向。換熱器設(shè)計(jì)的目的及意義氟氯烴化合物在最開始作為制冷劑的時(shí)候,它的制冷效果理想,能滿足人們生活和工業(yè)工藝生產(chǎn)所需的冷量需求，但隨著專家對它的深入探究，它的問題也開始呈現(xiàn)在人們眼前，人們通過研究發(fā)現(xiàn)CFC它對于大氣臭氧層有破壞作用，還有可能導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇全球變暖，其危害之大不容忽視。因此人們開始尋找能夠替代CFC的制冷劑和別的更環(huán)保、對環(huán)境友好的制冷方案。特別是在蒙特利爾議定書簽訂后，國際上開始禁用含有氟氯烴化合物的制冷劑，想要繼續(xù)使用電動(dòng)壓縮式制冷機(jī)組，尋找代用工質(zhì)變得十分迫切。而除了開發(fā)研究別的對環(huán)保的、大氣臭氧層無破壞的制冷劑外，因?yàn)殇寤囄帐街评錂C(jī)組的產(chǎn)物對大氣臭氧層無破壞作用，驅(qū)動(dòng)能源為熱能，可以緩解工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展導(dǎo)致的用電緊張等的優(yōu)點(diǎn)，且國際上對含氟氯烴破壞大氣臭氧層的制冷劑的限制而導(dǎo)致電動(dòng)壓縮式制冷機(jī)也越來越少使用，人們對不含氟氯烴化合物的溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)展也越來越重視。在此次設(shè)計(jì)過程論述中，我也進(jìn)一步了解到溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的發(fā)展和前景，在論述中除了設(shè)計(jì)步驟外，也會(huì)對溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行相應(yīng)的分析。國內(nèi)外溴化鋰吸收式制冷的發(fā)展概況吸收式制冷技術(shù)如今能夠迅速發(fā)展，主要是與現(xiàn)在能源的緊缺和環(huán)境問題的出現(xiàn)有關(guān)，因?yàn)槟茉春铜h(huán)境這兩個(gè)方面是推動(dòng)如今經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。在最開始溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)展歷程中，法國在1860年便制作出世界上第一臺(tái)吸收式制冷機(jī)，其制冷劑為氨，可以制取0℃以下的低溫。世界上第一臺(tái)吸收式制冷機(jī)是氨吸收式制冷機(jī)，但它并不適用于人們的日常生活中，因?yàn)樗捏w積比較龐大，相對來說溴化鋰吸收式制冷機(jī)組更適合使用在人們的日常生活中。世界上第一臺(tái)溴化鋰吸收式制冷機(jī)是出自美國，其以燃?xì)鉃闊嵩从靡则?qū)CarrierCarrier有優(yōu)秀成績外，美國別的公司人員也不甘示弱，緊接著研制出一臺(tái)雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。由此可見在溴化鋰吸收式制冷技術(shù)的研制方面美國的起步雖不及法國早，但相對來說也是比較早的，但因?yàn)槊绹碾娰M(fèi)比較便宜，相對于要花錢更換空調(diào)機(jī)組使用溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，他們更喜歡用直接用電源驅(qū)動(dòng)的、簡便快捷的、傳統(tǒng)的電動(dòng)壓縮式制冷機(jī)，因此美國溴化鋰吸收式制冷技術(shù)總的發(fā)展并不快。但對溴化鋰吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展速度方面而言，日本才是發(fā)展最快的。一開始他們的技術(shù)是從美國那引進(jìn)的，他們的起步?jīng)]有美國早，但起步后的發(fā)展相對于美國來說是非常迅速的。相對于美國早在1930年便有燃?xì)饪照{(diào)機(jī)售賣而言，日本第一臺(tái)吸收式制冷機(jī)是在1959年才生產(chǎn)出來的，起步晚了很多。但在該機(jī)組生產(chǎn)研制成功后他們對吸收制冷技術(shù)不斷展開研究和試驗(yàn)，后面他們在這項(xiàng)技術(shù)上取得的成果也非常優(yōu)19613以蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源的溴化鋰機(jī)組，還是雙效型的，以燃?xì)庵比紴轵?qū)動(dòng)熱源的吸收式制19681971年成功研制出來等，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在日本的產(chǎn)品也反過來向美國輸出。而在我國，改革開放以來，工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展導(dǎo)致人們在用電高峰期出現(xiàn)用電緊張現(xiàn)象，而以熱能作為驅(qū)動(dòng)能源的溴化鋰吸收式制冷技術(shù)也開始在國內(nèi)飛速發(fā)展和1973溴化鋰吸收式制冷以其可以利用廢熱余熱等低品位熱能的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)得到了進(jìn)一步的發(fā)展研和究，在研制國內(nèi)第一臺(tái)單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組成功后他們并沒有懈怠，對不同類型機(jī)組的研制和設(shè)計(jì)制造方面進(jìn)做了大量工作，也在不斷地對溴化鋰水溶液的物性、腐蝕和傳熱等進(jìn)行基礎(chǔ)性研究。相對來說，國內(nèi)研制溴化鋰吸收式80改革開放的趨勢才得到迅速的發(fā)展，其研究也有一部分原因是為了緩解工業(yè)發(fā)展帶來的用電緊張問題，與國外先進(jìn)水平相比還有一定差距。雖然溴化鋰吸收式制冷存在許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有不少缺點(diǎn)，如一次性能源浪費(fèi)發(fā)展的主要原因。溴化鋰制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法設(shè)計(jì)步驟溴化鋰吸收式制冷機(jī)組相對于傳統(tǒng)的壓縮式制冷機(jī)組而言，傳統(tǒng)的壓縮式制冷機(jī)組需要用壓縮機(jī)提供動(dòng)力來維持制冷循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，而溴化鋰吸收式制冷機(jī)組不需要壓縮機(jī)提供動(dòng)力，它的驅(qū)動(dòng)能源為熱能,其具體步驟如下:根據(jù)已知的參數(shù)和需求,選定設(shè)計(jì)參數(shù),求出對應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)的部分狀態(tài)參數(shù),根據(jù)LiBr-H2O溶液的h-ω圖查出該狀態(tài)點(diǎn)剩余對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù),或根據(jù)以算得的數(shù)據(jù)計(jì)算未知的參數(shù),從而可以在h-ω圖中標(biāo)畫出循環(huán)圖，再以其為基礎(chǔ)，通過熱平衡、質(zhì)平衡和溴化鋰平衡三個(gè)方面的計(jì)算判斷最開始選取的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理。確認(rèn)合理后設(shè)計(jì)計(jì)算出各個(gè)循環(huán)狀態(tài)點(diǎn)的物性參數(shù)值，根據(jù)相關(guān)的公式求出與設(shè)計(jì)冷量對應(yīng)的溶液循環(huán)量、冷劑循環(huán)量以及各個(gè)設(shè)備的熱負(fù)荷；后根據(jù)所求的結(jié)果，計(jì)算出加冷劑水、熱蒸汽和溴化鋰水溶液的通路面積、泵的流量等數(shù)據(jù)，而后根據(jù)換熱量及各個(gè)計(jì)算數(shù)據(jù)確定各個(gè)換熱設(shè)備所需的傳熱面積，最后再設(shè)計(jì)選定出換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸。設(shè)計(jì)過程1根據(jù)給定條件計(jì)算各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)1根據(jù)給定條件計(jì)算各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)2根據(jù)狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算溶液熱交換器、冷凝器、吸收器、發(fā)生器和蒸發(fā)器的熱負(fù)荷32根據(jù)狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算溶液熱交換器、冷凝器、吸收器、發(fā)生器和蒸發(fā)器的熱負(fù)荷3根據(jù)所求的設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算系統(tǒng)的熱平衡、性能系數(shù)以及熱力完善度4根據(jù)對應(yīng)熱負(fù)荷和狀態(tài)參數(shù)計(jì)算各類泵的流量和加熱蒸汽的消耗量5計(jì)算各個(gè)換熱設(shè)備的傳熱面積6對各個(gè)換熱設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算CFC制冷有許多優(yōu)點(diǎn)，主要在環(huán)保、節(jié)能方面，如：CFC體、環(huán)境無害，對保護(hù)環(huán)境有一定的幫助；驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷能明顯節(jié)約電耗，具有省電效應(yīng)，可以緩解用電緊張的局面；現(xiàn)能源的階梯利用，提高能源利用率，節(jié)約能耗；外沒有其他的運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)作比較安靜，且沒有高壓爆炸危險(xiǎn)，比較安全可靠，因?yàn)槠湓谡婵諣顟B(tài)下運(yùn)行的；20%~100%的負(fù)荷內(nèi)。雖然溴化鋰吸收式制冷有著許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些不容忽視的缺點(diǎn)，主要有：0上的冷水；機(jī)組的性能和壽命，增加設(shè)備的制作成本；嚴(yán)重影響，因此設(shè)備的制造要求嚴(yán)格?？偟膩碚f，溴化鋰吸收式制冷機(jī)組在作為空調(diào)設(shè)備方面還是很有發(fā)展前景的，它0害，其驅(qū)動(dòng)能源是熱能，在工業(yè)生產(chǎn)中可以有效利用工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢熱，電動(dòng)部件很少，相對于傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備有省電效果，可以在夏季用電高峰時(shí)期緩解用電緊張，只是設(shè)備制作方面要求比較嚴(yán)格，在如今大家環(huán)保意識(shí)日漸增強(qiáng)的時(shí)代，人們對環(huán)境問題越來越重視，其發(fā)展前景還是非常廣闊的。溴化鋰制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程暖風(fēng)，因此發(fā)展出如今的空調(diào)設(shè)備。而冷和熱的概念是相對的，是與之相比較而言管道運(yùn)輸把熱量傳到室外溫度較高的空間進(jìn)行換熱把熱量放出去，這便是制冷的意保持在穩(wěn)定的溫度狀態(tài)。本設(shè)計(jì)便是設(shè)計(jì)一個(gè)滿足210kW冷量需求的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較簡單，以溴化鋰水溶液作為吸收劑，水作為制冷劑，制取0℃以上的冷水以滿足其冷量需求。吸收式制冷系統(tǒng)介紹及工作原理吸收式制冷機(jī)組的分類吸收式制冷機(jī)組可以根據(jù)機(jī)組以高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)、熱水驅(qū)動(dòng)或以太陽能驅(qū)動(dòng)等不同的驅(qū)動(dòng)來源進(jìn)行分類；或者根據(jù)不同的條件需求，其循環(huán)形式的差別，可以劃分為只供冷水而只有制冷循環(huán)的冷水機(jī)組，冷熱兩用的具有制冷、制熱循環(huán)的冷熱水機(jī)組，和一種依靠驅(qū)動(dòng)能源將低勢熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦邉轃崮艿臒岜醚h(huán)型。而我所設(shè)計(jì)的210kW溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)由于給定的驅(qū)動(dòng)熱源為熱蒸汽，屬于蒸汽制冷循環(huán)型。根據(jù)其制冷劑的不同吸收式制冷機(jī)組也可以分為不同的類型，不同的制冷劑也會(huì)有不同的制冷效果。制冷劑的不同，制冷劑的沸點(diǎn)也不一樣，也會(huì)對機(jī)組的工作范圍000℃以下的低溫。但氨需要有刺激性氣味，安裝精餾設(shè)備，體積龐大，熱效率較低，不太適用于生活中的空調(diào)設(shè)備，一般多用于工業(yè)工藝過程。因此我設(shè)計(jì)的是冷量需求為210kW的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，用于人們的日常生活中。溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的工作原理0以溴化鋰水溶液作為吸收劑，水作為制冷劑。其具體的制冷原理為：熱能為驅(qū)動(dòng)能源，加熱發(fā)生器中的稀溶液使沸點(diǎn)低的水分蒸發(fā)，蒸發(fā)后的水蒸氣在冷凝器中被冷卻水冷卻，而系統(tǒng)工作在低壓真空環(huán)境下，在這種環(huán)境下蒸發(fā)器中經(jīng)過節(jié)流后的過冷水會(huì)吸收流經(jīng)蒸發(fā)器的冷媒水的熱量作為氣化潛熱而蒸發(fā)，達(dá)到制冷效果，而在吸收器中的濃溶液，會(huì)吸收因?yàn)閴翰钭饔枚粩鄰恼舭l(fā)器中輸送來的水蒸氣，使吸收器內(nèi)溶液的濃度不斷降低，降低到一定濃度時(shí)通過溶液循環(huán)把稀溶液輸送至發(fā)生器，使制冷劑在封閉的系統(tǒng)中不斷循環(huán)。其工作過程可分為兩路看，一是溶液的循環(huán)過程，二是制冷劑水的循環(huán)過程，詳細(xì)如下：溶液的循環(huán)過程：溶液循環(huán)只發(fā)生在發(fā)生器、溶液熱交換器和吸收器中。在高溫蒸汽加熱發(fā)生器分來自濃溶液的熱量。制冷劑的循環(huán)過程：其制冷過程主要包括蒸發(fā)過程、冷凝過程、發(fā)生過程、節(jié)流過程和吸收過程。發(fā)生器中在高溫蒸汽加熱作用下產(chǎn)生的水蒸氣為了保持發(fā)生器壓力與冷凝器壓力相同，會(huì)隨著管道進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中放出熱量冷凝成液體，冷凝所放出的熱量則被冷卻水帶走，冷凝后的液態(tài)水在經(jīng)過節(jié)流裝置的節(jié)流降壓后，會(huì)有一部分液體閃蒸，但絕大部分還是以液態(tài)形式降壓后進(jìn)入到蒸發(fā)器內(nèi)上方的噴淋裝置中噴淋而下，與冷媒水回水進(jìn)行換熱，液態(tài)水吸收冷媒水放出的熱量作為汽化潛熱而不斷蒸發(fā)成水蒸汽，從而使冷媒水回水的溫度降低，當(dāng)溫度達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的要求時(shí)，冷媒水便送往各個(gè)風(fēng)口，而蒸發(fā)器中的水蒸汽則會(huì)在壓差的作用下進(jìn)入吸收器，被噴淋的中間溶液吸收形成稀溶液，而后通過溶液循環(huán)過程不斷的發(fā)生，組成一個(gè)完整的制冷循環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到穩(wěn)定的制冷效果。制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程熱力計(jì)算Ф0Tx”Tx’

圖1溴化鋰吸收式制冷原理圖表1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的已知條件

210kW32℃40℃12℃7℃ThPhTw1

104.78℃0.12MPa（表）根據(jù)給定的冷卻水進(jìn)出溫度，為了節(jié)省冷卻水的消耗量，采用串聯(lián)方式。已知冷卻水進(jìn)出口溫差ΔTw=40-32=8℃因?yàn)槲掌鞯臒嶝?fù)荷比冷凝器的熱負(fù)荷大一些，因此吸收器冷卻水進(jìn)出口溫差ΔTw1大于冷凝器冷卻水的進(jìn)出口溫差ΔTw2，參考《溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用》[1]中的例題，取ΔTw1:ΔTw2=1.3:1，則：ΔTw1=4.5℃ΔTw2=3.5℃∴Tw1=32+4.5=36.5℃Tw2=40℃8Pk及冷凝溫度TkΔT=4Tk=(Tw2+ΔT)=40+4=44℃Pk=9.10x10-3MPaP0及蒸發(fā)溫度T0ΔT=3T0=Tx’-ΔT=7-3=4℃P0=8.13x10-4MPaT2ΔT=4T2=Tw1+ΔT=36.5+4=40.5℃吸收器壓力Pa 設(shè)Pa=P0則Pa=8.13x10-4MPaωaPaT2LiBr-H2Oh-ωωa=0.595ωrωr-ωa=0.044則ωr=ωa+0.044=0.639T4Pkωrh-ωT4=98℃T8ΔT=15T8T2+ΔT=40.5+15=55.5℃在已知狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)溫度、濃度情況下求該狀態(tài)點(diǎn)的比焓值比焓的絕對值是無法測定的，由《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]中LiBr-H2O溶液在任意溫度、濃度狀態(tài)下的比焓值，只需要確定比焓的變化值帶入回歸公式即可求出，其中回歸公式為：h= +t + +表2溴化鋰水溶液的比焓值計(jì)算方程回歸系數(shù)nAnBnCnDn0-571.177154.074.96E-4-3.996E-617507.234-5.1233.145E-31.46183E-62-23006.75182.297-4.69E-34.189E-6328037.36684-11610.75T2=40.5℃，ωa=0.595帶入上式求出h2=274.9527kJ/kgT4=98℃，ωr=0.639帶入上式求出h4=376.3026kJ/kgT5=89℃，ωr=0.595帶入上式求出h5=360.8875kJ/kgT6=50.5℃，ωr=0.639帶入上式求出h6=297.7006kJ/kg9T8=55.5℃，ωr=0.639帶入上式求出h8=306.0956kJ/kgT7循環(huán)倍率α= =0.639÷（0.639-0.595）=14.52h7= （h4-h8）+h2=（14.52－1）x（376.30-306.10）÷14.52＋274.95=340.32kJ/kg再根據(jù)h7和ωa查h-ω圖得T7=77.5℃噴淋溶液的濃度和比焓值h9’=ω0=計(jì)算時(shí)取f=30則h9’=[(14.52-1）x306.10+30x274.95]÷(14.52+30-1)=283.63kJ/kgω0=[30x0.595+（14.52-1）x0.639]÷(14.52+30-1)=0.61循環(huán)各點(diǎn)的參數(shù)值狀態(tài)點(diǎn)數(shù)值的檢驗(yàn)方法，通過查《制冷原理及設(shè)備》（第4版）的附圖可知：圖2LiBr-H2O溶液的h-ω圖’T0P0查LiBr-H2Oh-ω圖查得10P0ωaLiBr-H2Oh-ω圖查得TkPkLiBr-H2Oh-ω圖查得’點(diǎn)：T3‘T4+T5)/2T3’Pkh-ω圖的氣液區(qū)查得PkωrLiBr-H2Oh-ω圖查得PkωaLiBr-H2Oh-ω圖查得PaωrLiBr-H2Oh-ω圖查得h7ωaLiBr-H2Oh-ω圖查得T8ωrLiBr-H2Oh-ω圖查得’h9’ω0查LiBr-H2Oh-ω圖查得表3各循環(huán)點(diǎn)參數(shù)值名稱點(diǎn)號(hào)溫度/℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)壓力/kPa比焓蒸發(fā)器出口處冷劑蒸汽1’400.8132935.12吸收器出口處稀溶液240.50.5950.813274.95冷凝器出口處冷劑水34409.100572.29冷凝器進(jìn)口處水蒸氣3’93.509.1002988.70發(fā)生器出口處濃溶液4980.6399.100376.30發(fā)生器進(jìn)口處飽和稀溶液5890.5959.100360.89吸收器進(jìn)口處飽和濃溶液650.50.6390.813297.70熱交換器出口處稀溶液a777.50.595340.32熱交換器出口處濃溶液b855.50.639306.10吸收器噴淋溶液c9’450.610283.6311圖3溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)工作過程在h-ω圖上的表示設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算qmdq0=h1’-h3=2935.12-572.29=2362.83qmd=Φ0/q0=210÷2362.83=0.0889kJ/sΦgΦg=qmd[(α-1)h4+h3’-αh7]=0.0889x[(14.52-1)x376.30+2988.70-14.52x340.32]=278.61kWΦkqmd(h3’-h3)=0.0889x(2988.70-572.29)=214.76kWΦaΦa=qmd[(α-1)h8+=0.0889x[(14.52-1)x306.10+2935.12-14.52x274.95]=273.85kWΦexqmd[α(h7-h2)]=0.0889x[14.52x(340.32-274.95)]=84.36kW裝置的熱平衡、性能系數(shù)及熱力完善度熱平衡12吸收熱量Φ1=Φg+Φ0=278.61+210=488.61kW放出熱量Φ2=Φk+Φa=214.76+273.85=488.61kWΦ1和Φ2相等，表明上式的計(jì)算是正確的。性能系數(shù)COP=Φ0/Φg=210÷278.61=0.75ηTwm=(Tw+Tw2)/2=(32+40)÷2=36Txm=(Tx”+Tx’)/2=(12+7)÷2=9.5℃COPc=[(273.15+104.78)-(273.15+36)]÷(273.15+104.78)x(273.15+9.5)÷[(273.15+36)-(273.15+9.5)]=1.94η=COP/COPc=0.75÷1.94=0.38工作蒸汽的消耗量和各類泵的流量計(jì)算qmv=AΦg÷(h”-h’)參數(shù)意義：A——考慮熱損失的附加系數(shù)，A=1.05~1.10；h”——加熱蒸汽單元的比焓，kJ/kg；h’——加熱蒸汽凝結(jié)水比焓，kJ/kg。用水和水蒸氣性質(zhì)計(jì)算軟件計(jì)算出在0.12Mpa壓力下，h”=2683.06kJ/kgh’=439.30kJ/kg∴qmv=1.05x278.61÷(2683.06-439.30)x3600=468kg/hLiBr-H2Oρ溴化鋰溶液密度ρ隨溫度和濃度的變化是有規(guī)律的，在《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]中的可知，LiBr-H2O溶液的密度與溶液的濃度和溫度有關(guān)，LiBr-H2O溶液的濃度一定時(shí)，其溫度和密度近似成一條直線，利用正交多項(xiàng)式的回歸方法，可以求出溴化鋰溶液密度ρ與溶液溫度t和濃度ω的關(guān)系，在t=0℃~120℃，ω=0.4~0.66的范圍內(nèi)，它們的關(guān)系為：ρ= +表4溴化鋰溶液的密度計(jì)算方程回歸系數(shù)n0123An1016.028844.165-419.0361696.176Bn-4.90327.309-55.46536.27313(a)ω0=0.61T9’=45ρ0=1.73kJ/kg(b)ωa=0.595T2=89ρa(bǔ)=1.669qva=3600=3600x(14.52+30-1)x0.0889÷(1.73x103)=8.051m3/hqvg==3600x14.52x0.0889÷(1.669x103)=2.784m3/hqv0=3600其中cp為冷媒水的比熱容，cp=4.1868kJ/(kg·K)∴qv0=3600x210÷[1000x(12-7)x4.1868]=36.113m3/hqvb對于吸收器：qvb1=3600=3600x273.85÷[1000x(36.5-32)x4.1868]=52.326m3/h對于冷凝器：qvb2=3600=3600x214.76÷[1000x(40-36.5)x4.1868]=52.761m3/h兩者基本相同，表明開始假定的冷卻水溫升的分配是合適的，并取qvb=53m3/h。qvdqvd=3600αqmd其中α為蒸發(fā)器冷劑水的再循環(huán)倍率，α=10~20?！鄎vd=3600x10x0.0889÷1000=3.2004m3/h14結(jié)構(gòu)計(jì)算冷凝器的設(shè)計(jì)冷凝器的作用是在于為了保證冷凝壓力的穩(wěn)定，利用冷卻水冷卻來自發(fā)生器加熱產(chǎn)生的制冷劑水蒸汽使其變成液態(tài)。因?yàn)槔淠髋c發(fā)生器的工作壓力相同，冷凝器主要由容器和銅管組成，其具體設(shè)計(jì)過程如下：Φ90x5的銅管。f f αi=0.023λRe0.8Pr0.4f f 冷卻水串聯(lián)后經(jīng)過冷凝器的溫度比在吸收器中的溫度要高，因此冷凝器中冷卻水的平均溫度為：Ts=(Tw1+Tw2)/2=(36.5+40)÷2=38.25℃冷卻水的流速v= =4x52.761÷(3600x3.14x(80x10-3)2)=2.92m/s查38.25℃水的物性參數(shù)可知：λ=0.6132W/(m·K) μ=7.4329E-4Kg/(m·s) Pr=4.9466 ρ=990.8056Re= =990.8056x1.875x0.08÷(7.4329x10-4)=199950∴αi=0.023x0.6132x1999500.8x4.94660.4÷0.08=5817.01W/(m2·℃)因?yàn)椴捎寐菪绞?，螺旋時(shí)管內(nèi)側(cè)的發(fā)熱系數(shù)變大，需要修正。∴αi=5817.01x1.2=6980.41W/(m2·℃)α0由上計(jì)算可知冷凝器的冷凝溫度為44℃，計(jì)算44℃水的物性參數(shù)得：λ=0.6283W/(m·K) ρ=986.624kg/m3 μ=6.18x10-4m2/s g=9.8m/s2 d=0.09mm由α0=c[β/(Δt0d0)]0.25n-0.25取c=0.725nm=1mβ=(λ3ρ2gγ/μ)1/4=[0.62833x986.6242x9.8x2398.34x103÷(6.18x10-4)]1/4=9788.998W/(m2·℃)則α0=0.725x9788.998x(0.09)-1/4x(Δt0)-1/4=12957.33(Δt0)-1/4K0傳熱過程由外到內(nèi)分兩部分：一是管外熱量經(jīng)過管內(nèi)外污垢層和管壁后，與管內(nèi)冷卻水換熱的傳熱過程。二是熱量經(jīng)過管內(nèi)制冷劑的傳熱過程，傳熱溫差Δt0。熱流密度1：q1=熱流密度2：q2=α0Δt0=12957.33(Δt0)3/415其中參數(shù)意義：γi——管內(nèi)測污垢系數(shù)，W/(m2·℃)γ0——管外測污垢系數(shù)，W/(m2·℃)d0——管外徑，(mm)dm——管中徑，(mm)di——管內(nèi)徑，(mm)δ——管的厚度，(mm)λ——銅管的導(dǎo)熱率，λ=398W/(m·K)。i設(shè)γi=0.9x10-4W/(m2·℃) γ0=0.45x10-4W/(m2·℃)i

= =2833.26Δtq1q22833.26Δti=12957.33(Δt0)3/4即2833.26(Tw-Ts)=12957.33(Tk-Tw)3/42833.26x(Tw-34.25)=12957.33x(44-Tw)3/4求得Tw=43.51℃熱流密度q=26235.99W/m2傳熱面積及換熱管的有效長度計(jì)面積：F0= =214760÷26235.99=7.35 換熱管有效長度為：L= =7.35÷(3.14x0.09）=26m采用螺旋方式，螺旋曲率半徑R=30cm則其螺旋圈數(shù)：n=L/(2πR)=26÷(2x3.14x0.3)=13.79(圈)螺旋高度h=(n+1)d0=14.79x90=1331.1mm外套容器罩半徑R=65cm。蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的作用是讓冷凝器出來的經(jīng)過節(jié)流后的過冷水吸收流過蒸發(fā)器的冷媒水的熱量，是利用水在低壓真空狀態(tài)下蒸發(fā)吸熱的原理，制取出符合溫度要求的低溫冷媒水用于制冷。即換熱管道內(nèi)的冷媒水在蒸發(fā)器中被管外的冷劑水吸熱降溫，換熱管采用銅管，管型為高效換熱管。具體設(shè)計(jì)過程如下：Φ80x5的銅管。αi冷媒水的流速v= =4x36.113÷(3600x3.14x(70x10-3)2)=2.61m/s管內(nèi)冷媒水平均溫度Tm=(Tx”+Tx’)/2=(12+7)÷2=9.5℃mαi=(1230+19T) =(1230+19x9.5)x2.610.8÷0.070.2=5172.09kcal/m·h·℃m16即αi=5172.09x1.163=6015.14 W/(m2·℃)因?yàn)椴捎寐菪绞剑菪龝r(shí)管內(nèi)側(cè)的發(fā)熱系數(shù)變大，需要修正?！唳羒=6015.14x1.2=7218.16W/(m2·℃)αo對于噴淋設(shè)備：αo=冷媒水溫度為4℃，計(jì)算4℃水的物性參數(shù)得:cp=4.3993kJ/(kg·K) ρ=1027.5699kg/m3T=w/2l l=2πR 而式中R為旋轉(zhuǎn)曲率半徑，取值40cmw= = =210÷(4.3993x(12-7))=9.55kg/sl=2x3.14x0.4=2.512m則αo=4x4.3993x9.55x210÷(3.14x0.08x9.5)=14788.46 kcal/(m2·h·℃)=17198.97W/(m2·K)Ko設(shè)γo=0.90x10-4W/(m2·℃) γi=0.45x10-4W/(m2·℃)計(jì)算公式Ko=Ko==2442.36 W/(m2·℃)F0=F0==18.10m2換熱管有效長度：L= =18.10÷(3.14x0.08）=72.05m采用螺旋方式，旋轉(zhuǎn)曲率半徑R=40cm則其螺旋圈數(shù)：n=L/(2πR)=72÷(2x3.14x0.4)=28.66(圈)螺旋高度h=(n+1)d0=29.66x80=2373mm吸收器的設(shè)計(jì)吸收器的作用是用濃溶液與稀溶液混合成的中間溶液在吸收器上方的噴淋器作用下與來自蒸發(fā)器由于壓差作用而進(jìn)入到吸收器的水蒸汽。為了增大濃溶液在吸收水蒸汽時(shí)的換熱接觸面積，吸收器采用噴淋式的換熱器，主要有換熱管、噴淋裝置和抽氣17系統(tǒng)。換熱管采用銅管，為了增強(qiáng)傳熱，管型選擇高效換熱管，具體設(shè)計(jì)過程如下：Φ90x5的銅管。αi=(1230+19Tm)冷卻水平均溫度Tm=(Tw+Tw1)/2=(32+36.50)÷2=34.25℃αi=(1230+19Tm)

=4x52.326÷(3600x3.14x(80x10-3)2)=2.89m/s=(1230+19x34.25)x2.890.8÷0.080.2=7285.03kcal/m·h·℃即αi=7285.03x1.163=8472.49 W/(m2·℃)因?yàn)椴捎寐菪绞?，螺旋時(shí)管內(nèi)側(cè)的發(fā)熱系數(shù)變大，需要修正?！唳羒=8472.49x1.2=10166.99W/(m2·℃)管外噴淋側(cè)的傳熱系數(shù)αoαo=117.3( )g0.615 (g為噴淋密度g=G/2l，G為噴淋液的質(zhì)量流量，l為第一排管長，設(shè)則g=G/2l=8.051x1730÷(2x2x3.14x2)=554.47 kg/(m·h)αo=117.3x( )x554.470.615=1343.98 kcal/(m2·h·℃)=2531.94W/(m2·K)Ka設(shè)γo=0.90x10-4W/(m2·℃) γi=2.0x10-4W/(m2·℃)計(jì)算公式Ka=Ka==1199.17 W/(m2·℃)Fa===17.57m2換熱管有效長度：L= =17.57÷(3.14x0.09）=62.17m采用螺旋方式，旋轉(zhuǎn)曲率半徑R=40cm18則其螺旋圈數(shù)：n=L/(2πR)=62.17÷(2x3.14x0.4)=24.75(圈)螺旋高度h=(n+1)d0=25.75x90=2317.52mm外用容器半徑R=50cm 高度h=2.5m溶液熱交換器的設(shè)計(jì)較強(qiáng)且壓力較大，所以濃溶液在管內(nèi)流動(dòng)放熱，而管外流稀溶液來吸收濃溶液的熱量，管子選用光管，材料選擇為銅管，具體設(shè)計(jì)過程如下：Φ32x1.5Φ70x5λ=398W/(m2·℃)。管程流體的傳熱系數(shù)在湍流區(qū)用如下公式計(jì)算：=0.027( )0.8( )1/3( )0.14其中：h——管程的對流換熱系數(shù)，W/(m2·℃)Di——換熱管的特征直徑，mv——管程流速，m/scp——管側(cè)平均溫度下流體的比熱容，J/(kg·℃)μ——管側(cè)平均溫度下的流體黏度，N·s/m2λ——管側(cè)平均溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2·℃)管內(nèi)溴化鋰濃溶液的傳熱系數(shù)計(jì)算TmR=(T4+T8)/2=(98+55.5)÷2=76.75℃76.75℃下溴化鋰溶液的物性參數(shù)：LiBr-H2O線，在賈明生所寫的《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]中可知，LiBr-H2O溶液的密度與溶液的濃度和溫度有關(guān)，假設(shè)關(guān)系公式后通過正交多項(xiàng)式回歸方法可以ρtXX=0.4~0.66，t=0~120關(guān)系為：ρ= +表5溴化鋰溶液的密度計(jì)算方程回歸系數(shù)n0123An1016.028844.165-419.0361696.176Bn-4.90327.309-55.46536.273t=76.75℃X=0.639求得：ρ=1778.11kg/比熱容計(jì)算，LiBr-H2O溶液的溫度及濃度會(huì)影響溶液的比熱容，在賈明生所寫19的《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]LiBr-H2Ot=25~130℃，X=0.5~0.66范圍內(nèi)，其關(guān)系為：cp= + +表6溴化鋰溶液的比熱容計(jì)算方程回歸系數(shù)nAnBnCn04.079.92E-4-1.1988E-51-5.1236.29E-34.3855E-622.297-9.38E-31.2567E-5t=76.75℃X=0.639求得：cp=1.801x103J/(kg·℃)粘性系數(shù)計(jì)算，LiBr-H2O溶液的溫度及溶液的濃度變化會(huì)影響溶液的粘性系數(shù)，由《溴化鋰吸收式制冷空調(diào)技術(shù)實(shí)用手冊》[5]粘度系數(shù)數(shù)據(jù)及曲線圖便可知。LiBr-H2O正比；LiBr-H2O所寫的《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]LiBr-H2O溶液的粘度系數(shù)回歸計(jì)算方程可知：μ= +t + + +表7溴化鋰溶液的粘度系數(shù)計(jì)算方程回歸系數(shù)nAnBnCnDnEn0280.29786-10.23590.168663-1.28817E-33.76484E-61-2467.103588.18418-1.4140041.05791E-2-3.04581E-528236.95712-287.08734.464344-3.25918E-29.20812E-53-12295.1512417.76558-6.2911574.46873E-2-1.23458E-446987.19159-231.052583.366537-2.32197E-26.25342E-5把t=76.75℃X=0.639帶入上求得動(dòng)力粘度μ=4.17 Pa/s則運(yùn)動(dòng)粘度μR=4.17÷1778.11=2.34x10-3 Pa/s熱導(dǎo)率計(jì)算，溴化鋰溶液的熱導(dǎo)率在溫度不變時(shí)，其熱導(dǎo)率與濃度成反比；在濃度不變時(shí)，其熱報(bào)率與溫度成正比。在《溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用》[1]中列出了不同溫度和濃度下溴化鋰溶液的熱導(dǎo)率。而在《溴化鋰水溶液的幾個(gè)物性參數(shù)計(jì)算方程》[9]X=0.4~0.65,t=0~100LiBr-H2Oλ度t和濃度X的關(guān)系為：λ= +20nAnBn00.56391nAnBn00.563910.3126412.8E-31.75E-32-2.2636E-5-1.1977E-537.2317E-8把t=76.75℃X=0.639帶入上式求得動(dòng)力粘度λ=0.92 根據(jù)熱平衡方程式可知：cpqmR?TR=cpqvg?TcpqmR(T4–T8)=cpqvg(T7–T2)即：1.801x103xqmRx(98-55.5)=1.913x103x2.784x(77.5-40.5)求出qmR=2.57 m3/hv=4qmR/πdi2=4x2.57÷(3600x3.14x(29x10-3)2)=1.08m/s雷諾數(shù)Re=ρvdi/μ=1778.11x1.08x0.029÷(2.34x10-3)=23799.32屬于湍流，Pr=cpμ/λ=1801x2.34x10-3/0.92=4.58μR=2.34x10-3Pa/sμ==2.37x10-3Pa/s( )=1 則()0.14=1∴管內(nèi)側(cè)傳熱系數(shù)h1= x0.027x( )0.8( )1/3h1=0.92÷0.029x0.027x23799.320.8x4.581/3=4511.22 W/(m2·℃)管外側(cè)稀溶液的傳熱系數(shù)計(jì)當(dāng)量直徑Di= = =d2-d1其中：d1——內(nèi)管外徑；d2——外管內(nèi)徑。P——潤濕周長；Di=60-32=28mm稀溶液在管壁側(cè)的平均溫度Tm=(T2+T7)/2=(40.5+77.5)÷2=59℃通過計(jì)算T=59℃，ω=0.595的溴化鋰溶液的物性參數(shù)可知，cp=1.901x103J/(kg·℃) λ=0.89W/(m·K) μ=2.25x10-3N·sv=4qvg/πDi2=4x2.784÷(3600x3.14x(28x10-3)2)=1.26m/sRe=ρvdi/μ=1688.93x1.26x0.028÷(2.25x10-3)=26482.42屬于湍流，Pr=cpμ/λ=1901x2.25x10-3/0.89=5.34μR=2.25x10-3 Pa/s μ==2.35x10-3 ( )=1 則( )0.14=121

ρ=1688.93G/m3∴管外側(cè)傳熱系數(shù)h2= x0.027x( )0.8( )1/3=0.89÷0.028x0.027x26482.420.8x5.341/3=5181.74 W/(m2·℃)=0.05÷398=1.26x10-4(m2·℃)/Wi=1.0x10-4W/(2·℃)計(jì)算公式Kex=Kex= =1560.90 W/(m2·℃)Fex==84.36÷[1.5609x((98-40.5)-0.35x(77.5-40.5)-0.65x(98-55.5))]=3.19 m2換熱管有效長度：L= =3.19÷(3.14x0.032）=6.217m采用多程的形式，單程長度為1m。發(fā)生器的選取104.78液的流通管道等，與冷凝器吸收器緊密相連。通過查詢網(wǎng)頁[12]，可選擇其200920096002的小型溴化鋰吸收式制冷機(jī)發(fā)生器。21在其流動(dòng)更加通暢，有利于提高換熱效率。22圖4小型溴化鋰吸收式制冷機(jī)發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖其他元件的選取節(jié)流元件的選擇如果單純的選擇節(jié)流裝置的話，由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置多種選擇，此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我選用毛細(xì)管作為系統(tǒng)的節(jié)流元件，因?yàn)槊?xì)管一般用在家用電冰箱、小型冷庫和家用空調(diào)機(jī)這類中小型制冷裝置中。毛細(xì)管在制冷系統(tǒng)中可以起到多種節(jié)流降壓作用，其沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，工作無噪音。因此我所設(shè)計(jì)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)也選用毛細(xì)管作為系統(tǒng)的節(jié)流元件。根據(jù)網(wǎng)頁[13]查詢可知，毛細(xì)管直徑一般為0.5~2mm左右，長度在1~4m左右。相關(guān)實(shí)表明，在同樣工況和流量條件下，毛細(xì)管的長度與內(nèi)徑的關(guān)系為=( 一般空調(diào)毛細(xì)管的尺寸為內(nèi)徑1.42mm、長度450mm，材料為紫銅管。連接管道的選擇水蒸汽在蒸發(fā)器和吸收器之間的流動(dòng)需要壓差作為驅(qū)動(dòng)力來推動(dòng)進(jìn)行，但壓差不宜過大，且是蒸發(fā)器的壓力要略大于吸收器這端的壓力，這樣才能把水蒸汽壓進(jìn)吸收器中，而為了保證壓差的存在，在蒸發(fā)器與吸收器之間的連接管道應(yīng)選擇管徑大一點(diǎn)的管道，亦或者把蒸發(fā)器和吸收器兩個(gè)設(shè)備放的近一些。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用管徑為50mm的粗管道，以保證蒸發(fā)器與吸收器間的壓差。各類泵的選擇①系統(tǒng)中的冷媒水用的是空調(diào)的回水，而冷卻水均來自自來水，可以通過流量計(jì)來控制流量的大小。②各個(gè)溶液泵的選型都是根據(jù)它的流量大小來選擇的，像冷卻水泵的流量比較大，吸收器和冷凝器所需的冷卻水是串聯(lián)走同一管道，在網(wǎng)站[14]查詢后可選用大流量調(diào)速微型水泵W36S,其流量為1.3L/min。③因?yàn)榘l(fā)生器要保持真空環(huán)境以降低水的沸點(diǎn)，因此需要真空泵，在網(wǎng)站[14]查詢后可選用型號(hào)為WUY280的調(diào)速微型自吸水真空泵其平均流量為0.4L/min。23總結(jié)上述為本制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，在實(shí)際制作時(shí)會(huì)參考上面設(shè)計(jì)過程的理論計(jì)算數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果作為基礎(chǔ)，在各個(gè)設(shè)備的元件選取時(shí)，也會(huì)借鑒一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。但在實(shí)際的制作中，還是會(huì)有許多細(xì)節(jié)問題，比如該制冷系統(tǒng)的氣密性要求很高，在制作連接時(shí)要十分注意，還要注意不同材料元件之間的連接密封。而換熱管采用螺旋型式排管感覺會(huì)增大流體流動(dòng)時(shí)與壁面的阻力損失，制作也有一定的難度。不過總的來說，以上的涉及計(jì)算過程可以保證在所給定的參數(shù)條件下，制取出所需溫度的低溫水，滿足需求。圖5溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖制冷系統(tǒng)的性能分析和傳熱效率的提高方法相關(guān)分析性能影響因素分析溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的性能，通常是看機(jī)組的一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，像是制冷量、熱力系數(shù)、蒸汽單耗等，而影響這些指標(biāo)的外界條件因素主要有溶液循環(huán)量、加熱蒸汽壓力、冷卻水和冷媒水的溫度及流量、壁面的污垢情況和不凝性氣體等，具體分析如下：24PAGEPAGE29溶液循環(huán)量溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的制冷量可表示為Q0=q0G0(ωr-ωa)/ωr其中：q0——每kg冷劑水的制冷量G0——溶液循環(huán)量(ωr-ωa)——放氣范圍ωr——濃溶液的濃度ωa——稀溶液的濃度q0溶液循環(huán)量必須成正比時(shí)，才能維持發(fā)生器的放氣范圍穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)，而只有在溶液循環(huán)量調(diào)整的合理時(shí)，制冷機(jī)才能實(shí)現(xiàn)安全又經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。如果調(diào)整不合理，像當(dāng)循環(huán)量過大的時(shí)候，如果發(fā)生器的傳熱面負(fù)擔(dān)不了的話，發(fā)生器中水蒸汽的產(chǎn)率會(huì)降低，放氣范圍也會(huì)縮小，想要制取相同的制冷量所需要消耗的加熱蒸汽更多，會(huì)導(dǎo)致制冷機(jī)的熱力系數(shù)下降，其經(jīng)濟(jì)性和效率也會(huì)降低。若循環(huán)量過小，結(jié)果相反，溶液濃度會(huì)增大，當(dāng)濃度超過該溫度下的結(jié)晶線時(shí)，溶液會(huì)有晶體產(chǎn)生，會(huì)嚴(yán)重影響吸收器的吸收效果和蒸發(fā)器的制冷效果。可見制冷機(jī)的制冷量受溶液循環(huán)量的影響是很大的，必須要合理調(diào)試才能達(dá)到理想的制冷效果。加熱蒸汽壓力其他條件參數(shù)不變時(shí)，系統(tǒng)的制冷量會(huì)隨著加熱蒸汽的改變而發(fā)生變化，當(dāng)加熱蒸汽壓力降低時(shí)，制冷量會(huì)減少，因?yàn)閴毫档偷脑挵l(fā)生器的溶液溫度也會(huì)降低，則加熱后形成的濃溶液濃度降低從而影響吸收器的吸收能力。且隨著濃度差的減小，在制取相同的制冷量時(shí)需要更多的溶液循環(huán)搬運(yùn)，所需要消耗的加熱蒸汽量也更多，導(dǎo)致其熱力系數(shù)降低、溶液循環(huán)倍率提高。冷卻水和冷媒水的溫度和流量對于冷卻水來說，冷卻水的流量和溫度的都變化會(huì)影響系統(tǒng)的制冷效果，且兩者對系統(tǒng)制冷量的影響類似。如果降低冷卻水進(jìn)口溫度，冷凝壓力也會(huì)跟著降低。而當(dāng)冷凝壓力降低時(shí)，發(fā)生器加熱產(chǎn)生的水蒸氣會(huì)增多，溶液水分減少而質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，放氣范圍也就變大了，最后系統(tǒng)的制冷量和熱力系數(shù)也就增大了。而當(dāng)吸收壓力降低時(shí)，會(huì)加強(qiáng)吸收器的吸收效果，增大制冷量。對冷媒水來說，影響系統(tǒng)制冷量的主要因素是冷媒水的溫度而冷媒水流量對系統(tǒng)制冷量的影響比較小。當(dāng)冷媒水的出口溫度升高時(shí)，會(huì)直接影響機(jī)組的制冷效果，同時(shí)蒸發(fā)壓力也會(huì)增大，蒸發(fā)器與吸收器間的壓差也增大，水蒸氣進(jìn)入吸收器的驅(qū)動(dòng)力增大，吸收器的吸收能力也能相應(yīng)增強(qiáng)。而吸收更多的水蒸汽也使稀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所降低，溶液的濃度差增大，導(dǎo)致溶液循環(huán)倍率降低，在相同的循環(huán)倍率下，機(jī)組的制冷量增大，熱力系數(shù)也會(huì)增大。傳熱面污垢機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后，難免壁面上會(huì)出現(xiàn)一層污垢，它會(huì)增加壁面的傳熱熱溶液的循環(huán)倍率也就增大了，因此制冷量會(huì)減少。不凝性氣體不凝性氣體的存在對機(jī)組的性能影響非常明顯，它的存在會(huì)降低溶液吸收水蒸氣的量，影響水蒸氣進(jìn)入吸收器使得機(jī)組的效率大大降低，制冷量也跟著大幅度減少。而不凝性氣體指的是在機(jī)組工作的條件范圍內(nèi)，不會(huì)隨著機(jī)組內(nèi)介質(zhì)的工作流動(dòng)而被冷凝也不會(huì)被吸收劑吸收的氣體。效率分析COPCOP的效率評價(jià)指標(biāo)是熱力系數(shù)，即吸收式制冷所制取的冷量與驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的熱量的比值。因而溴化鋰吸收式制冷機(jī)組與別的種類的制冷機(jī)組比較起來有些困難，一般用一次耗能的分析方法來進(jìn)行比較。通過比較可以得出：溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的1.9~31.5~3倍。但隨著機(jī)組的長時(shí)間運(yùn)行，其性能系數(shù)會(huì)下降。有研究實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溴化鋰機(jī)組運(yùn)行超過三年時(shí)，會(huì)衰減百分之二十以上的冷量，并且它的熱力系數(shù)也會(huì)低于電動(dòng)壓縮式制冷機(jī)組。污染分析溴化鋰吸收式制冷機(jī)組雖然不用氟氯烴作為工質(zhì)，但在它運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和二氧化硫等有害氣體會(huì)污染環(huán)境。通過實(shí)驗(yàn)對比可知，二氧化碳是形成溫室效應(yīng)的主要原因在二氧化碳排放量上面，溴化鋰機(jī)組是電動(dòng)壓縮式機(jī)組的1.5~3倍；而二氧化硫會(huì)形成酸雨，是目前大氣污染比較嚴(yán)重的有害氣體，在二氧化硫的排放量上，溴化鋰機(jī)組也是其他電動(dòng)式機(jī)組的3倍左右。因此要做好尾氣的處理工作，溴化鋰吸收式制冷機(jī)組才能用更好的發(fā)展前景。提高換熱器的傳熱效率的方法定期清洗和維護(hù)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組在工作時(shí)，工質(zhì)在管道內(nèi)不斷流動(dòng)，容易形成水垢，而水垢會(huì)增加壁面的傳熱熱阻，降低換熱器的傳熱效率，因此要盡可能防止水垢的產(chǎn)生，對壁面做好清理工作。而再好的性能再高的換熱器如果沒有得到好的運(yùn)行維護(hù)，也達(dá)不到很好的傳熱效果，其傳熱效率也不會(huì)很高。像是冷卻水的水質(zhì)，如果水質(zhì)不好，在管道中流動(dòng)時(shí)更容易產(chǎn)生水垢，要時(shí)常清洗十分麻煩。采用高效換熱管換熱器的換熱效果與換熱管的性能直接相關(guān)，采用高效換熱管在相同的環(huán)境條件下，相對于一般的平滑管來說，其管內(nèi)外可以進(jìn)行更多的熱量交換，可以提高換熱效率，在需要交換相同熱量時(shí)，高效換熱管所需的換熱面積更小，這樣可以減小換熱器的外形尺寸，從而減少散熱損失。結(jié)論在如今，隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，但也帶來了一些問題，像是環(huán)境問題、資源問題等等。人們的環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)，對生活環(huán)境的要求也越來越高，對各類產(chǎn)品的要求也越來越高。在制冷產(chǎn)品方面，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)氟氯烴對我們生存環(huán)境的危害后，為了在不危害環(huán)境的情況下繼續(xù)享受生活，人們開始積極尋求解決方案。在近些年開始出現(xiàn)的在夏季用電高峰期時(shí)存在的用電緊張的問題CFC制冷方法，可以滿足人們在日常生活中對冷量的需求，也可以在夏季緩解用電緊張的問題，這也讓溴化鋰制冷機(jī)組越來越受到人們的重視。本文主要是根據(jù)溴化鋰吸收式制冷的工作原理，對溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、選型、分析和優(yōu)化，詳細(xì)敘述了設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)思路、計(jì)算方法及結(jié)也在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)自己的不少問題，希望能夠以此為戒。以上是我本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程和研究的全部內(nèi)容，目前溴化鋰吸收式制冷機(jī)組已經(jīng)能夠占據(jù)一部分市場，廣泛用于制冷機(jī)、空調(diào)、汽車等行業(yè)。特別是現(xiàn)在我國多地出現(xiàn)缺電問題，使用電動(dòng)式空調(diào)會(huì)受到供電的限制后，溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的研究0的冷水、效率也比不上電動(dòng)式制冷機(jī)組等等，需要繼續(xù)更加深入的研究和開發(fā)。參考文獻(xiàn).[M]..[M]..[M]..[M].高等教育出版社，2001..[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1999.25-37..[M].河南化工，2004(11).71~72..[J].制冷學(xué)報(bào)，2002(1)..[J].新聞世界，2011(5)..[J].湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,22(3).[J].[11].[J].大連大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(4).[12]/offer/555950309246.html?spm=a261b.123094513e96WzdMPW/view/3beba37dc9d376eeaeaad1f34693daef5ff7130f.html/W36.htm附錄文獻(xiàn)翻譯原文ModelbasedexperimentalperformanceanalysisofamicroscaleLiBr-H2Odrivendouble-effectabsorptionChillerH.Yin,M.QuD.H.ArcherAbstract:Thisworkpresentsacomprehensivechillermodelbasedonthescientificfundamentalsandengineeringprinciplesadaptedtothedesignofachillerandtotheanalysisofextensive,detailedtestdata.Thechillerstudiedisa16kW(4.6refrigeranttons)LiBr-H2Odouble-effectabsorptionchiller,whichhasbeeninstalledandtestedinaMicroBuildingCoolingHeatingandPower(BCHP)systematCarnegieMellonUniversity.Thedevelopedsteady-statecomputationalperformancemodelforthechillerhasbeenrefinedbymeasureddatafromabsorptionchillertestsundervariousconditions,andusedtoanalyzechillerperformanceandtoimprovethechillerdesign.Keywords:Absorptionchiller;Doubleeffect;LiBr-H2O;Coefficientofperformance;HeattransfercoefficientIntroductionCombinedheatingandpower(CHP)systemsproduceelectricalenergyonsiteandrecoversrejectedheatforusefulpurposeslikespaceheatingandcooling.Comparedwithconventionalpowerplants,CHPsystemscouldimproveoverallenergyefficiencyfrom30%to70%ormore.AnabsorptionchillerisoneofimportantdevicesinCHPsystem.Itisamachine,principallydrivenbyheat,whichcouldbefromdirectfiringofnaturalgasorotherfuelorrecoveredheatfrompowergenerationorindustrialprocesses,etc.,toproducechilledwaterforspaceandventilationair-cooling.CHPhasprovenitseffectivenessinlarge-scaleindustrialplants,hospitals,universitycampuses,andurbandistrictenergysystems.However,uptodate,microscaleCHPsystemswithpowergenerationcapacitiesbelow500kWstillstayatresearchstage.ToexplorethetechnicalfeasibilityofCHPtechnologiesatmicroscale,aMicroCHPenergysupplysystemhasbeendesignedfortheIntelligentWorkplace(IW),a6500ftofficeatCarnegieMellonUniversity,toprovidepower,cooling,heating,andventilation.Asthefirststageinrealizingthisoverallsystem,a16kWsteamfiredwater-LiBr(LiB-H2O)double-effectabsorptionchillerwasinstalledwithitsauxiliarysteamandchilled-watersupply,andtestloadsystems.Thischiller,providedbyBroadCo.,isthesmallestchilleravailableintheexistingmarket.Absorptionchillerswerequitefrequentlyusedintheearlyyearsofthiscentury.Since1945,LiBeH2Oabsorptionchillershaveachievedwidespreaduse.Thistrendreacheditspeakinthe1960s,andthendiminishedinthelate1970swiththedevelopmentofcheapandreliablecompressorandelectricalmotors.Thetechnologyhasrecentlyrevivedinbecausetherapidlyincreasingelectricitydemandhaslimitedtheapplicationofelectricallydrivenvaporcompressionchillers.Today,LiBeH2OabsorptionchillertechnologyisreturningtotheUnitedStateswiththeincreasingapplicationofCHPsystems.In the past decades, computer models have been developed to investigate theperformanceofvariousLiB-H2Oabsorptionchillercycles.Amongthesemodels,some[1,3]aresystemspecificforparticularmachines,flowconfigurations,andworkingmaterials.Theothers[4,9,10]aregenerictohandlevariouspotentialabsorptioncycleswithonemodularizedmodel.Thesystemspecificmodelsareperformancemodelsaimedatmodelingaspecificdesignandinvestigatingitsperformanceundervariousoperationconditions;themodelsareaimedatexploringnovelabsorptioncyclesandevaluatingtheirperformanceundervariousboundaryconditions.Theadvantageofsystemspecificorperformancemodelsisthatthemodel simulatesthe configuration of absorptionchiller systemsindetail.Thermodynamiccycle,heat,andmasstransfercharacteristiccanbeinvestigatedonthebasisofthephysicaldetailsofthechiller.Inmostcasesasimplifiedapproachisadoptedtosolvethemodels,suchasaspecifiedheattransfercoefficientofspecificchillercomponentsprovidedbythemanufacturer.Agenericmodelisnormallydevelopedonthebasisofthethermodynamictheorytoinvestigatetheperformanceofdifferentabsorptioncyclesandworkingfluids.Thistypeofmodelisusedintheconceptualdesignofanabsorptionmachine.Itcanbeusedeffectivelytopredicttheperformanceofdifferentdesignconfigurations,butbecauseofitsgenericcharacteristics,itisdifficulttoinvestigatethedetailsofthephysicalconfigurationofthechilleranditscomponents.Beyondabsorptioncyclesimulations,modelingefforts[2,6-8,11]focusmainlyonchillercomponentdesign. Numerousmodelingstudiesandexperimentaleffortshavebeenmadeoncombinedheatandmasstransfer,workingfluidadditives,noncondensablegasmeasures,andotherfeaturesofabsorptionchillers.Onthebasisoftheexperiments,someempiricalcorrelationsforcombinedheatandmasstransferhavebeenproposedforseveraltypicalabsorberconfigurationsandworkingfluids.However,theexistingsimulationmodelsofabsorptionchillersfocusonrelativelylarge-scaleinstallationsforcommercialbuildingsorfordistrictenergycenters.Noneofthestudiesconsidermicroscaleabsorptionchillerswithacoolingcapacitylessthan17 kW for residential or light commercial applications. There are, theoretically, nodistinctionsbetweenthelarge-scaleandthemicroscaleabsorptionchillersintermsofscientificandengineeringprinciples,butthedesigncriteriaandoperatingconditionsformicroscaleabsorptionchillersaredifferentfromthoseforthelargecapacitychillers.Secondly,atpresent,nearlyallperformancemodelsofabsorptionchillershavebeennumericalsimulationswithoutsignificantexperimentalvalidationunderdesignandoff-designconditions.Thirdly,themodelvalidationmethodhasbeensimplifiedinthestudies.ThedeviationsbetweentheexperimentalandtheperformancesimulationresultsfortheCOPandthecoolingcapacityatasinglegivenoperationalconditionareusedtojudgetheoverallqualityofthemodel.Thisworkpresentsanexperimentalverifiedmathematicmodelatvariousoperationalconditionsandperformanceanalysesofa16kWdouble-effectabsorptionchillerinstalledatCarnegieMellonUniversityinPittsburgh.Fig.1.Schematicdiagramoftheabsorptionchiller .A