吸收式制冷原理二

4.3二元溶液焓-濃度（h-）圖吸收式制冷循環(huán)與蒸氣壓縮式制冷循環(huán)一樣，常通過焓差來進(jìn)行熱力計(jì)算，故吸收式制冷循環(huán)常常計(jì)算二元溶液的焓差。如以溴化鋰－水作工質(zhì)對的吸收式制冷機(jī)，在產(chǎn)生水蒸汽過程中，需加入熱量；在吸收蒸氣過程中，需放出熱量。由于這些過程都是在等壓下進(jìn)行，故加入或放出的熱量可用焓差來計(jì)算求得，因此繪制二元溶液的h-圖非常重要。第27講吸收式制冷原理（3）吸收式制冷機(jī)中，常計(jì)算溶液的焓差，例如：以溴化鋰一水作工質(zhì)的吸收式制冷機(jī)，在蒸氣產(chǎn)生過程中，需加入熱量，在吸收過程中，要放出熱量，由于這些過程在等壓下進(jìn)行，加入或放出的熱量可用焓差求得，因此建立起兩組分體系的h-圖，是十分有用的。

當(dāng)物質(zhì)等溫混合會產(chǎn)生熱效應(yīng)?；旌虾笪镔|(zhì)的焓值等于混合前各純組分的焓與混合時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)的和。對于用兩組成分等溫混合后的理想溶液，混合時(shí)的熱效應(yīng)為零，故理想溶液在h-圖上的等溫線為直線，對于實(shí)際溶液，混合過程往往為放熱過程，混合熱為負(fù)的值，故等溫線是一條下凹的曲線。改變溫度，和混合熱將同時(shí)改變，等溫線的位置也相應(yīng)的改變，從而形成一組不同溫度下的曲線。

4.3.1二元溶液的h-圖4.3.1h-圖上的等溫線下圖是壓力不變、溫度發(fā)生變化時(shí)，在圖上畫出的一組等溫線。因?yàn)闅怏w混合時(shí)，混合熱近似為零，故圖上的等溫線近似于直線。對于液態(tài)溶液，混合熱不等于零，故等溫線為一組曲線。改變壓力時(shí)，因氣體組分的焓值隨著壓力的變化而發(fā)生變化，混合氣體的等溫線將相應(yīng)地發(fā)生變化，形成一組新的等溫線；液體組分的焓值也隨壓力變化，但變化很小，因此壓力改變時(shí)，液體的等溫線幾乎不變，可用一組等溫飽和線表示。改變溫度，可在t-圖上的得到另外兩個(gè)點(diǎn)，同時(shí)在h-圖上得到相應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)。將h-圖上許多等壓飽和液態(tài)點(diǎn)相連，就可得到h-圖上的等壓飽和液線。同理，可畫出等壓飽和氣線。從b點(diǎn)出發(fā)的垂線與h-圖上的氣態(tài)等溫線交于d點(diǎn)，d點(diǎn)是h-圖上等壓飽和氣線上的一個(gè)點(diǎn)，它與圖上的b點(diǎn)相對應(yīng)。圖上，也可以從圖上的等壓線和圖上的等溫線聯(lián)合求得。等壓飽和線包括等壓飽和液線和等壓飽和氣線。可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫在在圖上作溫度線，與等壓飽和液線交于a點(diǎn)，與等壓飽和氣線交于b點(diǎn)。從a，b兩點(diǎn)向下作垂線，由a點(diǎn)出發(fā)的垂線與h-圖上的液線等溫線T1交于c點(diǎn)，因?yàn)閏點(diǎn)的溫度、壓力和濃度與a點(diǎn)相同，故c點(diǎn)是h-圖上等壓飽和液線上的一個(gè)點(diǎn)，它與圖上的a點(diǎn)相對應(yīng)。4.3.1.2圖上的等壓飽和線

改變壓力，將改變t-圖上的等壓飽和液線和等壓飽和氣線的位置，從而改變h-圖上等壓飽和液線和等壓飽和氣線的位置。在h-

圖上有以下等參數(shù)曲線：

1）一組液體等溫線2）若干組氣體等溫線3）一組等壓飽和氣線4）一組等壓飽和液線4.3.2NH3－H2O溶液的圖氨水吸收式制冷循環(huán)以氨為制冷劑，氨水溶液為吸收劑。由于氨與水在相同壓力下汽化溫度比較接近（例如在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，兩者的沸點(diǎn)僅差133.4℃）因而對氨水溶液加熱時(shí)，所產(chǎn)生的蒸氣中含有較多的水分，影響到整個(gè)裝置的經(jīng)濟(jì)性。為此，系統(tǒng)需采用精餾的方法，在精餾塔內(nèi)提高氨蒸氣的濃度。氨水吸收式制冷循環(huán)采用蒸氣或熱水作為熱源，有利于廢熱的綜合利用，特別適合于化工、冶金和輕工業(yè)中的制冷設(shè)備。右圖是氨-水溶液的示意圖。圖的下半部分為液態(tài)區(qū)，給出了不同壓力下的等壓飽和液線和不同溫度下的液體等溫線。圖上的每個(gè)點(diǎn)代表著一個(gè)狀態(tài)點(diǎn)。如圖上A點(diǎn)表示溫度為、壓力為的飽和液態(tài)點(diǎn)，它對應(yīng)的焓值和濃度可以在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上讀取。飽和氣線與飽和液線之間的區(qū)域是濕蒸氣區(qū)，該趨于內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的濃度及焓都可以直接從h縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上查的，該區(qū)域內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的溫度由飽和氣線和飽和液線所決定。圖上半部分為氣態(tài)區(qū)，圖上只畫出了等壓飽和氣線，沒有畫出等溫線。為求溫度，在圖上給出了的一組平衡輔助線，利用輔助線求出等壓飽和氣線上各點(diǎn)的溫度。以上圖上的A點(diǎn)為例，在A點(diǎn)向上作垂線，與相應(yīng)的壓力輔助線交于B點(diǎn)，B點(diǎn)就是與A點(diǎn)相對應(yīng)的飽和蒸氣點(diǎn)，它們的壓力、溫度相同，即A點(diǎn)和C點(diǎn)的壓力均為，溫度均為。若根據(jù)數(shù)值，在氨的飽和蒸氣性質(zhì)表上查到它的飽和蒸氣的焓值，再在圖上的＝1縱坐標(biāo)上找到該焓值的狀態(tài)點(diǎn)（注意比焓的基準(zhǔn)是否一致），該點(diǎn)與C點(diǎn)相連，則連線即為氣相區(qū)中壓力為、溫度為的等溫線。因?yàn)闅庀鄥^(qū)只有水蒸汽，水蒸汽的狀態(tài)點(diǎn)都處于的縱坐標(biāo)上，為了找到于溶液相對應(yīng)的水蒸汽狀態(tài)，在圖的氣相區(qū)畫出一組輔助等壓線。如想找到與A點(diǎn)相平衡的水蒸汽狀態(tài)，可從A點(diǎn)向上作垂直線，與相應(yīng)的壓力線相交于B點(diǎn)，從B點(diǎn)作水平線，與的縱坐標(biāo)交于C點(diǎn)，C點(diǎn)即為所求的A點(diǎn)相平衡的水蒸汽的點(diǎn)。溴化鋰溶液的圖是進(jìn)行溴化鋰吸收式制冷循環(huán)進(jìn)行的理論分析、熱力計(jì)算以及進(jìn)行運(yùn)行工況分析的主要線圖。溴化鋰－水溶液的圖分為兩部分：下半部分為飽和溶液的曲線，由等溫線簇和等壓線簇組成網(wǎng)絡(luò)線；圖的上半部分為與溶液相平衡的等壓水蒸汽輔助曲線，只有等壓線簇。例已知飽和溴化鋰水溶液A點(diǎn)的壓力為0.77kPa，溫度為42℃。求：（1）A點(diǎn)的濃度和比焓值（2）將狀態(tài)點(diǎn)A的溴化鋰溶液在等濃度下加熱，求出壓力為9.59kPa時(shí)飽和溶液B狀態(tài)點(diǎn)的溫度和比焓值及所吸收的熱量；（3）將狀態(tài)點(diǎn)B的溶液，在壓力為9.59kPa的等壓條件下加熱，過程終止時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64％，求此時(shí)溶液的溫度、比焓值和與過程終止時(shí)相對應(yīng)的水蒸汽比焓值；（4）狀態(tài)點(diǎn)B的溶液在壓力為9.59kPa的等壓下加熱產(chǎn)生水蒸汽所需要的熱量。解：（1）如圖中虛線所示。先在圖的液態(tài)部分找到5.8mmHg（0.77kPa）的等壓線，與42℃等溫線的交點(diǎn)A，由A點(diǎn)的橫坐標(biāo)查得溴化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝60％，比焓值為＝66.8kcal/kg。若外界向狀態(tài)點(diǎn)A的飽和溶液加入熱量，則溶液溫度升高，開始產(chǎn)生水蒸汽，壓力也增大。當(dāng)蒸汽壓力增大至9.59kPa，體系處于新的狀態(tài)平衡，溶液又達(dá)到飽和狀態(tài)。在圖中，由＝60％的等濃度線與壓力為9.59kPa的等壓線相交于點(diǎn)B，則可查得＝91.8℃，＝89.28kcal/kg。溴化鋰溶液的圖的示意圖——壓力--------溫度（3）狀態(tài)點(diǎn)B的飽和溶液，在等壓下加熱，溶液中的水分被蒸發(fā)出來，溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都相應(yīng)增大。在圖中，由等壓線9.59kPa與64％的濃度線相交于點(diǎn)C，即過程終止時(shí)溶液的狀態(tài)為點(diǎn)C。查得＝100.8℃，＝93.5kcal/kg。由濃度為64％與壓力為9.59kPa的氣相等壓線相交于點(diǎn)C′，可查得與過程終止時(shí)相對應(yīng)的蒸汽比焓值＝742.4kcal/kg對于1kg的溶液，加熱的熱量為89.28－66.8＝22.48（kcal/kg）。（4）假定產(chǎn)生1kg水蒸汽需akg溴化鋰溶液。由于蒸發(fā)過程中，溴化鋰的量不變，故下式成立：所需的熱量為：=（93.5-89.28）×16+742.4-93