氨水制冷及冰蓄冷教学课件.ppt

1、第一节第一节 氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机第二节扩散吸收式制冷第二节扩散吸收式制冷第三节空调用蓄冷技术第三节空调用蓄冷技术1 制 冷 原 理 与 技 术第一节第一节 氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机一、原理：一、原理：w 制冷原理与溴化锂吸收式制冷相同，氨制冷原理与溴化锂吸收式制冷相同，氨为制冷剂，水为吸收剂；为制冷剂，水为吸收剂；w 氨水溶液常温时能强烈地吸收氨蒸汽，氨水溶液常温时能强烈地吸收氨蒸汽，而在高温下又可以将氨蒸汽释放出来；而在高温下又可以将氨蒸汽释放出来；w 与溴化锂吸收式制冷的区别：与溴化锂吸收式制冷的区别：发生器发生出来的氨蒸汽会含有较多的发生器发生出来的氨蒸汽会含有较多

2、的水份，因此必须设置精馏装置；水份，因此必须设置精馏装置；氨作制冷剂制取氨作制冷剂制取0以下的低温。以下的低温。2 制 冷 原 理 与 技 术二、氨水溶液的性质二、氨水溶液的性质1、氨与水能以任意比例完全互溶；、氨与水能以任意比例完全互溶；2、氨水溶液对有色金属有腐蚀作用（磷、氨水溶液对有色金属有腐蚀作用（磷青铜除外），因此青铜除外），因此氨水系统禁用铜氨水系统禁用铜及铜合金；及铜合金；3、密度随浓度增大、密度随浓度增大而减小；而减小；3 制 冷 原 理 与 技 术4、比热变化见下图：、比热变化见下图：4 制 冷 原 理 与 技 术5、导热率变化见下图：、导热率变化见下图：5 制 冷 原 理

3、与 技 术6、粘度变化见下图：、粘度变化见下图：6 制 冷 原 理 与 技 术三、氨水焓浓图三、氨水焓浓图上半部分为气态上半部分为气态区，下半部分为液态区，下半部分为液态区，中间是湿蒸汽区，区，中间是湿蒸汽区，为了求的温度，给为了求的温度，给出了一组辅助线；出了一组辅助线；7 制 冷 原 理 与 技 术三、精馏原理三、精馏原理1、T2温度时温度时A组分：在液组分：在液相摩尔分数相摩尔分数x2，汽相分数，汽相分数y2；2、T1温度时温度时A组分：在液组分：在液相摩尔分数相摩尔分数x1，汽相分数，汽相分数y1，有，有y1y2；3、将、将T2温度下的饱和蒸汽温度下的饱和蒸汽引出冷凝，会使得冷凝液引出

4、冷凝，会使得冷凝液A组分含量大于组分含量大于T1温度下的温度下的饱和溶液中饱和溶液中A组分含量；组分含量；4、反之，将、反之，将T1温度下的液温度下的液加热至加热至T2温度，蒸汽中的温度，蒸汽中的B组分含量会从（组分含量会从（1y1）增加到（）增加到（1y2）。）。8 制 冷 原 理 与 技 术9 制 冷 原 理 与 技 术5、设原始溶液中，、设原始溶液中，A组分摩尔分数为组分摩尔分数为x，当温度，当温度为为T4时达到饱和，此时时达到饱和，此时A组分在液相中摩尔组分在液相中摩尔组分组分x4，汽相组分，汽相组分y4；6、将引出汽加以冷却，温度为、将引出汽加以冷却，温度为T3、T2、T1时，时，汽

5、相中汽相中A组分比例升高为组分比例升高为y3，y2、y1；（温度温度越低，易挥发组分因其沸点低比例越高越低，易挥发组分因其沸点低比例越高）7、将引出的液体加热，温度为、将引出的液体加热，温度为T5、T6时，液时，液相中相中A组分比例降低为组分比例降低为x5、x6，伴随着，伴随着A组份组份降低必然是降低必然是B组分比例的升高。组分比例的升高。8、经过反复蒸发和冷凝，使蒸汽沿汽相线下降，、经过反复蒸发和冷凝，使蒸汽沿汽相线下降，最后得到很纯的最后得到很纯的A组分，使液体沿液相线上升，组分，使液体沿液相线上升，最后得到很纯的最后得到很纯的B组分，这就是精馏的实质。组分，这就是精馏的实质。10 制 冷

6、 原 理 与 技 术四、精馏装置四、精馏装置精馏操作是在精馏塔内完精馏操作是在精馏塔内完成的，精馏塔是直立圆形塔体；成的，精馏塔是直立圆形塔体；塔内装一层层的塔板或填料；塔内装一层层的塔板或填料；塔板上有许多小孔，下层塔板塔板上有许多小孔，下层塔板蒸汽可以通过塔板小孔上升，而蒸汽可以通过塔板小孔上升，而本层液体可以通过小孔下降到下本层液体可以通过小孔下降到下层。层。通常液体会通过塔体中间某通常液体会通过塔体中间某一适当位置进入塔体，将进料一适当位置进入塔体，将进料层板称为层板称为加料板加料板，加料板以上，加料板以上塔断称为塔断称为精馏段精馏段，加料板以下，加料板以下塔断称为塔断称为提馏段提馏段

7、。11 制 冷 原 理 与 技 术12 制 冷 原 理 与 技 术五、单级氨水吸收式制冷循环五、单级氨水吸收式制冷循环1、精馏装置：将精馏装置中的全凝器和再沸器、精馏装置：将精馏装置中的全凝器和再沸器和塔体做成一体，构成精馏塔，并且由和塔体做成一体，构成精馏塔，并且由发生发生器器取代取代再沸器再沸器，并将全凝器叫做，并将全凝器叫做回流冷凝器回流冷凝器。2、精馏流程：、精馏流程：浓溶液由提馏段浓溶液由提馏段b进入精馏塔，与精馏进入精馏塔，与精馏段段c流下的溶液一起沿提馏段流至发生器流下的溶液一起沿提馏段流至发生器a，在此过程中与从发生器蒸发出来的蒸汽进行在此过程中与从发生器蒸发出来的蒸汽进行热质

8、交换，使得溶液逐渐变稀，而上升的蒸热质交换，使得溶液逐渐变稀，而上升的蒸汽浓度逐渐变浓。汽浓度逐渐变浓。产生的氨气继续上升到精馏段产生的氨气继续上升到精馏段c，与来，与来自回流冷凝器自回流冷凝器d的回流液进行热质交换，浓度的回流液进行热质交换，浓度进一步提高，同时回流液浓度逐渐降低。进一步提高，同时回流液浓度逐渐降低。13 制 冷 原 理 与 技 术14 制 冷 原 理 与 技 术3、制冷循环及在焓浓图表示、制冷循环及在焓浓图表示发生、精馏过程：1a点：进入精馏塔的初始状态点，处于过点：进入精馏塔的初始状态点，处于过冷状态；冷状态；1点：溶液在塔内被加热达到的饱和状态点：溶液在塔内被加热达到的

9、饱和状态点；点；2点：发生终了的稀溶液状态点；点：发生终了的稀溶液状态点；1”点：与溶液饱和状态点点：与溶液饱和状态点1相平衡的汽相相平衡的汽相状态点；状态点；5点：塔顶排出的蒸汽状态点。点：塔顶排出的蒸汽状态点。1”5表示蒸汽在精馏段进一步提纯的过程。表示蒸汽在精馏段进一步提纯的过程。15 制 冷 原 理 与 技 术冷凝和节流过程：6点：从塔顶排出的蒸汽（点：从塔顶排出的蒸汽（5点）在等压点）在等压等浓度下冷凝成液体等浓度下冷凝成液体6点；点；7点：液氨经节流压力下降，形成处于蒸点：液氨经节流压力下降，形成处于蒸发压力下的湿蒸汽发压力下的湿蒸汽7点；其液相点点；其液相点7和汽和汽相点相点7可

10、以采用三角形试凑法得到。可以采用三角形试凑法得到。（6、7两点焓浓均相等，位置不变两点焓浓均相等，位置不变）蒸发过程：8 8点：点：蒸发器蒸发出来的氨状态点蒸发器蒸发出来的氨状态点8（可（可能是湿蒸汽、饱和蒸汽甚至是过热蒸汽，能是湿蒸汽、饱和蒸汽甚至是过热蒸汽，取决于被冷却物体的需求温度），蒸发取决于被冷却物体的需求温度），蒸发过程浓度不变。若过程浓度不变。若8点为湿蒸汽，其汽点为湿蒸汽，其汽相点和液相点分别为相点和液相点分别为8和和8。16 制 冷 原 理 与 技 术17 制 冷 原 理 与 技 术吸收过程：3点：稀溶液状态点；点：稀溶液状态点；4点：吸收完成后的浓溶液状态点；点：吸收完成后

11、的浓溶液状态点；34：吸收过程。：吸收过程。溶液泵输送溶液过程：系统图中系统图中4点溶液经泵做功后达到点溶液经泵做功后达到4a点，但是由点，但是由于焓差很小，焓浓图中认为两点重合。于焓差很小，焓浓图中认为两点重合。溶液热交换过程：22a：稀溶液在溶液热交换器的被冷却过程；：稀溶液在溶液热交换器的被冷却过程；4a1a：浓溶液在溶液热交换器的被加热过程。：浓溶液在溶液热交换器的被加热过程。2a点经过节流为点经过节流为3点进入吸收器，点进入吸收器，(2a与与3点重合点重合)。18 制 冷 原 理 与 技 术六、单级氨水吸收式制冷的热力计算六、单级氨水吸收式制冷的热力计算发生、精馏过程：发生、精馏过程

12、：精馏塔内物料衡算：精馏塔内物料衡算：精馏塔内热平衡：精馏塔内热平衡：发生器的热负荷：发生器的热负荷：冷凝、过冷、节流过程：冷凝、过冷、节流过程：过冷器热负荷：过冷器热负荷：蒸发过程：蒸发过程：raR(1)fwfwwg152R(1)aqfhhfhqg5221R()()aqhhf hhqk56qhhN66a8a8qhhhh08786a8a6qhhhhhh19 制 冷 原 理 与 技 术吸收过程：吸收过程：溶液泵输送溶液过程：溶液泵输送溶液过程：溶液热交换过程：溶液热交换过程：循环热力计算：循环热力计算：a48a3(1)qfhhfha8a334()qhhf hhgar23.4()fwppp4a4w

13、hhf（容液泵出口比焓）1a4a22a()(1)()f hhfhh0gkRaqqwqqq0gkRa()qqqqq忽略泵功耗0kqq20 制 冷 原 理 与 技 术第二节扩散吸收式制冷第二节扩散吸收式制冷一、系统特点：一、系统特点：循环中除了制冷剂氨、吸收剂水之外还加循环中除了制冷剂氨、吸收剂水之外还加入了扩散剂氢作为辅助工质；入了扩散剂氢作为辅助工质；整个系统处于同一压力下，利用氢气的扩散作整个系统处于同一压力下，利用氢气的扩散作用省略了节流过程，不设任何阀门；用省略了节流过程，不设任何阀门；利用热虹吸原理输送溶液，不设机械泵。利用热虹吸原理输送溶液，不设机械泵。结构简单，无任何运动机械，无噪

14、声，寿命长；结构简单，无任何运动机械，无噪声，寿命长；虽然热力系数较低，为虽然热力系数较低，为0.30.5；但可以采用余；但可以采用余热废热等多种热源，具有较好的前景。热废热等多种热源，具有较好的前景。21 制 冷 原 理 与 技 术22 制 冷 原 理 与 技 术二、扩散吸收式循环二、扩散吸收式循环发生、精馏过程：从储液器流出的浓氨水在发生、精馏过程：从储液器流出的浓氨水在溶液热交换器被加热后，通过热虹吸泵输送溶液热交换器被加热后，通过热虹吸泵输送至发生器；至发生器；溶液在发生器中被再次加热，产生的氨溶液在发生器中被再次加热，产生的氨蒸汽上升到精馏器，最后较纯的氨蒸汽进入蒸汽上升到精馏器，最

15、后较纯的氨蒸汽进入冷凝器；冷凝器；而发生中产生的稀溶液借助于发生器和而发生中产生的稀溶液借助于发生器和吸收器之间的高度差经过溶液热交换器进入吸收器之间的高度差经过溶液热交换器进入吸收器。吸收器。氨蒸汽在冷凝器依靠空气自然对流冷却冷凝。氨蒸汽在冷凝器依靠空气自然对流冷却冷凝。从冷凝器来的氨液以及一股来自吸收器的氨从冷凝器来的氨液以及一股来自吸收器的氨氢混合气体均从蒸发器上部进入，使蒸发器氢混合气体均从蒸发器上部进入，使蒸发器内充满氨氢混合物。虽然蒸发器总压等于冷内充满氨氢混合物。虽然蒸发器总压等于冷凝器压力，但是氨蒸汽的分压力减小，氨液凝器压力，但是氨蒸汽的分压力减小，氨液蒸发，实现制冷。蒸发，

16、实现制冷。23 制 冷 原 理 与 技 术从蒸发器底部流出的氨浓度很高的混合从蒸发器底部流出的氨浓度很高的混合气体经过气体热交换器进入储液器的上气体经过气体热交换器进入储液器的上部空间，然后沿着吸收器管道向上流动，部空间，然后沿着吸收器管道向上流动，其中的氨气逐渐被从上而下流动的稀溶其中的氨气逐渐被从上而下流动的稀溶液吸收，吸收热被管外自然对流空气带液吸收，吸收热被管外自然对流空气带走。走。稀溶液吸收氨气后变成浓溶液进入稀溶液吸收氨气后变成浓溶液进入储液器中。而混合气体中随着氨气量减储液器中。而混合气体中随着氨气量减小，密度逐渐减小，向上浮力加大，使小，密度逐渐减小，向上浮力加大，使得混合气体

17、流出吸收器，这股气体在气得混合气体流出吸收器，这股气体在气体热交换器中冷却后进入蒸发器。体热交换器中冷却后进入蒸发器。24 制 冷 原 理 与 技 术一、蓄冷技术概念一、蓄冷技术概念定义：将制冷机制取的冷量以显热或者潜热定义：将制冷机制取的冷量以显热或者潜热的方式予以储存，在需要的时候再将其释放的方式予以储存，在需要的时候再将其释放出来的一种技术。出来的一种技术。意义：可使空调系统的高峰用电负荷与其他意义：可使空调系统的高峰用电负荷与其他用户的高峰用电负荷错开，从而对电力负荷用户的高峰用电负荷错开，从而对电力负荷实施实施“移峰填谷移峰填谷”，缓解电力紧张局面。，缓解电力紧张局面。二、蓄冷技术分

18、类二、蓄冷技术分类按照蓄冷原理分类：显热蓄冷、潜热蓄冷和按照蓄冷原理分类：显热蓄冷、潜热蓄冷和化学蓄冷；化学蓄冷；按照持续时间分类：昼夜蓄冷、季节性蓄冷；按照持续时间分类：昼夜蓄冷、季节性蓄冷；按照蓄冷材料分类：水蓄冷、冰蓄冷和共晶按照蓄冷材料分类：水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷；盐蓄冷；按照蓄冷策略分类：分量蓄冷策略、全量蓄按照蓄冷策略分类：分量蓄冷策略、全量蓄冷策略。冷策略。第三节空调用蓄冷技术第三节空调用蓄冷技术25 制 冷 原 理 与 技 术26 制 冷 原 理 与 技 术三、水蓄冷三、水蓄冷1、定义：水蓄冷就是利用水的显热来储存冷量、定义：水蓄冷就是利用水的显热来储存冷量的，水经冷水机组

19、冷却后储存于蓄冷罐中用的，水经冷水机组冷却后储存于蓄冷罐中用于次日的冷负荷供应。于次日的冷负荷供应。2、方式：水蓄冷方式概括为四种：自然分层蓄、方式：水蓄冷方式概括为四种：自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。自然分层蓄冷：水的密度与其温度密切自然分层蓄冷：水的密度与其温度密切相关，依靠密度大的水会自然聚集在蓄相关，依靠密度大的水会自然聚集在蓄冷罐的下部，形成高密度水层。具体来冷罐的下部，形成高密度水层。具体来说，温度为说，温度为46的冷水聚集在蓄冷的冷水聚集在蓄冷罐底部，而罐底部，而1018的空调回水自然的空调回水自然聚集在蓄冷罐上部，实现

20、冷热水的自然聚集在蓄冷罐上部，实现冷热水的自然分层。分层。27 制 冷 原 理 与 技 术多罐式蓄冷：将冷水和热水分别储存在多罐式蓄冷：将冷水和热水分别储存在不同的蓄冷罐中，并保证在蓄冷和释冷不同的蓄冷罐中，并保证在蓄冷和释冷开始时有一个罐是空的。利用空罐实现开始时有一个罐是空的。利用空罐实现冷热水的分离，从而保证送至符合的冷冷热水的分离，从而保证送至符合的冷水温度不变。水温度不变。迷宫式蓄冷：采用隔板将大水槽分成许迷宫式蓄冷：采用隔板将大水槽分成许多个小单元格，按水流设计路线依次流多个小单元格，按水流设计路线依次流过每个单元格。在蓄冷和释冷过程中，过每个单元格。在蓄冷和释冷过程中，水交替地从

21、顶部或底部进入单元格。水交替地从顶部或底部进入单元格。隔膜阀蓄冷：在蓄冷罐中部安装一个活隔膜阀蓄冷：在蓄冷罐中部安装一个活动的柔性隔膜或可移动刚性隔板，将蓄动的柔性隔膜或可移动刚性隔板，将蓄冷罐分成冷热水两个存储空间。冷罐分成冷热水两个存储空间。28 制 冷 原 理 与 技 术四、冰蓄冷四、冰蓄冷1、分类：制冰方法有静态制冰和动态制、分类：制冰方法有静态制冰和动态制冰；制冷系统构成有直接蒸发式和简介冰；制冷系统构成有直接蒸发式和简介冷媒式。冷媒式。静态制冰：冰的制备和融化在同一位置静态制冰：冰的制备和融化在同一位置进行，蓄冰设备和制冰部件为一体结构。进行，蓄冰设备和制冰部件为一体结构。具体形式

22、有冰盘管式、完全冻结式、密具体形式有冰盘管式、完全冻结式、密封件蓄冰。封件蓄冰。动态制冰：冰的制备和储存不在同一位动态制冰：冰的制备和储存不在同一位置，制冰机和蓄冰槽相对独立。置，制冰机和蓄冰槽相对独立。直接蒸发式：将制冷系统的蒸发器直接直接蒸发式：将制冷系统的蒸发器直接用作制冰元件。如盘管外制冰、制冰滑用作制冰元件。如盘管外制冰、制冰滑落式等。落式等。间接冷媒式：用载冷剂制冰。间接冷媒式：用载冷剂制冰。29 制 冷 原 理 与 技 术2、具体方式：、具体方式：冰盘式直接蒸发式冰蓄冷：蓄冰时盘管冰盘式直接蒸发式冰蓄冷：蓄冰时盘管内制冷剂蒸发，盘管外逐渐结冰；释冷内制冷剂蒸发，盘管外逐渐结冰；释

23、冷时将空调回水送入蓄冰槽，与冰直接接时将空调回水送入蓄冰槽，与冰直接接触。触。完全冷冻式间接冰蓄冷：制冰时，制冷完全冷冻式间接冰蓄冷：制冰时，制冷机制出冷量全部用于冷却载冷剂（机制出冷量全部用于冷却载冷剂（25乙二醇），载冷剂走管内，管外结冰，乙二醇），载冷剂走管内，管外结冰，使蓄冰罐的水完全冻结；释冷时空调回使蓄冰罐的水完全冻结；释冷时空调回水走管内，使管外冰融化。水走管内，使管外冰融化。制冰滑落式冰蓄冷：属于动态制冰方式，制冰滑落式冰蓄冷：属于动态制冰方式，将水喷淋在蒸发器管外逐渐结冰，当冰将水喷淋在蒸发器管外逐渐结冰，当冰层达到一定厚度，将其除下存储。层达到一定厚度，将其除下存储。30

24、制 冷 原 理 与 技 术31 制 冷 原 理 与 技 术密封件式冰蓄冷：将密封件装水置于蓄密封件式冰蓄冷：将密封件装水置于蓄冰槽内，在载冷剂作用下，密封件内结冰槽内，在载冷剂作用下，密封件内结成冰球。密封件多采用聚乙烯材料制成，成冰球。密封件多采用聚乙烯材料制成，内部装水及冰的成核剂，形状有圆球形、内部装水及冰的成核剂，形状有圆球形、哑铃型、长方块形，为了强化传热内加哑铃型、长方块形，为了强化传热内加金属蕊芯（又有单蕊芯冰球和双蕊芯冰金属蕊芯（又有单蕊芯冰球和双蕊芯冰球）。球）。冰晶式冰蓄冷：采用特殊的制冷机组，冰晶式冰蓄冷：采用特殊的制冷机组，将低浓度载冷剂溶液（乙二醇）冷却至将低浓度载冷

25、剂溶液（乙二醇）冷却至冰点以下，使其成为细小而均匀的冰晶，冰点以下，使其成为细小而均匀的冰晶，冰晶与载冷剂形成泥浆状物质，称为冰冰晶与载冷剂形成泥浆状物质，称为冰泥，冰泥被泵输送至蓄冰槽。泥，冰泥被泵输送至蓄冰槽。32 制 冷 原 理 与 技 术五、共晶盐蓄冷五、共晶盐蓄冷共晶盐是一种相变材料（无机盐、水、成共晶盐是一种相变材料（无机盐、水、成核剂、水和稳定剂组成的混合物），可核剂、水和稳定剂组成的混合物），可以在较高温度时进行相变。将共晶盐封以在较高温度时进行相变。将共晶盐封装在塑料容器内，再沉浸在蓄冷槽内。装在塑料容器内，再沉浸在蓄冷槽内。蓄冷时，蓄冷槽通载冷剂；释冷时，蓄蓄冷时，蓄冷槽通

26、载冷剂；释冷时，蓄冷槽通空调冷媒水。冷槽通空调冷媒水。33 制 冷 原 理 与 技 术六、蓄冷技术发展概述六、蓄冷技术发展概述世界上最早的蓄冷空调大约出现在世界上最早的蓄冷空调大约出现在1930年前后的美国，年前后的美国，当时教堂、剧院等需要间歇供冷；当时教堂、剧院等需要间歇供冷；上个世纪上个世纪70年代世界范围内的能源危机促使蓄冷技术年代世界范围内的能源危机促使蓄冷技术飞速发展。美国南加利福尼亚爱迪生公司首先制定了飞速发展。美国南加利福尼亚爱迪生公司首先制定了分时电价。美国于分时电价。美国于1981年后开始推广蓄冷技术；至今年后开始推广蓄冷技术；至今美国的冰蓄冷空调已十分普及；美国的冰蓄冷空

27、调已十分普及；欧洲及日本也于上世纪欧洲及日本也于上世纪80年代后开始研究冰蓄冷技术，年代后开始研究冰蓄冷技术，且冰蓄冷技术在日韩等国快速得到普及；且冰蓄冷技术在日韩等国快速得到普及；我国的台湾于我国的台湾于1984年从国外引进了第一套冰蓄冷装置；年从国外引进了第一套冰蓄冷装置；我国大陆地区冰蓄冷空调技术起步较晚，首次采用引我国大陆地区冰蓄冷空调技术起步较晚，首次采用引进国外冰蓄冷技术的建筑深圳电子科技大厦进国外冰蓄冷技术的建筑深圳电子科技大厦1993年年完工；完工；90年代采用冰蓄冷空调的建筑还有北京首都体年代采用冰蓄冷空调的建筑还有北京首都体育管、北京日报社综合办公楼等；育管、北京日报社综合办公楼等；1995年我国成立了年我国成立了“全国蓄冷空调研究中心全国蓄冷空调研究中心”，1996年组建了年组建了“全国蓄冷空调节能技术工程中心全国蓄冷空调节能技术工程中心”。34