1、第五章第五章吸收式制冷吸收式制冷Absorption Refrigeration气体制冷剂回气体制冷剂回复到液体状态复到液体状态气态制冷剂液化气态制冷剂液化吸收热量制冷气化吸收热量制冷气化（利用冷却吸（利用冷却吸收方式）收方式）5.1 5.1 概述概述液体汽化制冷液体汽化制冷液态制冷剂蒸发液态制冷剂蒸发基本原理基本原理1.组成设备：蒸发器、冷凝器、组成设备：蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、溶液泵、节流吸收器、发生器、溶液泵、节流阀。阀。吸收器吸收器：吸收制冷剂蒸汽：吸收制冷剂蒸汽 发生器发生器：加热、释放制冷剂：加热、释放制冷剂 溶液热交换器溶液热交换器：内部能量利，：内部能量利，提高效率。提
2、高效率。溶液泵溶液泵：加压作用：加压作用 2.循环循环：制冷剂循环制冷剂循环 溶液循环溶液循环：相当于压缩机的：相当于压缩机的作用。作用。发生器和冷凝器（高压侧）与蒸发生器和冷凝器（高压侧）与蒸发器和吸收器（低压侧）之间的发器和吸收器（低压侧）之间的压差通过安装在相应管道上的膨压差通过安装在相应管道上的膨胀阀或其它节流机构来保持。在胀阀或其它节流机构来保持。在溴化锂吸收式制冷机中，这一压溴化锂吸收式制冷机中，这一压差相当小，一般只有差相当小，一般只有6.56.58 8kPakPa，因而采用因而采用U U型管型管、节流短管节流短管或或节节流小孔流小孔即可。即可。基本原理基本原理 综上所述，溴化锂
3、吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分：综上所述，溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分：(1)制冷剂循环制冷剂循环 发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水，经节流阀进入发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水，经节流阀进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷循蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同；环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同；(2)溶液循环溶液循环 发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器，吸收由蒸发器产生的冷发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器，吸收由蒸发器产生的冷
4、剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液加压输送至发生器，重新加热，形剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液加压输送至发生器，重新加热，形成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的作用。作用。基本原理基本原理吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 (a)蒸气压缩式制冷循环；蒸气压缩式制冷循环；(b)吸收式制冷循环吸收式制冷循环压缩式压缩式与吸收式制冷的比较与吸收式制冷的比较压缩式压缩式与吸收式制冷的比较与吸收式制冷的比较 均是利用液体汽化原理制冷。均是利用液体汽化原理制冷。共同点共同点压缩式压缩式与吸
5、收式制冷的比较与吸收式制冷的比较v消耗的能量不同（补偿方式）消耗的能量不同（补偿方式）蒸气压缩式制冷机消耗机械功或电能，吸收式制冷机消耗的是热能。蒸气压缩式制冷机消耗机械功或电能，吸收式制冷机消耗的是热能。v低压制冷剂蒸汽吸收的方式不同低压制冷剂蒸汽吸收的方式不同 蒸气压缩式用压缩机吸收制冷剂蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器蒸气压缩式用压缩机吸收制冷剂蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气，变为液体。内吸取制冷剂蒸气，变为液体。v将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同 蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制
6、冷机则是通过蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器完成。吸收器、溶液泵、发生器完成。v提供的冷源温度范围不同提供的冷源温度范围不同 蒸气压缩式制冷可以提供蒸气压缩式制冷可以提供0以下的低温冷源，应用范围广泛；而吸收式以下的低温冷源，应用范围广泛；而吸收式制冷一般只能制取中、高温范围的冷水，多用于空调系统。制冷一般只能制取中、高温范围的冷水，多用于空调系统。不同点不同点v工质不同工质不同压缩式制冷压缩式制冷吸收式制冷吸收式制冷单组分单组分或多或多组分工质组分工质双组分双组分工质对工质对溴化锂溴化锂水水氨水氨水吸收剂吸收剂 制冷剂制冷剂高沸点组分低沸点
7、组分压缩式压缩式与吸收式制冷的异同与吸收式制冷的异同不同点（续）不同点（续）5.1.15.1.1制冷剂与吸收剂制冷剂与吸收剂对吸收剂的要求：对吸收剂的要求：（1)1)有强烈吸收制冷剂的能力；有强烈吸收制冷剂的能力；（2)2)在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多；在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多；（3)3)不应有爆炸、燃烧的危险，并对人体无毒害；不应有爆炸、燃烧的危险，并对人体无毒害；(4)(4)对金属材料的腐蚀性小；对金属材料的腐蚀性小；(5)(5)价格低，易获得。价格低，易获得。可供考虑使用的制冷剂可供考虑使用的制冷剂-吸吸收剂溶液很多，按溶液中含收剂溶液
8、很多，按溶液中含有的制冷剂种类可分为有的制冷剂种类可分为水类水类氨类氨类醇类醇类氟里昂类氟里昂类对工质对的要求对工质对的要求：两种组分互溶性好，且具有不同的沸点。两种组分互溶性好，且具有不同的沸点。5.1.15.1.1制冷剂与吸收剂制冷剂与吸收剂5.1.25.1.2 吸收式制冷机的性能系数吸收式制冷机的性能系数评价指标：评价指标：以以COP作为其经济性评价指标。作为其经济性评价指标。COP:吸收式制冷机所制取的制冷量吸收式制冷机所制取的制冷量 与消耗的热量与消耗的热量 之之比：比：可逆吸收制冷循环的制冷系数可逆吸收制冷循环的制冷系数高温热源高温热源（环境）（环境）Ta制冷机制冷机低温热源低温热
9、源Tc驱动热源驱动热源Tg0ag图图5-2 热能驱动的可逆吸收式制冷系统热能驱动的可逆吸收式制冷系统可逆吸收制冷循环的制冷系数可逆吸收制冷循环的制冷系数因此，最大制冷系数为：因此，最大制冷系数为：逆卡诺循环的制冷系数卡诺循环的热效率热力完善度热力完善度 制冷系数与最大制冷系数之比，称为制冷系数与最大制冷系数之比，称为热力完善度热力完善度或或循环效率循环效率。maxCOPCOP可逆吸收式制冷循环的本质可逆吸收式制冷循环的本质 可逆吸收式制冷循环是可逆吸收式制冷循环是卡卡诺循环诺循环与与逆卡诺循环逆卡诺循环构成的联构成的联合循环。合循环。吸收式制冷机与吸收式制冷机与由热机直由热机直接驱动的蒸气压缩
10、式制冷机接驱动的蒸气压缩式制冷机相相比，在对外界能量交换的关系比，在对外界能量交换的关系上是等效的。只要外界的温度上是等效的。只要外界的温度条件相同，二者的最大性能系条件相同，二者的最大性能系数是相同的。数是相同的。蒸气压缩式制冷机的制冷蒸气压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩机的动力系数应乘以驱动压缩机的动力装置的热效率后，才能与吸收装置的热效率后，才能与吸收式制冷机的热力系数进行相比式制冷机的热力系数进行相比较。较。可逆可逆吸收式制冷循环吸收式制冷循环吸收式制冷吸收式制冷的的特点特点1.1.可以利用各种热能可以利用各种热能（蒸气、废热、余热、燃油、燃（蒸气、废热、余热、燃油、燃 气等）气等
11、）驱动驱动；2.2.运动部件少，安全可靠运动部件少，安全可靠；3.3.对环境和大气臭氧层无害对环境和大气臭氧层无害。4.4.效率高，可以大量节约用电效率高，可以大量节约用电；5 5 安装简便，整机出厂，基础要求不高。安装简便，整机出厂，基础要求不高。6 6 运转平稳，不振动、噪音极低主要由热交换器组成。运转平稳，不振动、噪音极低主要由热交换器组成。7 7 安全可靠，负压运行、无爆破危险。安全可靠，负压运行、无爆破危险。8 8 操作维护简便，操作维护简便，9 9 运行范围广，运行范围广，2020100100范围无极调节，效率不减范围无极调节，效率不减10 10 自动化程度高，实现了远程监控。自动
12、化程度高，实现了远程监控。11 11 运行费用低。运行费用低。n缺点：缺点：n1.无价格优势；无价格优势；n2.机组笨重；机组笨重；n3.对真空度要求高；对真空度要求高；n4.利用热能促进全球变暖；利用热能促进全球变暖；n5 对炭钢材料的腐蚀性；对炭钢材料的腐蚀性；n6 冷却负荷是压缩式的两倍。冷却负荷是压缩式的两倍。热力学第二定律证实，能量的每次转换必然伴随着损耗（转化为无用的低品位能量）热力学第二定律证实，能量的每次转换必然伴随着损耗（转化为无用的低品位能量）能量经过能量经过5次转换，总效率约次转换，总效率约83%。（若加上（若加上2-4次电力变压，共次电力变压，共7-9次）次）燃料燃料
13、热能热能 机械能机械能 电能电能 机械能机械能 冷量冷量能量仅经过能量仅经过1次转换，总效率次转换，总效率约约153%。燃料燃料 冷量冷量（如果用废热而不是燃料，效率会更高）（如果用废热而不是燃料，效率会更高）5.2 氨水溶液和溴化锂水 溶液的h-w图图5.2.1 氨水溶液的氨水溶液的h-w图图一一.构成构成 一组等压饱和液线一组等压饱和液线 一组等温线一组等温线 一组等压饱和气线一组等压饱和气线 一组等压辅助线一组等压辅助线气体等温线表达不出来气体等温线表达不出来焓随压力和温度两个参数变化焓随压力和温度两个参数变化 5.2.1 5.2.1 氨水溶液的氨水溶液的h-wh-w图图1.从点从点A向
14、上作垂线，与对应的向上作垂线，与对应的p2压力辅助线交于点压力辅助线交于点B；2.从点从点B作水平线，与压力为作水平线，与压力为p2的的饱和气体线交于点饱和气体线交于点C。点点C就是与点就是与点A相对应的饱和蒸气相对应的饱和蒸气点，它们的温度和压力相同，即点，它们的温度和压力相同，即点点A和点和点C的压力均为的压力均为p2，温度均，温度均为为tA。在在h-w图上求饱和气体图上求饱和气体状态点的方法：状态点的方法：5.2.1 5.2.1 氨水溶液的氨水溶液的h-wh-w图图湿蒸气区状态点的确定：湿蒸气区状态点的确定：-直角三角形试凑法直角三角形试凑法例如：点例如：点d处在湿蒸气区，已知其处在湿蒸
15、气区，已知其比焓比焓hd，氨的质量分数，氨的质量分数wd，压力，压力p2等温线等温线杠杆规则杠杆规则气体 区的等温线：n已知气体区点C,对应液体的温度tA;可根据温度tA，查饱和气的焓，再在h-w 图上查w =1的 点，连接该两点就为气体 区的等温线5.2.2 5.2.2 溴化锂水溶液的溴化锂水溶液的h-wh-w图图例如：欲确定与饱和溶液点例如：欲确定与饱和溶液点A相平衡的水蒸相平衡的水蒸气状态，可由点气状态，可由点A向上作垂直线，与相应的向上作垂直线，与相应的压力为压力为p1的等压线相交于点的等压线相交于点B，从点，从点B作水作水平线，与平线，与w=0的纵坐标交于点的纵坐标交于点C，点，点C
16、即为即为所求。所求。在在h-w图上求饱和气体图上求饱和气体状态的方法：状态的方法：对溴化锂水溶液，因为在气相区只有水蒸气，对溴化锂水溶液，因为在气相区只有水蒸气，表示水蒸气状态的点都处于表示水蒸气状态的点都处于w=0的纵坐标线的纵坐标线上，所以在上，所以在h-w图的气相区有一组辅助等压线，图的气相区有一组辅助等压线，用于确定与各个质量分数的溶液所对应的水蒸用于确定与各个质量分数的溶液所对应的水蒸气状态。气状态。四个参数：四个参数：温度，浓度，水蒸气温度，浓度，水蒸气分压，比焓。分压，比焓。只要知道任意只要知道任意2个，个，就可以查出另外就可以查出另外2个。个。例：氨水溶液t=20,p=0.78
17、3Mpa,=0.7。问：该溶液是否饱和？n由t,确定点A.n看其所处位置。例52 氨水湿蒸汽，d=0.7;hd=1000kJ/kg;pd=2.0Mpa,m=3kg求湿蒸汽温度，饱和液体及气体的比焓、质量，蒸汽中氨的 质量？1 确定状态点；2 查图；hA,A,tA,hc,c 3 tA=tc=94 4 利用杠杆原理计算质量例53:质量m=2kg,A=0.56,tA=39,pA=26.7kpa,等压加热至饱和，求Q=?n溴化锂溴化锂LiBr为无色粒状晶体，熔点为为无色粒状晶体，熔点为549，有碱味；，有碱味；n沸点为沸点为1265，在常温或一般高温下可视为不挥发；，在常温或一般高温下可视为不挥发；n
18、易溶于水；易溶于水；n性质稳定，在大气中不分解；性质稳定，在大气中不分解；n分子量为分子量为86.856，密度为，密度为3464kg/m3（25 时）时）溴化锂的特性溴化锂的特性5.3 5.3 溴化锂吸收式制冷剂溴化锂吸收式制冷剂5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(1)无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。(2)溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。u图中的曲线为结晶线，曲线图中的曲线为结晶线，曲线上的点表示溶液处于饱和状态，上的点表示溶液处于饱和状态，它的左上方表
19、示有固体溴化锂它的左上方表示有固体溴化锂结晶析出，右下方表示溶液中结晶析出，右下方表示溶液中没有结晶存在。没有结晶存在。u溴化锂的质量浓度不宜超过溴化锂的质量浓度不宜超过66，否则在运行中当溶液，否则在运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破温度降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。坏制冷机的正常运行。5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(3)溶液中水蒸气分压力很低。它比同温度下纯水的饱和蒸溶液中水蒸气分压力很低。它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而有强烈的吸湿性。气压力低得多，因而有强烈的吸湿性。u当温度相等时，溴化锂溶当温度相等时，溴化锂溶液面上的水蒸气分压
20、力小于液面上的水蒸气分压力小于纯水的饱和蒸气压力，且浓纯水的饱和蒸气压力，且浓度愈高或温度愈低时水蒸气度愈高或温度愈低时水蒸气的分压力愈低。的分压力愈低。u同理，如果压力相同，溶同理，如果压力相同，溶液的饱和温度一定大于水的液的饱和温度一定大于水的饱和温度，由溶液中产生的饱和温度，由溶液中产生的水蒸气总是处于过热状态的。水蒸气总是处于过热状态的。5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(4)密度比水大，并随溶液的浓度和温度而变。密度比水大，并随溶液的浓度和温度而变。5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(5)比热容较小比热容较小当温度为当温度为150、
21、浓度为、浓度为55时，其比热容约为时，其比热容约为2.01kJ/(kg.k)，这意味着发，这意味着发生过程中加给溶液的热量比较生过程中加给溶液的热量比较少，再加上水的蒸发潜热比较少，再加上水的蒸发潜热比较大这一特点，将使机组具有较大这一特点，将使机组具有较高的热力系数。高的热力系数。5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(6)粘度较大粘度较大(7)表面张力较大表面张力较大 5.3.1 5.3.1 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质(8)溴化锂水溶液的导热系数随浓度之增大而降低，随温度溴化锂水溶液的导热系数随浓度之增大而降低，随温度的升高而增大。的升高而增大。(9)对黑色
22、金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严得，因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷在时更为严得，因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响很大。量影响很大。溴化锂水溶液的物性参数计算式温度与浓度 物性公式：n定压热容经验式n密度n质量分数n热导率n动力粘度n表面张力溴化锂水溶液的平衡方程式：5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机1.系统系统(1)高压区：高压区：发生器发生器、冷凝器冷凝器、溶液热交溶液热交换器换器 发生器内产生的水蒸气在冷凝器内凝结成水，发生器内产生的水蒸气在冷凝器内凝结成水，进入低压区。发生器
23、产生的浓溶液与用泵增进入低压区。发生器产生的浓溶液与用泵增压的稀溶液在热交换器中进行热量交换，降压的稀溶液在热交换器中进行热量交换，降温后的浓溶液进入吸收器，升温后的稀溶液温后的浓溶液进入吸收器，升温后的稀溶液进入发生器。进入发生器。(2)低压区低压区：吸收器吸收器、蒸发器蒸发器 来自冷凝器的水节流后降温、降压，在蒸发来自冷凝器的水节流后降温、降压，在蒸发器中蒸发，产生冷效应。蒸发后的水蒸气在器中蒸发，产生冷效应。蒸发后的水蒸气在吸收器中被来自热交换器的浓溶液吸收，成吸收器中被来自热交换器的浓溶液吸收，成为稀溶液，再用泵提高其压力后送入热交换为稀溶液，再用泵提高其压力后送入热交换器中。器中。离
24、开发生器的浓溶液是热的，而离开吸收器的稀溶液是相当冷的。热的浓溶液在冷却到吸收器压力相对应的温度前是不可能吸收水蒸汽的，而冷的稀溶液又必须加热到和发生器压力相对应的饱和温度才开始沸腾，因此，通过一个溶液热交换器，使、浓溶液和稀溶液在各自进入吸收器和发生器之前进行热量交换，使稀溶液温度升高，浓溶液本身得到冷却 一举两得！5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机1.系统系统由于水蒸气的比容很大，为避免由于水蒸气的比容很大，为避免流动时产生太大的压力降，需要流动时产生太大的压力降，需要很粗的管道。因此往往将冷凝器很粗的管道。因此往往将冷凝器和发生器放在一个容器内，将蒸和发
25、生器放在一个容器内，将蒸发器和吸收器放在另一个容器内，发器和吸收器放在另一个容器内，形成双筒溴化锂吸收式制冷机的形成双筒溴化锂吸收式制冷机的系统，如图系统，如图5一一15所示。所示。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机1.系统系统也可以将这四个设备置于也可以将这四个设备置于一个壳体内，高压侧与低一个壳体内，高压侧与低压侧之问用隔板隔开，成压侧之问用隔板隔开，成为单筒溴化锂吸收式制冷为单筒溴化锂吸收式制冷机，如图机，如图516所示。所示。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机2.理论制冷循环在理论制冷循环在h-w图上的表示图上的表示理
26、论制冷循环理论制冷循环是指制冷是指制冷剂在流动过程中没有阻剂在流动过程中没有阻力，各设备与周围空气力，各设备与周围空气不发生热量交换，发生不发生热量交换，发生终了和吸收终了时溶液终了和吸收终了时溶液均达到相平衡状态。均达到相平衡状态。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机2.理论制冷循环在理论制冷循环在h-w图上的表示图上的表示（5）吸收过程）吸收过程（1）发生过程：）发生过程：2-7-534（2）冷凝过程）冷凝过程3-3（3）节流过程）节流过程（4）蒸发过程）蒸发过程3-3，节流后，节流后h和和w不变不变1-14-829-9-2浓溶液直接进入吸收器：浓溶液直接进
27、入吸收器：6-25.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机循环倍率和放气范围循环倍率和放气范围稀溶液参数：稀溶液参数：-质量流量质量流量-稀溶液质量分数稀溶液质量分数浓溶液参数：浓溶液参数：-质量流量质量流量-浓溶液质量分数浓溶液质量分数水蒸气参数：水蒸气参数：-质量流量质量流量循环倍率循环倍率,表示在发表示在发生器中产生生器中产生1kg水蒸水蒸气需要的溴化锂稀气需要的溴化锂稀溶液的循环量。溶液的循环量。放气范围放气范围循环倍率、放气范围，影循环倍率、放气范围，影响循环经济性的两个重要响循环经济性的两个重要参数参数5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化
28、锂吸收式制冷机发生不足发生不足由于流动阻力的存在，水蒸气经过挡水板时压力下降，因此在发生器中发生压由于流动阻力的存在，水蒸气经过挡水板时压力下降，因此在发生器中发生压力力pg应大于冷凝压力应大于冷凝压力pk，在加热温度不变的情况下，将引起浓溶液的溴化锂质，在加热温度不变的情况下，将引起浓溶液的溴化锂质量分数降低。另外，由于溶液液柱的影响，底部的溶液在较高的压力下发生，量分数降低。另外，由于溶液液柱的影响，底部的溶液在较高的压力下发生，同时又由于溶液加热管表面的接触面积和接触时间有限，使发生终了浓溶液的同时又由于溶液加热管表面的接触面积和接触时间有限，使发生终了浓溶液的溴化锂质量分数为溴化锂质量
29、分数为wr小于理想情况下的溴化锂质量分数小于理想情况下的溴化锂质量分数wr，wr-wr称为称为“发发生不足生不足”。吸收不足吸收不足在吸收器中，吸收压力在吸收器中，吸收压力pa小于蒸发压力小于蒸发压力p0，在冷却水温度不变的情况下，它将，在冷却水温度不变的情况下，它将引起稀溶液的溴化锂质量分数的增大。此外，因吸收剂与被吸收的水蒸气之间引起稀溶液的溴化锂质量分数的增大。此外，因吸收剂与被吸收的水蒸气之间的接触面积和接触时间有限，加上系统中不凝性气体的存在，均降低溶液的吸的接触面积和接触时间有限，加上系统中不凝性气体的存在，均降低溶液的吸收效果，故吸收终了时稀溶液的溴化锂质量分数收效果，故吸收终了
30、时稀溶液的溴化锂质量分数wa 高于理想情况下的高于理想情况下的wa，wa-wa称为称为“吸收不足吸收不足”。发生不足和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化，减发生不足和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化，减小放气范围，降低制冷机的性能。小放气范围，降低制冷机的性能。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机3.理论制冷循环在理论制冷循环在p-t图上的表示图上的表示发生过程，发生过程，溶液在发生器中溶液在发生器中的等压加热浓缩过程的等压加热浓缩过程吸收过程，吸收过程，溶液在吸收器中溶液在吸收器中的等压冷却稀释过程的等压冷却稀释过程浓溶液在热交换器中的浓溶液在热交换器中
31、的冷却冷却过程过程稀溶液在热交换器和发生器稀溶液在热交换器和发生器中的中的加热加热过程过程5-46-2或或9-24-8或或4-62-7-5vP-T图由于没有反映比焓的变化，因此不能用图由于没有反映比焓的变化，因此不能用P-T图进行吸收式制冷循环的热图进行吸收式制冷循环的热力计算。为了进行热力计算，常用力计算。为了进行热力计算，常用比焓浓度图（比焓浓度图（h-w）。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算v热力计算热力计算v传热计算传热计算v结构设计计算结构设计计算v强度校核计算强度校核计算溴化锂吸收
32、式制冷机的计算溴化锂吸收式制冷机的计算热力计算的任务：热力计算的任务：根据用户对制冷量和冷媒水温的要求，以及用户所能提供的加热热根据用户对制冷量和冷媒水温的要求，以及用户所能提供的加热热源和冷却介质的条件，合理地选择某些设计参数（传热温差、放气源和冷却介质的条件，合理地选择某些设计参数（传热温差、放气范围等），然后对循环加以计算，为传热计算等提供计算和设计依范围等），然后对循环加以计算，为传热计算等提供计算和设计依据。据。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算(1)已知参数已知参数 制冷量制冷量0
33、 0 根据生产工艺或空调要求，同时考虑到冷损、制造条件以及运根据生产工艺或空调要求，同时考虑到冷损、制造条件以及运 转的经济性等转的经济性等因素而提出。因素而提出。冷媒水出口温度冷媒水出口温度tx 根据生产工艺或空调要求提出的。由于根据生产工艺或空调要求提出的。由于tx与蒸发温度与蒸发温度t0有关。若有关。若t0下降，机组下降，机组的制冷及热力系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应尽可能的制冷及热力系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应尽可能地提高蒸发温度。对于溴化锂吸收式制冷机，因为用水作制冷剂，故一般地提高蒸发温度。对于溴化锂吸收式制冷机，因为用水作制冷剂，故一
34、般tx大于大于5。冷却水进口温度冷却水进口温度tw 根据当地的自然条件决定。尽管降低根据当地的自然条件决定。尽管降低tw能使冷凝压力下降，吸收效果增强，能使冷凝压力下降，吸收效果增强，但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题，并不是但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题，并不是tw愈低愈好，而是有一定的合理范围。愈低愈好，而是有一定的合理范围。机组在冬季运行时尤应防止冷却水温度过低这一问题。机组在冬季运行时尤应防止冷却水温度过低这一问题。加热热源温度加热热源温度th 考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用0.10.25Mpa的饱和蒸气或的饱和蒸气或75以上的热水作为热源
35、较为合理。如能提供更高的蒸气压力，则热效率可获得以上的热水作为热源较为合理。如能提供更高的蒸气压力，则热效率可获得进一步的提高。进一步的提高。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算(2)设计参数的选定设计参数的选定：吸收器出口冷却水温度吸收器出口冷却水温度tw1和冷凝器出口冷却水温度和冷凝器出口冷却水温度 tw2 吸收器吸收器冷凝器冷凝器tw1tw2tw1tw27-9tw5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的
36、热力计算冷凝温度冷凝温度tk及冷凝压力及冷凝压力pk 根据根据tk查水蒸气表求得查水蒸气表求得pk ，即，即 蒸发温度蒸发温度tk及蒸发压力及蒸发压力p0 蒸发压力蒸发压力p0 根据根据t0求得，即求得，即 5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算吸收器内稀溶液的最低温度吸收器内稀溶液的最低温度t2吸收器内稀溶液的出口温度吸收器内稀溶液的出口温度t2一般比冷却水出口温度高一般比冷却水出口温度高35 吸收器压力吸收器压力pa 吸收器压力因蒸气流经挡水板时的阻力损失而低于蒸发压力。压降的大小吸收器压力因
37、蒸气流经挡水板时的阻力损失而低于蒸发压力。压降的大小与挡水板的结构和气流速度有关，一般取与挡水板的结构和气流速度有关，一般取p0=10-70 Pa 稀溶液浓度稀溶液浓度wa 根据根据pa和和t2，由溴化锂水溶液的，由溴化锂水溶液的h-w 图确定，即图确定，即5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算浓溶液浓度浓溶液浓度wr 为了保证循环的经济性和安全可行性，希望循环的放气范围为了保证循环的经济性和安全可行性，希望循环的放气范围wr-wa 在在0.030.06之间，因而：之间，因而：wr=wa+（0.0
38、30.06）发生器内溶液的最高温度发生器内溶液的最高温度t4 发生器出口浓溶液的温度发生器出口浓溶液的温度t4可根据可根据t4=f（wr，pk）或或 t4=th-（1014）确定）确定溶液热交换器出口温度溶液热交换器出口温度t7与与t8 防结晶防结晶浓溶液的出口温度浓溶液的出口温度t8稀溶液的出口温度稀溶液的出口温度t7再由再由h7和和wa在在h-w图上确定图上确定t7（溶液热交换器热平衡）（溶液热交换器热平衡）5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算吸收器喷淋溶液状态吸收器喷淋溶液状态 为强化吸收
39、器的吸收过程，吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸收器的浓溶液为强化吸收器的吸收过程，吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸收器的浓溶液量较少，为保证一定的喷淋密度，往往加上一定数量稀溶液（质量为量较少，为保证一定的喷淋密度，往往加上一定数量稀溶液（质量为qm），形成），形成中间溶液后喷淋，虽然浓度有所降低，但因喷淋量的增加而使吸收效果增强。中间溶液后喷淋，虽然浓度有所降低，但因喷淋量的增加而使吸收效果增强。令令f=qm/qm,d，则则再由再由h9和和w0通过通过h-w图确定图确定t9吸收器稀溶液再循环吸收器稀溶液再循环倍率：吸收倍率：吸收1kg冷剂冷剂水蒸气需补充稀溶液水蒸气需补充稀溶液的公斤数。
40、的公斤数。f=2050 5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算制冷机中的冷剂水的流量制冷机中的冷剂水的流量qm,d(3)设备热负荷计算设备热负荷计算 发生器热负荷发生器热负荷g g 5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算冷凝器热负荷冷凝器热负荷k 吸收器热负荷吸收器热负荷 a a 5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷
41、循环的热力计算溶液热交换热负荷溶液热交换热负荷 ex 5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算若忽略泵消耗功率带给系统的热量以及系统与周围环境的热交换，则整个制冷若忽略泵消耗功率带给系统的热量以及系统与周围环境的热交换，则整个制冷机的热平衡式为：机的热平衡式为：(4)制冷机的热平衡式、制冷性能系数制冷机的热平衡式、制冷性能系数g g+0 0=a a+k k kW kW制冷性能系数用制冷性能系数用COP表示，反映消耗单位蒸气加热量所获得的制冷量，用于评表示，反映消耗单位蒸气加热量所获得的制冷量，用于评
42、价装置的经济性，按定义：价装置的经济性，按定义：g0COP单效溴化锂吸收式制冷机的单效溴化锂吸收式制冷机的COP一般为一般为0.650.75，双效溴化锂吸收式制，双效溴化锂吸收式制冷机的冷机的COP通常在通常在1.0以上。以上。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算加热蒸气的消耗量加热蒸气的消耗量qm,v(5)加热蒸气的消耗量和各类泵的流量计算加热蒸气的消耗量和各类泵的流量计算-考虑热损失的附加系数，考虑热损失的附加系数，A=1.051.10；h-加热蒸气焓值，加热蒸气焓值，kJ/kg；h-加热蒸
43、气凝结水焓值，加热蒸气凝结水焓值，kJ/kg。吸收器泵的流量吸收器泵的流量qv,a qv,a-吸收器喷淋溶液量，吸收器喷淋溶液量，kg/s；0 0 -喷淋溶液密度，喷淋溶液密度，kg/L，由图查取。，由图查取。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算发生器泵的流量发生器泵的流量 qv,g a -稀溶液密度，稀溶液密度，kg/L，由图查取。，由图查取。冷媒水泵的流量冷媒水泵的流量 qv,0 cp-冷媒水的比热容，冷媒水的比热容，cp=4.1868 kJ/（kg.k）；tx-冷媒水的进口温度，冷媒水的进
44、口温度，；tx-冷媒水的出口温度，冷媒水的出口温度，。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算冷却水泵的流量冷却水泵的流量 qv,b 如果冷却水是串联地流过吸收器和冷凝器，它的流量应从两方面确定。如果冷却水是串联地流过吸收器和冷凝器，它的流量应从两方面确定。对于吸收器对于吸收器 对于冷凝器对于冷凝器计算结果应为计算结果应为qvb1=qvb2 ，如果两者相差较大，说明以前假定的冷却水总，如果两者相差较大，说明以前假定的冷却水总温升的分配不当，需重新假定，至两者相等为止。温升的分配不当，需重新假定，至两
45、者相等为止。5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算单效溴化锂吸收制冷循环的热力计算蒸发器泵的流量蒸发器泵的流量 qv,0 由于蒸发器内压力很低，冷剂水静压力对蒸发沸腾过程的影响较大，所以蒸由于蒸发器内压力很低，冷剂水静压力对蒸发沸腾过程的影响较大，所以蒸发器做成喷淋式。为了保证一定的喷淋密度，使冷剂水均匀地润湿发器管簇发器做成喷淋式。为了保证一定的喷淋密度，使冷剂水均匀地润湿发器管簇的外表面，蒸发器泵的喷淋量要大于蒸发器的蒸发量，两者之比称为蒸发器的外表面，蒸发器泵的喷淋量要大于蒸发器的蒸发量，两者之比称为蒸发器冷剂水的再循环倍
46、率冷剂水的再循环倍率，用，用aw表示，表示，aw=1020。蒸发泵的流量为：。蒸发泵的流量为：hmqaqdmwdv/360010003,5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算(1)传热计算公式（沙柯洛夫简化式）传热计算公式（沙柯洛夫简化式）F-传热面积，传热面积，m2；-传热量，传热量，w；k-传热系数，传热系数，W/(m2.k)；-热交换器中的最大温差，即热流体进口和冷流体进口温度之差，热交换器中的最大温差，即热流体进口和冷流体进口温度之差，；a,b-常数，它与热交换器内流体流动的方式有关，具体
47、数据见表常数，它与热交换器内流体流动的方式有关，具体数据见表5-4；ta-流体流体a在换热过程中温度变化，在换热过程中温度变化，；tb-流体流体b在换热过程中的温度变化，在换热过程中的温度变化，。采用上式时，要求采用上式时，要求ta tb5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算(2)各种换热设备传热面积的计算各种换热设备传热面积的计算 发生器的传热面积发生器的传热面积 Ag进入发生器的稀溶液处于过冷状态（点进入发生器的稀溶液处于过冷状态（点7），必须加热至饱和状态（点），必须加热至饱和状态（点5）才
48、）才开始沸腾，由于温度从开始沸腾，由于温度从t7上升到上升到t5所需热量与沸腾过程中所需热量相比很小，所需热量与沸腾过程中所需热量相比很小，因此在传热计算时均按饱和温度因此在传热计算时均按饱和温度t5计算。此外，如果加热介质为过热蒸气，其计算。此外，如果加热介质为过热蒸气，其过热区放出的热量远小于潜热，计算时也按饱和温度计算。由于加热蒸气的过热区放出的热量远小于潜热，计算时也按饱和温度计算。由于加热蒸气的换热过程中发生相变，故换热过程中发生相变，故ta=0 ，相应的发生器传热面积为，相应的发生器传热面积为:kg-发生器的传热系数，发生器的传热系数，W/(m2.k)，加热是水，要变化。5.3.2
49、 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算冷凝器的传热面积冷凝器的传热面积 Ak进入冷凝器的冷剂水蒸气为过热蒸气，因为它冷却到饱和蒸气时放出的热量进入冷凝器的冷剂水蒸气为过热蒸气，因为它冷却到饱和蒸气时放出的热量远小于冷凝过程放出的热量，故计算时仍按饱和冷凝温度远小于冷凝过程放出的热量，故计算时仍按饱和冷凝温度tk进行计算。由于进行计算。由于冷剂水蒸气在换热过程中发生相变，冷剂水蒸气在换热过程中发生相变，故故ta=0，则，则:kk冷凝器的传热系数，冷凝器的传热系数，W/(m2.k)5.3.2 5.3.2 单效溴
50、化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算吸收器的传热面积吸收器的传热面积 Aaka吸收器的传热系数，吸收器的传热系数，W/(m2.k)5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算单效溴化锂吸收制冷循环的传热计算蒸发器的传热面积蒸发器的传热面积 A0蒸发过程中冷剂水发生相变蒸发过程中冷剂水发生相变 ta=0，则，则:k0蒸发器的传热系数，蒸发器的传热系数，W/(m2.k)5.3.2 5.3.2 单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机4.单效溴化锂吸收制冷循环的传热计
