第三章单效溴化锂吸收式制冷机-

TianjinUniversityofCommerceTianjinUniversityofCommerce§3-1吸收式制冷理想循环的热力系数在吸收式制冷机中，发生器中外部热量Qh在温度Th下将热量传给溶液；蒸发器中的制冷剂在温度T0下，由被冷却介质中取得热量Q0；在吸收器和冷凝器中，溶液和制冷剂分别在温度Tk和Ta下向外放出热量Qk和Qa。TianjinUniversityofCommerce忽略吸收式制冷循环中各过程的不可逆损失，则可认为各换热器为无温差传热。根据热平衡：akhQQQQ0（1）若制冷循环是在理想情况下进行的，为使该变化可逆，根据热力学第二定律，该系统的总熵值不变。即克劳修斯积分0TdqTianjinUniversityofCommerce在温度T下，热量ΔQ的传递若是可逆的，则熵的变化ΔS即为：TQS000kkaahhTQTQTQTQS一般，上式可写为：kaTT000kkahhTQQTQTQSTianjinUniversityofCommercekkahhTQQTQTQ00（2）将（1）式代入到（2）式，得：khhhTQQTQTQ000)11()11(00hkhkTTQTTQ)()(000hkhhkTTTQTTTQTianjinUniversityofCommerce热力系数：000maxTTTTTTQQkhkhh式中η——工作在高温热源Th和环境温度Tk间的正卡诺循环的热效率，；hkhTTTε——工作在低温热源T0和环境温度Tk间的逆卡诺循环的制冷系数，。00TTTkTianjinUniversityofCommerce结论（1）理想吸收式制冷循环可看作是工作在高温热源Th和环境温度Tk间的正卡诺循环与工作在低温热源T0和环境温度Tk间的逆卡诺循环的联合，其热力系数ζmax是吸收式制冷循环在理论上所能达到的热力系数的最大值。(2)理想吸收式制冷循环的热力系数的数值只取决于三个热源温度，而与其它因素无关。热力系数表示消耗单位热量所能制取的冷量，是衡量吸收式制冷机的主要性能指标。在给定条件下，热力系数越大，循环的经济性越好。TianjinUniversityofCommerce在实际过程中，由于各种不可逆损失的存在，吸收式制冷循环的热力系数必然低于相同热源温度下理想吸收式制冷循环的热力系数，两者之比称为吸收式制冷循环的热力完善度，用β表示。max热力完善度越大，表明循环中的不可逆损失越小，循环越接近理想循环。TianjinUniversityofCommerce单效热源：0.1Mpa的工作蒸汽或75℃以上的热水。一.组成：发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等。二.型式：双筒型、单筒型一般小于100万kcal/h（1150kW）采用单筒型。§3-2溴化锂吸收式制冷机各部件作用与制冷理论循环TianjinUniversityofCommerce双筒型是将筒内压力大致相同的发生器和冷凝器置于一个筒体内，而将压力相近的蒸发器和吸收器置于另一个筒体内。TianjinUniversityofCommerce三.溴化锂吸收式制冷机各部件作用蒸发器的作用：输出冷量的设备，将节流降压后的制冷剂液体气化，吸取载冷剂的热量，使载冷剂温度降低，达到制冷的目的。冷凝器的作用：输出热量的设备，将制冷剂的气体凝结为液体，放出的热量传给冷却介质。发生器的作用：通过消耗热能使制冷剂（水）从溶液中汽化。TianjinUniversityofCommerce吸收器的作用：把蒸发器中产生的制冷剂蒸汽重新输送回二元溶液中。溶液泵的作用：将低压的溶液加压，并经溶液热交换器送到发生器中。冷剂泵的作用：将没有蒸发的冷剂水喷淋在蒸发器中的传热管外表面。TianjinUniversityofCommerce四．溴化锂吸收式制冷理论循环吸收式制冷理论循环原理图如图示：制冷剂循环：由蒸发器、冷凝器和节流阀组成，属于逆循环。溶液循环：由发生器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器和调节阀组成，属于正循环。TianjinUniversityofCommerce动画演示单效溴化锂吸收式制冷理论循环.swfTianjinUniversityofCommerce理论循环的假设条件：（1）工质在流动过程中没有任何流动阻力；（2）发生压力pr等于冷凝压力pk，吸收压力pa等于蒸发压力p0；（3）发生过程和吸收过程终了的溶液状态和冷凝过程、蒸发过程终了的制冷剂状态均为饱和状态；（4）溶液热交换器可以实现热量的完全回收，浓溶液可以被冷却到稀溶液进口处的温度（无端部温差）。TianjinUniversityofCommerce工作过程：点7状态Fkg/h的稀溶液，在压力为pr的发生器中被加热，产生Dkg/h的冷剂蒸汽（点3’’状态），过程终了稀溶液流出发生器的状态为点4;点3’’状态的冷剂蒸汽在压力为pk的冷凝器中被冷却，并凝结成点3状态的冷剂水，然后节流降压进入蒸发器。在蒸发器中冷剂水在p0压力下吸收热量而蒸发，达到制冷目的，制冷剂由液态变为气态，即点1’’状态。TianjinUniversityofCommerce另一方面，由发生器出来的点4状态的（F-D）kg/h浓溶液，经溶液热交换器（点8状态）和减压（点8’状态）后，进入压力为pa的吸收器中，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，过程终了溶液状态为点2;点2状态的稀溶液由溶液泵输送，经溶液热交换器温度升高，重新进入发生器。过程如此循环不息。TianjinUniversityofCommerce五．在h-ξ图上的理论循环TianjinUniversityofCommerce1.浓溶液在溶液热交换器中的冷却过程（过程线4-8）发生器出口温度为t4,浓度为ξr的浓溶液（点4）在溶液热交换器中被稀溶液冷却，理想情况下（无端部温差），温度可降至t2，由于冷却过程中溶液的浓度ξr保持不变，故过程终了溶液处于过冷状态（点8）。TianjinUniversityofCommerce2.浓溶液的节流与吸收过程（过程线8-2）（1）浓溶液进入吸收器前，须经节流，使其压力降到p0。因为节流过程中溶液的浓度ξr和焓值h8均不发生变化，所以节流后的状态点8’于8重合。但点8’所表示的是压力为p0的过冷溶液。（2）节流后的溶液在吸收器中绝热地吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，温度升高而浓度降低，直到饱和状态。这一过程用过程线8-8*表示。TianjinUniversityofCommerce（3）溶液继续吸收冷剂蒸汽，吸收过程沿等压线p0进行。在h-ξ图中用过程线8*-2表示，过程终了溶液浓度和温度分别降低为ξa和t2，即点2状态。吸收过程放出的热量由冷却水带走。TianjinUniversityofCommerce3.稀溶液的升压升温过程（过程线2-7）（1）由吸收器出来的稀溶液（点2状态）需先升压，过程线2-2’表示升压过程。在此过程中，由于浓度ξa保持不变，焓值h2也基本保持不变（因溶液泵的功率很小），因此点2’与点2重合。（2）升压后的稀溶液在溶液热交换器中被浓溶液加热，浓度ξa不变，而温度升高至t7。t7可由溶液热交换器的热平衡关系来决定。理论循环通常可达过热状态。TianjinUniversityofCommerce4.稀溶液在发生器中的发生过程（过程线7-4）（1）处于过热状态的稀溶液，进入发生器后先闪发出一部分冷剂蒸汽，浓度升高而温度降低，达到pk压力下的饱和状态7*，用7-7*表示稀溶液在发生器中的闪发过程。TianjinUniversityofCommerce(2)溶液在发生器中被加热介质(如加热蒸汽)加热，产生过热状态的冷剂蒸汽，溶液的浓度和温度升高。过程终了溶液的浓度和温度分别为ξr和t4，即点4状态。发生过程是沿压力为pk的饱和线进行的，它所产生的冷剂蒸汽由于溶液的温度不断升高，其过热度也不断增大。（如过程线5’-4’）所示，一般取其平均值，即点3’状态。TianjinUniversityofCommerce5.冷剂蒸汽的冷凝过程（过程线3’-3）与蒸发过程（过程线3’-1’）在h-ξ图中，表示冷剂蒸汽冷凝和蒸发的过程都在纵坐标上。点3’状态的过热蒸汽在冷凝器中先被冷却到饱和状态3’’，然后冷剂蒸汽在等温下放出潜热，被冷凝到点3状态的冷剂水。过程线3’-3表示冷剂蒸汽在冷凝器中的冷却及凝结过程。冷剂水经节流装置节流，焓与浓度都未改变，状态点还是3点，此时压力为p0，节流后的3点处于湿蒸汽区。节流后的制冷剂进入蒸发器吸热蒸发，产生制冷效应。过程线3-1’是蒸发过程。过程终了冷剂蒸汽的状态为点1’的饱和蒸汽。冷剂蒸汽在吸收器中被吸收，然后又在发生器中被蒸发出来。由点1’状态返回到点3’状态是通过上述溶液的四个过程来实现的。TianjinUniversityofCommerce如果制冷机中没有溶液热交换器，则制冷循环如图h-ξ中的2-5-4-6-2所示，其中4-6是浓溶液在吸收器中的预冷过程，2-5是稀溶液在发生器中的预热过程。TianjinUniversityofCommerce§3-3单效溴化锂吸收式制冷实际循环一．流程图1-发生器2-冷凝器3-蒸发器4-吸收器5-溶液热交换器6-U型管节流装置7-冷剂泵8-发生器泵9-吸收器泵TianjinUniversityofCommerce2．流程方框图TianjinUniversityofCommerce动画演示单效双筒溴化锂吸收式制冷实际循环.swfTianjinUniversityofCommerce二.工作过程发生器中产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，被冷凝器中的冷却水冷却而凝结成冷剂水。冷剂水经U型管（或其它节流装置）节流，进入蒸发器的水盘。蒸发器中的制冷剂水吸收冷媒水的热量而蒸发，蒸发后的水蒸气经挡水板进入吸收器中，在吸收器中被喷淋的溶液吸收，产生吸收热被冷却水带走。吸收水蒸气后溶液成为稀溶液，稀溶液经泵加压，经溶液热交换器升温后进入发生器中。TianjinUniversityofCommerce发生器中产生了水蒸气后的浓溶液，经溶液热交换器降温，由管路阻力损失压力下降，进入吸收器中，在吸收器中与稀溶液混合后，经泵喷淋，吸收来自蒸发器的水蒸气。溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为以下二部分：Ⅰ.溴化锂溶液在发生器中被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸汽在冷凝器被冷凝成冷剂水。冷剂水经U型管节流进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。TianjinUniversityofCommerceⅡ.发生器中出来的浓溶液，经热交换器降温、降压后进入吸收器，与吸收器中的稀溶液混合为中间浓度的溶液。中间热度的溶液被吸收器泵输送并喷淋，吸收从蒸发器中产生的冷剂蒸汽，形成稀溶液。稀溶液由发生器泵输送到发生器，重新被热源加热，形成浓溶液。TianjinUniversityofCommerce1.发生过程发生器泵将从吸收器中流出的稀溶液加压后，经溶液热交换器被高温浓溶液加热升温后，进入发生器。发生器内的稀溶液被通过管簇内的蒸汽加热，温度继续升高，并在发生器中沸腾，冷剂水不断地从稀溶液中以水蒸气的形式析出。溴化锂溶液被浓缩，溶液的浓度逐渐增加。TianjinUniversityofCommerce2.冷凝过程由发生器产生出来的水蒸气进入冷凝器，在冷凝器中，冷剂水蒸汽放出热量，被凝结为液体的水，放出的热量被冷却水带走。3.节流过程冷凝过程产生的冷剂水，通过U型管节流进入蒸发器。TianjinUniversityofCommerce4.蒸发过程进入蒸发器的冷剂水，由于压力的急剧下降，一部分冷剂水立刻闪发，温度降低。尚未闪发的冷剂水经蒸发器管簇外表面向下，积聚在蒸发器的底盘与液囊内，通过蒸发器泵输送并喷淋在蒸发器管簇外表面上，吸收传热管内冷媒水的热量而蒸发为冷剂蒸汽，进入吸收器中。TianjinUniversityofCommerce5.吸收过程发生器内发