4-第四章-双效溴化锂吸收式制冷机

TianjinUniversityofCommerce第四章双效溴化锂吸收式制冷机TianjinUniversityofCommerce单效溴化锂吸收式制冷机一般采用0.1~0.25MPa的蒸气或75~140℃的热水作为加热热源，循环的热力系数较低（一般为0.65~0.75）。如果有压力较高的蒸气（例如表压力在0.4MPa以上）可以利用，则可采用双效溴化锂吸收式制冷循环，热力系数可提高到1以上。第四章双效溴化锂吸收式制冷机TianjinUniversityofCommerceTianjinUniversityofCommerceTianjinUniversityofCommerce双效溴化锂吸收式制冷机在机组中同时装有高压发生器和低压发生器，在高压发生器中采用压力较高的蒸气（一般为0.7~1MPa）或燃气、燃油等高温热源加热，所产生的高温冷剂水蒸气用于加热低压发生器，使低压发生器中的溴化锂溶液产生温度更低的冷剂水蒸气，这样不仅有效地利用了冷剂水蒸气的潜热，而且可以减少冷凝器的热负荷，使机组的经济性得到提高。TianjinUniversityofCommerce§4-1双效溴化锂吸收式制冷机工作原理一．组成双效溴化锂吸收式制冷机与单效溴化锂吸收式制冷机相比，多了一个高压发生器、一个高温溶液热交换器、一个凝水换热器。蒸汽型双效机组与单效机组相同，也有蒸汽回路、溶液回路、冷剂回路、冷却水回路和冷水回路构成。TianjinUniversityofCommerce热源回路有两个：一个是高压发生器、凝水换热器和驱动热源等构成的驱动热源加热回路，另一个是由高压发生器和低压发生器等构成的冷剂蒸汽加热回路。溶液回路由高压发生器、低压发生器、吸收器、高温溶液热交换器、低温溶液热交换器和凝水换热器等构成。其他回路则与单效机组相同。TianjinUniversityofCommerce二．循环流程根据稀溶液进入高、低压发生器的方式，双效循环流程可以分为：串联流程、并联流程、倒串联流程和串并联流程。稀溶液出吸收器后，先后进入高、低压发生器的称为串联流程（其中先进入高压发生器，再进入低压发生器的称为串联流程，而先进入低压发生器，再进入高压发生器的称为倒串联流程）；稀溶液出吸收器后，分别进入高、低压发生器的称为并联流程；TianjinUniversityofCommerce稀溶液出吸收器后，先分成两路进入两个发生器，从高压发生器流出的浓溶液又进入低压发生器，与其中的溶液混合后，一起流回吸收器的循环称为串并联流程TianjinUniversityofCommerceTianjinUniversityofCommerce1．串联流程图1-高压发生器2-低压发生器3-冷凝器4-吸收器5-蒸发器6-低温溶液热交换器7-高温溶液热交换器8-发生器泵9-吸收器泵10-冷剂泵11-U型管TianjinUniversityofCommerce1-高压发生器；2-低压发生器；3-冷凝器；4-凉水塔；5-风机盘管；6-冷水泵；7-冷却水泵；8-蒸发器；9-冷剂泵；10-吸收器泵；11-发生器泵12-吸收器13-低温溶液热交换器14-高温溶液热交换器TianjinUniversityofCommerce2．并联流程图1-高压发生器2-低压发生器3-冷凝器4-吸收器5-蒸发器6-低温溶液热交换器7-高温溶液热交换器8-凝水换热器9-发生器泵10-吸收器泵11-冷剂泵12-U型管TianjinUniversityofCommerce1-高压发生器；2-低压发生器；3-冷凝器；4-凉水塔；5-风机盘管；6-冷水泵；7-冷却水泵；8-蒸发器；9-冷剂泵；10-吸收器泵；11-发生器泵；12-吸收器；13-低温溶液热交换器；14-高温溶液热交换器；15-凝水换热器TianjinUniversityofCommerce3．倒串联流程TianjinUniversityofCommerce4．串并联流程TianjinUniversityofCommerce串联流程操作方便，调节稳定，为国外大部分产品采用；并联流程具有较高的热力系数，为国内的大部分产品采用；串并联流程介于两者之间，近年来被国内外较多产品所采用。根据驱动热源的不同情况，合理选择循环流程，对于提高机组的热效率，降低机组的成本有着重要意义。TianjinUniversityofCommerce三．工作原理（以并联为例）吸收器4中的稀溶液经发生器泵9后分两路输送至高温溶液热交换器6和低温溶液热交换器7。进入高温溶液热交换器的稀溶液，被从高压发生器1流出的高温浓溶液加热升温后，进入高压发生器。TianjinUniversityofCommerce在高压发生器中，稀溶液被加热热源所加热，溶液沸腾产生高温的冷剂蒸汽，高温冷剂蒸汽作为热源进入低压发生器2，加热低压发生器中的稀溶液后，经节流进入冷凝器3，被冷凝为冷剂水。进入低温溶液热交换器的稀溶液，被从低压发生器流出的浓溶液加热，再经凝水换热器8升温后进入低压发生器。在低压发生器中，稀溶液被高压发生器中产生的高温冷剂蒸汽加热，溶液沸腾，产生低温冷剂蒸汽直接进入冷凝器，也被冷凝为冷剂水。冷剂水经节流装置12节流后进入蒸发器5，在蒸发器中冷剂水经冷剂泵喷淋，吸收传热管内冷媒水的热量而蒸发，产生的冷剂蒸汽进入吸收器。高压发生器与低压发生器发生终了的浓溶液，分别经高温溶液热交换器和低温溶液热交换器回到吸收器中，与吸收器中的稀溶液混合为中间溶液，经吸收器泵10喷淋，吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽，重新成为稀溶液。TianjinUniversityofCommerce四．将循环表示在h-ξ图上2-11’稀溶液在低温溶液热交换器的升温过程；11’-12’稀溶液在高温溶液热交换器的升温过程；12’-12稀溶液在凝水换热器的升温过程；12-6-7稀溶液在高压发生器中的预热与发生过程；7-8中间溶液在高温溶液热交换器中的温降过程；8-5中间溶液在低压发生器中的发生过程；5-9浓溶液在低温溶液热交换器中的降温过程；9/2-10浓溶液和吸收器内的稀溶液混合过程；10-10’混合溶液在吸收器内的闪发降温过程；10’-2吸收器吸收过程；3’’’-3’’高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内冷凝过程；3’’-3高压冷剂水节流过程；3’-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内的冷凝过程；1-1’冷剂水在蒸发器内的蒸发过程。1.串联流程TianjinUniversityofCommerce在串联流程中，高压发生器中工作蒸汽的饱和温度较高，而加热的溶液质量分数却很低（由ξa加热到ξr1），即加热溶液的沸点较低；低压发生器中来自高压发生器的冷剂蒸汽的饱和温度较低（一般为95℃左右），而加热的溶液质量分数却较高。（由ξr1加热到ξr2），即加热溶液的沸点较高。显然，不能实现对不同品位能量的合理利用，影响了机组热效率的提高。为了克服上述缺点，提出了稀溶液先进低压发生器，再进高压发生器的串联流程，称为倒串联流程。TianjinUniversityofCommerce2.倒串联流程2-11稀溶液在低温溶液热交换器的升温过程；11-5-4稀溶液在低压发生器中升温和浓缩过程；4-12中间溶液在高温溶液热交换器的升温过程；12-6-7中间溶液在高压发生器中升温和浓缩过程；7-9浓溶液在高温溶液热交换器的降温过程；9-8浓溶液在低温溶液热交换器的降温过程；2/8-10浓溶液和吸收器内的稀溶液混合过程；10-10’混合溶液在吸收器内闪发降温过程；10’-2吸收器吸收过程；3’’’-3’’高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内冷凝过程；3’’-3高压冷剂水节流过程；3’-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内的冷凝过程；1-1’冷剂水在蒸发器内的蒸发过程。TianjinUniversityofCommerce3.并联流程（分流流程）2-11’稀溶液在低温溶液热交换器的升温过程；11’-11稀溶液在凝水换热器中的升温过程；11-4-5稀溶液在低压发生器中升温和浓缩过程；5-9浓溶液在低温溶液热交换器的降温过程；2-12稀溶液在高温溶液热交换器的升温过程；12-6-7稀溶液在高压发生器中升温和浓缩过程；7-8浓溶液在高温溶液热交换器的降温过程；2/8，9-10高压发生器，低压发生器中的浓溶液和吸收器中的稀溶液混合过程；10-10’混合溶液在吸收器内闪发降温过程；10’-2吸收器吸收过程；3’’’-3’’高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内冷凝过程；3’’-3高压冷剂水节流过程；3’-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内的冷凝过程；1-1’冷剂水在蒸发器内的蒸发过程。TianjinUniversityofCommerce4.串并联流程2-12稀溶液在低温溶液热交换器的升温过程；12-4-5稀溶液在低压发生器中升温和浓缩过程；4-13稀溶液在高温溶液热交换器的升温过程；12-6-7稀溶液在高压发生器中升温和浓缩过程；7-8浓溶液在高温溶液热交换器的降温过程；8-8’高温溶液热交换器流出的浓溶液进入低压发生器后的闪发过程；8’/5-9高温溶液热交换器流出的浓溶液进入低压发生器闪发后的浓溶液与低压发生器出口状态为5的浓溶液的混合过程；9-10浓溶液在低温溶液热交换器的降温过程；2/10-11浓溶液和吸收器内的稀溶液混合过程；11-11’混合溶液在吸收器内闪发降温过程；11’-2吸收器吸收过程；3’’’-3’’高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内冷凝过程；3’’-3高压冷剂水节流过程；3’-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内的冷凝过程；1-1’冷剂水在蒸发器内的蒸发过程。TianjinUniversityofCommerce§4-2双效溴化锂吸收式制冷机的热力计算1.发生压力1）双效机组低压发生器压力pr2pr2的确定方法同单效机组中发生压力的确定方法，即pk≈pr2。2）双效机组高压发生器压力pr1选定高压发生器压力应以加热热源的参数为依据。若加热介质温度较低（如加热蒸汽压力较低），pr1应选得低些，当采用较高压力的加热蒸汽时（或燃油燃气时），因为加热介质温度高，pr1可以选得高些，这样可以提高制冷循环的热效率。TianjinUniversityofCommerce但随着pr1的升高，溶液沸点升高，浓溶液温度也升高，会给防腐带来困难，也使结构设计更为复杂。所以pr1的选取范围通常为0.05～0.09Mpa（370～700mmHg）。2.发生器出口浓溶液浓度1）双效高压发生器出口浓溶液浓度ξr1高压发生器压力pr1确定后，浓溶液出口温度t7越高，出口浓度就越大。国产溴化锂溶液一般用铬酸锂（LiCrO4）作防腐剂，从防腐效果讲，选t7不应高于160℃，同时出口浓度ξr1过高，容易产生结晶。因此，ξr1的选取范围通常为59%～64%。TianjinUniversityofCommerce2）双效低压发生器出口浓溶液浓度ξr2当冷凝压力确定后，低压发生器出口浓溶液浓度ξr2与低压发生器出口浓溶液温度t5有关，而t5取决于作为低压发生器加热热源的来自高压发生器的高温冷剂蒸汽。在确定t5时，应根据高压发生器产生出的冷剂蒸汽的温度，即高压发生器压力对应的饱和温度t3’’，t5=t3’’-△t5，通常取△t5=4～12℃。当t3’’较高时，△t5取大值，当t3’’较低时，△t5要取得低一些。TianjinUniversityofCommerce3.放汽范围并联流程高压发生器的放汽范围一般在4.0%～6.0%，低压发生器的放汽范围在3.5%～5.0%，串联流程的高低压发生器的放汽范围一般在2.0%～3.5%和1.5%～2.5%。4.循环倍率并联流程：高压发生器循环倍率低压发生器循环倍率