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1、工作原理,溴化锂吸收式制冷机,一、吸收式制冷机,是以热能为驱动能量,利用溶液吸收和发生制冷剂蒸汽的特性来完成工作循环的制冷装置.也是利用制冷剂的气-液相变来实现吸热制冷和散热冷却的.不同的是用吸收器和发生器来代替压缩机,并以吸收过程与发生过程代替压缩过程完成制冷循环.,图4-1 吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理a）吸收式制冷机 b）蒸汽压缩式制冷机E 一蒸发器 C 一冷凝器 EV 一膨胀阀 CO 一压缩机 G 一发生器 A 一吸收器 P 一溶液泵,1、概述,在吸收式制冷机组中完成吸收式循环的工质通常是由两种沸点不同的物质所组成的二元溶液，其中低沸点的组分(又称为易挥发组分)作制冷剂(蒸发剂)，
2、高沸点的组分(又称难挥发组分)作吸收剂。一般又将吸收剂和制冷剂合称为“工质对”。,2、工质对,有两种不同沸点的物质所组成的二元溶液.其中低沸点的组分作制冷剂,高沸点的组分作吸收剂.把制冷剂和吸收剂统称为“工质对”制冷剂的要求与压缩式相同。对吸收剂的要求：具有强烈吸收制冷剂的能力，其沸点与制冷剂沸点相差越大越好，比热容小，导热系数高，无爆炸和燃烧的危险，对人体无危害作用，化学稳定性好，对制冷机构件材料无腐蚀作用。常用工质对：溴化锂水溶液与氨水溶液。,2、工质对,在吸收式制冷机中，常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液。溴化锂水溶液就是溴化锂吸收式制冷机组中的工质对，其中水是制冷剂，溴化锂溶液是吸收
3、剂。,溴化锂吸收式制冷机,是一种以热能为动力，以水为制冷剂，以溴化锂水溶液为吸收剂，制取00C以上冷冻水的吸收式制装置。,3、溴化锂水溶液,液体蒸发时须从周围取得热量。把酒精洒在手上会感到凉爽，是因为酒精吸收了人体的热量而蒸发。制冷装置都是根据蒸发除热的原理设计的。在正常大气压力条件(760mmhg)下，水要达到100才沸腾蒸发，在低于大气压力（真空）环境下，水可以在温度很低时沸腾。如在密封的容器里制造6mmhg的真空条件，水的沸点只有4。溴化锂溶液就可以创造这种真空条件，因为溴化锂(LiBr)是一种吸水性极强的盐类物质，可以连续不断地将周围的水蒸汽吸收过来，维持容器中的真空度。溴冷机正是利用
4、溴化锂作吸收剂、用水作制冷剂、用天然气、柴油、热水等燃料作加热浓缩的能源。,3、溴化锂水溶液性质,(1)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。溴化锂的质量浓度不低于50%,也不宜超过66，否则在运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。(3)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。(4)密度比水大，并随溶液的浓度和温度而变(5)粘度较大。(6)比热容较小.(7)表面张力较大。(8)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。,焓-浓度图组成:以H为纵坐标、以为横坐标，
5、绘出液相等温线和等压线、汽相等压线及辅助线。一组液体气体定温线若干组气体定温线一组定压饱和气线一组定压饱和液线,4、H-图的定温线,溴化锂-水溶液的H-图定压饱和线,定压饱和线包括下部的定压饱和液线和上部的定压饱和蒸汽线,定压饱和液线和定压饱和蒸汽线把H-图分为三个区域:液相区、湿蒸气区、气相区。定压饱和液线下方为液相区，定压饱和液线和定压饱和蒸汽线之间为湿蒸气区，定压饱和蒸汽线上方为气相区。二元溶液也有五个状态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。,5、特点,用水作制冷剂(蒸发剂)有许多优点，如汽化潜热大、价廉、易得、无毒无味、不燃烧、不爆炸；缺点是蒸发压力低、蒸
6、汽比体积大，而且用在制冷机中只能制取0以上的冷水。,5、特点,用溴化锂水溶液作为吸收剂也有许多优点，如对人体和环境无害、溴化锂易溶解于水、溴化锂水溶液具有很强的吸收水蒸汽的能力，溴化锂的沸点在常压下高达12650C，在溶液沸腾时所产生的蒸汽中没有溴化锂的成分，故在溴化锂吸收式制冷机组中无需设置精馏装置等：,5、特点,其主要缺点是对金属材料有腐蚀性，会出现结晶现象。溴化锂水溶液是目前吸收式制冷机组中应用最为广泛的工质对。在溴化锂吸收式制冷机组中，溴化锂是吸收剂，水才是真正的制冷剂。,6、形式,为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发
7、生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。溴冷机的形式：单效制冷循环与双效制冷循环,二、结构组成,吸收式制冷系统是由发生器、冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。整个系统包括两个回路：一个是制冷剂回路，一个是溶液回路。制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器组成。溶液回路由发生器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。在蒸汽吸收式制冷中，吸收器好比压缩机的吸入侧；发生器好比压缩机的排出侧；对发生器内溶液进行加
8、热，提供提高制冷剂蒸汽压力的能量。,二、结构组成,蒸发器 从空调系统来的12冷水流经蒸发器的换热管，被换热管外的真空环境下的4的冷剂水喷淋，冷剂水蒸发吸热，使冷水降温到7。冷剂水获得了空调系统的热量，变成水蒸汽，进入吸收器，被吸收。吸收器 浓度64%、温度41的溴化锂溶液具有极强的吸收水蒸汽能力，当它吸收了蒸发器的水蒸汽后，温度上升、浓度变稀。从冷却塔来的流经吸收器换热管的冷却水将溶液吸收来的热量（也就是空调系统热量）带走，而变稀为57%的溶液则被泵分别送向高温发生器和低温发生器加温浓缩。蒸发器与吸收器在同一空间，压力约为6mmHg。,二、结构组成,高温发生器(简称高发)1400火焰将溶液加热
9、到160，产生大量水蒸汽，水蒸汽进入低温发生器，将57%的稀溶液浓缩到64%，流向吸收器。高发压力约为690mmHg。低温发生器(简称低发)高发来的水蒸汽进入低发换热管内，将管外的稀溶液加热到90，溶液产生的水蒸汽进入冷凝器；57%的稀溶液被浓缩到63%，流向吸收器。而高发来的水蒸汽释放热量后也被冷凝为水，同样流入冷凝器。,冷凝器 冷却水流经冷凝器换热管，将管外的水蒸汽冷凝为水，把低发的热量（也就是火焰加热高发的热量）带进冷却塔。而冷凝水作为制冷剂流进蒸发器，进行制冷。低发与冷凝器在同一空间，压力约为57mmHg。高温热交换器(简称高交)将高发来的160的浓溶液与吸收器来的38的稀溶液进行热交
10、换，使稀溶液升温、浓溶液降温。160浓溶液经热交换后进入吸收器时变为42，回收了118温差的热量。低温热交换器(简称低交)将低发来的90的浓溶液与吸收器来的38的稀溶液进行热交换，90浓溶液经热交换后进入吸收器时变为41，回收了49温差的热量。热交换器大幅度减少了高、低温发生器加温所需的热量，同时也减少了使溶液降温所需的冷却水负荷，其性能优劣对机组节能指标起决定性作用。,三、工作原理,从吸收器出来的溴化锂稀溶液，由溶液泵(即发生器泵)，升压经溶液热交换器，被发生器出来的高温浓溶液加热温度提高后，进入发生器。在发生器中受到传热管内热源蒸汽加热，溶液温度提高直至沸腾，溶液中的水份逐渐蒸发出来，而溶
11、液浓度不断增大。,三、工作原理,单效溴化锂吸收式制冷机的热源蒸汽压力一般为0.098MPa(表压)。发生器中蒸发出来的冷剂水蒸气向上经挡液板进入冷凝器，挡液板起汽液分离作用，防止液滴随蒸汽进入凝凝器。冷凝器的传热管内通入冷却水，所以管外冷剂水蒸气被冷却水冷却，冷凝成水，此即冷剂水。,三、工作原理,积聚在冷凝器下部的冷剂水经节流后流入蒸发器内，因为冷凝器中的压力比蒸发器中的压力要高。如：当冷凝器温度为45时，冷凝压力为9580Pa(71.9mmHg)；蒸发温度为5时，蒸发压力872Pa(6.45mmHg)。U型管是起液封作用的，防止冷凝器中的蒸汽直接进入蒸发器。,三、工作原理,冷剂水进入蒸发器后
12、，由于压力降低首先闪蒸出部分冷剂水蒸气。因蒸发器为喷淋式热交换器，喷啉量要比蒸发量大许多倍，故大部分冷剂水是聚集在蒸发器的水盘内的，然后由冷剂水泵升压后送入蒸发器的喷淋管中，经喷嘴喷淋到管簇外表面上，,工作原理,在吸取了流过管内的冷媒水的热量后，蒸发成低压的冷剂水蒸气。由于蒸发器内压力较低，故可以得到生产工艺过程或空调系统所需要的低温冷媒水，达到制冷的目的。例如蒸发器压力为872Pa时，冷剂水的蒸发温度为5，这时可以得到7的冷媒水,工作原理,蒸发出来的冷剂蒸汽经挡液板将其夹杂的液滴分离后进入吸收器，被由吸收器泵送来并均匀喷淋在吸收管簇外表的中间溶液所吸收，溶液重新变稀。中间溶液是由来自溶液热交
13、换器放热降温后的浓溶液和吸收器液囊中的稀溶液混合得到的。,工作原理,为保证吸收过程的不断进行，需将吸收过程所放出的热量由传热管内的冷却水及时带走。中间溶液吸收了一定量的水蒸气后成为稀溶液，聚集在吸收器底部液囊中，再由发生器泵送到发生器，如此循环不已。,工作原理,由上述循环工作过程可见，吸收式制冷机与压缩式制冷机在获取冷量的原理上是相同的，都是利用高压液体制冷剂经节流阀(或U型管)节流降压后，在低压下蒸发来制取冷量，它们都有起同样作用的冷凝、蒸发和节流装置。,工作原理,而主要区别在于由低压冷剂蒸汽如何变成高压蒸汽所采用的方法不同，压缩式制冷机是通过原动机驱动压缩机来实现的，而吸收式制冷机是通过吸
14、收器，溶液泵和发生器等设备来实现的。,工作原理,从吸收器出来的稀溶液温度较低，而稀溶液温度越低，则在发生器中需要更多热量。自发生器出来的浓溶液温度较高，而浓溶液温度越高，在吸收器中则要求更多的冷却水量。因此设置溶液交换器，由温度较高的浓溶液加热温度较低的稀溶液，这样既减少了发生器加热负荷，也减少了吸收器的冷却负荷，可谓一举两得。,工作原理,溴化锂吸收式制冷机除了上述冷剂水和溴化锂溶液两个内部循环外，还有三个系统与外部相联，这就是：热源系统；冷却水系统；冷媒水系统。,工作原理,热源蒸汽(或热水)通入发生器，在管内流过，加热管外溶液使其沸腾并蒸发出冷剂蒸汽，而热源蒸汽放出汽化潜热后凝结成水排出。一
15、般情况下，应将该凝结水回收并送回锅炉加以利用。,工作原理,在吸收器中溶液吸收来自蒸发器的低压冷剂蒸汽，是个放热过程。为使吸收过程连续进行下去，需不断加以冷却。在冷凝器中也需冷却水，以便将来自发生器的高压冷剂蒸汽变成冷剂水。冷却水先流经吸收器后，再流过冷凝器，出冷凝器的冷却水温度较高，一般是通入冷却水塔，降温后再打入吸收器循环使用。,工作原理,来自用户的冷媒水通入蒸发器的管簇内，由于管外冷剂水的蒸发吸热，使冷媒水降温。制冷机的工作目的是获得低温(如7)的冷媒水，冷媒水就是冷量的媒体。,制热循环,燃烧的火焰加热溴化锂溶液，溶液产生的水蒸汽将换热管内的制热温水、卫生热水加热，凝结水流回溶液中，再次被
16、加热，如此循环不已。制热时，关闭3个冷热转换阀，使主体与高发分隔，主体停止运转。高发成为真空相变锅炉，制热温水和卫生热水温度可以在95以内稳定运行。当热水温度为65时，高发内的压力约为240mmHg；热水温度为95时，高发内的压力约为707mmHg（比标准大气压力低53mmHg）。,制热循环,与主体制热型机组另一个不同是，分隔式制热型机组可以在停止制冷、制热时，单独提供卫生热水。由于主体不参与制热运转，完全无磨损、无腐蚀，所以，分隔式制热比主体制热的直燃机寿命可以延长一倍以上，而高发全年不间断运转又减少了烟气侧的停机腐蚀，并且，由于整台机组只有燃烧机是旋转部件，因而故障率比制冷时降低70%以上
17、。,9一2 吸收器吸收过程；27 稀溶液在热交换器中的升温过程；754 溶液在发生器中被加热升温和浓缩过程；48浓溶液在交换器中降温过程；82 9发生器的浓溶液和吸收器的稀溶液的混合过程；99，混合溶液(中间溶液)在吸收器内闪发降温过程；11，冷剂水在蒸发器中的蒸发过程；3，3发生器中的冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程，过程终了为点3(压力为PK=P0，)；31冷凝器中冷剂水经节流进入蒸发器的过程，压力由PK降到Po,211 稀溶液在低温热交换器的升温过程；11，一11 稀溶液在凝水回热器的升温过程；1145 溶液在低压发生器的升温和浓缩过程；59 浓溶液在低温热交换器的降温过程；2-12稀溶液在
18、高温热交换器的升温过程；12-6-7溶液在高压发生器的升温和浓缩过程；7-8浓溶液在高温热交换器的降温程；2-8-9=10高压发生器、低压发生器浓溶液和吸收器稀溶液的混合过程；,10-10混合溶液在吸收器内的闪发降温过程；10-2吸收器的吸收过程；3-3高压发生器的冷剂蒸汽在低压发生器传热管内的冷凝过程；3-3低压发生器传热管内的冷剂水通过节流器进入冷凝器的过程；3-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程；3-1冷凝器中的冷剂水经节流进入蒸发器的过程；1-1冷剂水在蒸发器内蒸发的过程。,10，一2 吸收器的吸收过程；211，稀溶液在低温热交换器的升温过程；11，一12，稀溶液在高温热交换器
19、的升温过程；12，一12 稀溶液在凝水回热器的升温过程；1267 溶液在高压发生器的升温和浓缩过程；78 中间溶液在高温热交换器的降温过程；85 中间溶液在低压发生器的浓缩过程；,59 浓溶液在低温热交换器的降温过程；浓溶液和吸收器内稀溶液的混合过程；1010，混合溶液在吸收器内的闪发降温过程；3”一3”高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内的冷凝过程；3”一3 低压发生器传热管内的冷剂水经节流进入冷凝器的过程；3，一3 低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝的过程；31 冷凝器中的冷剂水经节流进入蒸发器的过程；11，冷剂水在蒸发器内蒸发的过程。,四、热力计算参数,溴冷机热力计算时，先确定热力计算
20、的有关参数。无论是单效机还是双效机，热力计算都是根据给定的技术条件(制冷量、冷水出机温度、冷却水进机温度等)，合理地选定热力参数，并借助于溴化锂水溶液的热力性质图(h一图)来完成的。(1)给定参数 1)制冷量Qo 制冷量是根据空调场所(或工艺过程)所需要的冷负荷而提到的最基本的技术参数。在进行冷量设计时，应考虑冷水输送过程中的冷损耗和在制冷机运行中可能出现引起制冷量下降的各种不利因素，在计算时应将制冷量增加515。,热力计算参数,2)冷水出机温度to 冷水温度是根据空调(或工艺)要求而纳入重要技术参数。空调用冷水为7160C。冷水出机温度过低(若在7以下)，一方面随着蒸发器出口温度的降低，蒸发
21、温度(蒸发压力)也降低，溴化锂溶液的浓度升高，容易产生结晶。另一方面冷水温度过低，当运行不稳定时，可能出现蒸发器冷媒水冻结现象，会影响机组正常运行。从节能考虑，随着蒸发温度降低，机组热效率下降。在满足空调要求下，采用温度较高的冷水。3)加热热源参数 溴冷机对热源要求不高，只要有压力为0.1 MPa(绝对压力)以上饱和蒸汽能用，甚至75以上的热水等低品位热源也能利用，通常设计成单效机组。蒸汽压力较高或直接用燃油燃气作加热热源时，设计成双效机组。目前蒸汽压力为0.150.2MPa(绝对压力)的单效机组和0.40.6 MPa的双效机组应用较为广泛。,热力计算参数,4)冷却水进机温度tw 根据我国大部
22、分地区能提供的冷却水条件，设计时冷却水温度定为32，也可根据使用场所提供的条件来确定。冷却水温度越低，制冷机热效率就越高。但冷却水温度太低，如低于20，则会造成溶液结晶(冷却水先进入吸收器时)或造成冷剂水污染(冷却水先进入冷凝器时)，一般tw=25320C。(2)选定参数 1)蒸发温度to 蒸发温度根据冷水出机温度t”0选定，to要比蒸发器出口冷水温度低25(设t0=25)。当冷水出机温度较高时，选to较大值，冷水出机温度较低时，选to较小值。,热力计算参数,2)冷却水出吸收器和冷凝器的温度tw1和tw2 为减少冷却水的消耗量，将吸收器和冷凝器用的冷却水串联使用。一种串联方式是冷却水先进入吸收
23、器后进入冷凝器(通常简称冷却水串联顺流)，优点是吸收效果较好；另一种串联方式是冷却水先进入冷凝器后进入吸收器(简称冷却水串联逆流)，优点是提高单效机发生器或双效机低压发生器的发生效果。如冷凝温度降低1，即可使冷凝压力降低400PA(3mmHg)，使单效或双效低压发生器沸腾温度降低1，大大改善其工作条件。在双效机组中弥补加热冷剂蒸汽温度不足，保证低压发生器的发生效果。若条件所限不能保证时，也采用并联法，即冷却水分别进入吸收器和冷凝器。冷却水总温差为69，吸收器和冷凝器的热负荷比约2：12，4：1。当冷却水并联使用时，其冷却水量之比也近似这一比例。当冷却水串联使用时，也按上述比例考虑冷却水的温升，
24、并且根据吸收器和冷凝器热负荷计算出的冷却水量确定相近似的选定数值。,热力计算参数,3)吸收压力PA 当蒸发温度to选定后，根据饱和水蒸汽性质表可查得蒸发压力po。吸收器的压力一般比蒸发器的压力稍低。因为蒸发器蒸发出来的冷剂蒸汽要通过挡液板以及部分传热才能被溶液吸收，冷剂蒸汽通过挡液板时有阻力损失使压力降低，其压差大小与挡液板的结构形式、安装尺寸及蒸发、吸收管排的布置有关。差值虽然很小，一般为p0a=2740Pa(0.20.3mmHg)，但对制冷效果的影响却很大。4)吸收器出口稀溶液浓度 a：稀溶液浓度 a 的确定取于吸收器压力pa和稀溶液温度t2，而稀溶液温度与吸收器冷却水出口温度要有一温度差
25、t2，通常t2=3一60C。如冷却水条件较好或冷媒水出机温度稍高时，a可以选择低一些，这样有利于提高制冷循环的热效率。但如果要求冷媒水出机温度较低或冷却水条件不好时，a只好选得高一些，一般 a的选取范围为54一60。,热力计算参数,5)冷凝温度tk 冷凝温度取于冷凝器冷却水出口温度tw2。冷凝温度与冷凝器冷却水出口温度之差通常为240c：为提高发生器的效果，当冷却水条件较差且串联顺流使用,tk取得小一些。6)发生器压力 单效发生器压力Pr 根据冷凝温度通过查饱和水蒸汽表可得到冷凝压力pk。由于冷剂蒸汽通过发生器挡液板有阻力损失，发生器压力应大于冷凝压力，但这种阻力损失与冷凝压力相比甚小，通常就
26、取Pk=Pr 双效低压发生器压力Pr2 Pr2的选定方法与选定单效机组的发生器压力类似。因tk直接影响pk，可不计算挡液板的阻力损失，故选pr2=PK。双效高压发生器压力Pri 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(或燃气燃油时)，因为加热介质温度高，Pri选得高些，可提高制冷循环的热效率。但随着Pri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，使结构设计更复杂，例如须考虑消除热应力的措施等。Pr1的选取范围为0.050.095 MPa(370700mmHg)。,热力计算参数,7)发生器
27、出口浓溶液浓度 单效机组发生器出口浓溶液浓度 r，当发生器压力pr确定，发生器出口浓溶液浓度 r 与发生器出口浓溶液温度t5相关，由H 图知，t5越高，r越高。因为发生器出口浓溶液温度与加热介质温度有一定的温差(通常为1040c)，所以选取 r要考虑加热介质的条件，同时 r不要太高，否则可能会产生结晶。双效高压发生器出口浓溶液浓度 r1，高压发生器的压力Prl确定，浓溶液出口温度t7越高，出口浓度 r 1就越高。国产澳化锂溶液一般用铬酸锂LiCr04)作防腐剂，从防腐效果讲，选t7不应高于160c，同时出口浓度 r1过高；容易产生结晶。因此 r1的选取范围通常为59一64。双效低压发生器出口浓
28、溶液浓度 r2 与单效发生器相似，当冷凝压力PK确定，出口浓溶液浓度 r2与低压发生器出口浓溶液温度t5相关联，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(焓值很高的过热蒸汽H3)。在确定t5时，应考虑到从高压发生器来的冷剂蒸汽在加热低压发生器中稀溶液的过程中放出显热和潜热后变成凝结水(其焓值为h3，)，其温度为与高压发生器的压力相对应的饱和温度t3,t5要与加热后的冷剂凝水温度t3有一定的温差,通常取 t5=412c。当t3较高时，可取稍大值，当t3较低时，要取得低一些。t5越高，r 2越高；反之则低。当 r2过高，产生结晶的可能性相应增加。,热力计算参数,8)放气范围
29、 单效机组发生器出口浓溶液浓度 r 与稀溶液浓度 a之差 通常称为放气范围，小，溶液循环量大，热效率低；大，溶液循环量小，热效率高。当 r高时，容易产生结晶，应调整 大小，一般选=45。双效高、低压发生器放气范围确定的原则除上述因素外，还考虑高压发生器产生的冷剂蒸汽给予低压发生器的加热量应稍大于或等于低压发生器的热负荷，并且希望低压发生器产生尽可能多的冷剂蒸汽，这样机组热效率会高。因为高、低压发生器的放气范围的确定实质上是确定冷剂量的分配。并联流程高、低压发生器放气范围一般在4.0一6.0和3.5一5.0，串联流程中)高、低压发生器放气范围一般在2.03.5和1.5一2.5。并联流程由于高、低
30、压发生器循环量各自调节，当放气范围过大时，两个发生器都可能造成溶液结晶。串流流程中，考虑放气范围时，要注意低压发生器浓度不宜过高，否则应重新调整两个发生器的放气范围。,热力计算参数,9)热交换器出口浓溶液温度单效热交换器出口浓溶液温度t9 选定t9要综合考虑到节约能源、节省材料和防止溶液结晶等因素。因为发生器出口浓溶液温度t5确定后，t9越低，热交换器出口稀溶液温度t7越高，制冷机热效率越高。会使热交换器热负荷大，传热温差小，造成热交换器传热面积过大，耗材增加。由于t9过低，容易出现溶液结晶。因此选t9要远离浓溶液浓度 r 的结晶温度(要高出结晶温度10c以上)，t9的选取范围为5065c。双
31、效高温热交换器出口浓溶液温度t8 选定t8的原则如上所述，对于串联流程通常选出口稀溶液温度近似低压发生器溶液开始沸腾的温度。对于并联流程一般选浓溶液出口温度为5570。双效低温热交换器出口浓溶液温度t9 与单效选t9类似，需要考虑到上述诸因素，通常取t9为5065。,热力计算参数,10)吸收器喷淋溶液(取混合溶液)为了强化吸收过程的传热传质，吸收器的喷淋通常采用混合溶液喷淋来增加溶液 喷淋量以改善喷淋状况。吸收喷淋中来自发生器的浓溶液量确定后，若要增加喷淋量只能在浓溶液中混入一定量的稀溶液。设送入发生器的稀溶液量为Ga，在发生器中产生的冷剂蒸汽量为D，发生器出口的浓溶液量为(GaD)，吸收器中
32、需 要补充faD的稀溶液，混合溶液量为(GaD)十faD，这里fa称为再循环倍数。确定吸收器喷淋液的hlo和 10，实质是选取fa，当fa高时，喷淋量大，喷嘴雾化好，覆盖面大，但吸收泵功率消耗量大。所以，选取fa要考虑到喷淋形式、喷嘴形式、吸收泵功率消耗以及喷淋密度等因素，一般fa在1040范围内选取。h10和 lo可以用热平衡方程解出。,各设备热负荷计算,为了在蒸发器中获得所需的制冷量Q0,各个主要设备:发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和溶液交换器都要进行相应热量的交换，即各设备的热负荷。各设备的热负荷可通过相应设备的热平衡关系予以确定。,1、发生器的热负荷,单效溴化锂吸收式制冷循环发生器的热
33、平衡如图所示：浓度为a、焓值为H7的稀溶液GA进入发生器，并在其中被加热。加入发生器的热量为QG，则加进发生器的总能量为QG+GAH7。发生过程终了，产生焓值为H3的制冷剂D，因而流出发生器的浓溶液量为（GA-D），其状态点为4，即溶液的焓值由H7增加至H4，浓度由a升高至R，这样，流出发生器的总能量为：DH3+（G3-D）H4,1、发生器的热负荷,在稳定状态下：Qg+GaH7=DH3+（Ga-D）H4等式两边同除以D，整理得：qg=(a-1)h4+h3-ah7(kj/kg)qg称为发生器的单位热负荷，它的意义是在发生器中产生1KG制冷剂蒸汽所需要的加热量，单位是KJ/KG发生器的热负荷：Qg
34、=Dqg,2、冷凝器的热负荷,图示：进入冷凝器的制冷剂蒸汽D，其焓值为H3，被在冷凝器管内流动的冷却水冷却，凝结成为焓值H3的制冷剂水D。若在冷却过程中带走的热量为QK，则下式成立：Qk+Dh3=Dh3将等式两边同除以D，整理得：qk=h3-h3 kj/kgqk称为冷凝器的单位热负荷。它表示在冷凝器中冷却凝结IKG制冷剂蒸汽，冷却水所带走的热量。冷凝器的热负荷：Qk=Dqk kw,3、蒸发器的热负荷,图示：进入蒸发器的焓值为H3的制冷剂水量D，吸取在蒸发器管内流动的冷媒水的热量Q0而汽化（Q0称为制冷量），形成焓值为H1的制冷剂蒸汽。其平衡式为：Q0+Dh3=Dh3将等式两边同乘以D，整理得：
35、q0=h1-h3q0称为蒸发器的单位热负荷（单位制冷量），它表示在蒸发器中汽化1KG的制冷剂水所得到的制冷量。蒸发器的热负荷：Q0=Dq0,4、吸收器的热负荷,图示；进入吸收器的焓值为H1的制冷剂水蒸汽D，被来自溶液热交换器的焓值为H8的（GA-D）浓溶液所吸收，成为焓值为H2的稀溶液，然后流出吸收器，吸收过程中放出的热量由冷却水带走，若冷却水带走的热量为QA，则下式成立：Qa+Gah2=Dh1+（Ga-D）h8两边同除以D，整理得：qa=h1+(a-1)h8-ah2,4、吸收器的热负荷,qa称为吸收器的单位热负荷。它表示在吸收器中吸收1KG制冷剂水蒸汽时冷却水必须带走的热量。吸收器的热负荷：
36、Qa=DQa KW,5、溶液热交换器的热负荷,图示：来自发生器的焓值为h4的（Ga-D）浓溶液，在热交换器中放出热量，等于来自吸收器的焓值为h2的Ga稀溶液所得到的热量。若溶液热交换器的热负荷为QT，则它的热平衡关系可写成：Qt=（Ga-D）（h4-h8）=Ga（h7-h2）将等式两边同除以D，得：qt=(a-1)(h4-h8)=a(h7-h2)kj/kg,5、溶液热交换器的热负荷,Qt称为溶液热交换器的单位热负荷，它的意义是产生1KG制冷剂蒸汽时，溶液热交换器所回收的热量。,制冷循环的热平衡,溴化锂吸收式制冷循环中，溶液泵输送工质所消耗的功很小，在热平衡中可忽略不计。在稳定工况下，加入制冷循
37、环的热量为Q0+QG，从制冷循环中带走的热量为QA+QK，两者应相等，即Q0+Qg=Qa+Qk或者：q0+qg=qa+qk,第四节 溴化锂吸收式制冷机的典型结构和流程,1)根据工作热源分类。根据机组使用的工作热源可将溴化锂机组分为：蒸汽型、直燃型、热水型和太阳能型几种。2)根据工作循环分类。溴化锂机组分为制冷循环型和制冷、制热循环型两种。制冷循环型机组即通常的冷水机组，制冷循环分单效循环和双效循环。单效循环是溴化锂机组的基本组成单元，其驱动能源可以是低品位的蒸汽、热水、地热水等。如果机组用高品位的蒸汽或高温水作为驱动热源，通常采用双效制冷循环。,双效溴冷机循环,按溶液循环流程分类1）串联流程，
38、它又分为两种，一种是溶液先进入高压发生器，后进入低压发生器，最后流回吸收器；另一种是溶液先进入低压发生器，后进入高压发生器，最后流回吸收器。2）并联流程，溶液分别同时进入高、低压发生器，然后分别流回吸收器。3）串并联流程，溶液分别同时进入高、低发生器，高压发生器流出的溶液先进入低压发生器，然后和低压发生器的溶液一起流回吸收器。5按机组结构分类1）单筒型，机组的主要换热器（发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器）布置在一个筒体内。2）双筒型，机组的主要换热器布置在二个筒体内。3）三筒或多筒型，机组的主要换热器布置在三个或多个筒体内。,溴化锂吸收式制冷机的分类1.按用途分类1）冷水机组 2）冷热水机组 3
39、）热泵机组 2.按驱动热源分类1）蒸汽型 2）直燃型 3）热水型 3按驱动热源的利用方式分类1）单效 2）双效 3）多效,吸收器的结构,吸收是机组中用溴化锂溶液吸收制冷剂蒸汽的设备。在机组制冷时，吸收器中的溶液不断地吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽，保证了蒸发器的工作条件，使蒸发压力维持在给定值。在吸收过程中，释放出来的吸收热会使溶液的温度提高，从而降低传质推动力，影响吸收器的工作。为此，必需通过管簇内的冷却水将吸收热排放到机组外。也可采用将溶液预冷后送入吸收器的办法。吸收器一般采用喷淋式结构。喷淋式吸收器又称降膜式吸收器，溶液经喷淋装置洒布在管壁上形成液膜，吸收制冷剂蒸汽，通过管内的冷却水将吸收热
40、带走。降膜式吸收器使溶液与制冷剂蒸汽有足够大的接触面积进行传质过程。吸收器管簇结构和挡液装置的设计要有利于减少制冷剂蒸汽的流动阻力，从而强化传质过程。,发生器的结构,一般泛指在机组中用热源加热浓缩溴化锂溶液，发生器又是单效机组中，用驱动热源加热浓缩溶液，产生制冷剂蒸汽的设备的专称。双效机组中的发生器包括高压发生器和低压发生器。高压发生器是用高温的驱动热源加热浓缩溶液，产生制冷剂蒸汽的设备；而低温发生器则是用高压发生器产生的温度较高的制冷剂蒸汽加热浓缩溶液，产生温度较低的制冷剂蒸汽的设备。发生器按其结构可分为沉浸式和喷淋式二类。沉浸式发生器的传热管浸没在被加热的产生制冷剂蒸汽的设备为发生器。溶液
41、中，管内流过加热介质。,发生器的结构,沉浸式发生器加热均匀，传热面积利用充分，运行可靠，但是液位高度对发生过程有一定影响，适于热源温度较高的工作条件。喷淋式发生器又称降膜式发生器，溶液经喷淋装置洒布在管壁上形成液膜，被加热浓缩产生制冷剂蒸汽。喷淋式发生器中设有液位是有利于发生过程的，但是对喷淋装置有一定的要求，适于用作热源温度较低的双效机组的低压发生器或热水型机组的发生器，也适宜在有倾斜和摇摆工作条件的船舶上使用。直燃型机组的高压发生器与火管锅炉相似。炉筒和烟管浸没在被加热的溶液中。燃油或燃气在炉筒中燃烧，进行辐射换热。烟气在烟管中进行对流换热后从烟囱排出,蒸发器的结构,蒸发器是液体制冷剂在其
42、中吸热蒸发成为制冷剂蒸汽的设备。在溴化锂吸收式制冷机中，以水为制冷剂。考虑到水会在低温下结冰，通常保持蒸发温度不低于35。相应的蒸发压力约为08kPa。如果采用沉浸式结构，制冷剂在蒸发器中的液位对蒸发过程会有相当大的影响，甚至无法保持必需的蒸发温度。因此，蒸发器一般采用喷淋式结构，从而保证要求的蒸发压力。在溴化锂吸收式制冷机中，是在蒸发器管簇中制取空调用的冷水或工业用的冷却水的。所以，一般把这种机组称为冷水机组。而在直燃式机组中，蒸发器又在供热时用来制取热水。这时，来自高压发生器的制冷剂蒸汽在蒸发器中冷凝放热，使采暖用的热水得到热量而升温。一般把这种既可制取冷水又可制取热水的机组称为冷热水机组
43、。,冷凝器的结构,冷凝器是制冷剂蒸汽在其中放热冷凝成为液体制冷剂的设备。由于溴化锂制冷机以水为制冷剂，在与环境温度接近的饱和状态下，水蒸汽的密度相当小。因此，溴化锂制冷机中的冷凝器一般采用水冷却的壳管式结构。冷却水在传热管中流过，并通过冷却塔把冷凝热排放到环境中去。制冷剂蒸汽在传热管外冷凝成液体，通过U形管或节流孔板等节流装置流到蒸发器中。,热交换器结构,一般泛指在机组中低温的稀溶液与高温的浓溶液进行热交换的设备为溶液热交换器。溶液热交换器又是单效机组中，来自吸收器的稀溶液与来自发生器的浓溶液进行热交换的设备的专称。浓溶液通过溶液热交换器放热降温，可以强化吸收过程，减少吸收器的冷却负荷。稀溶液
44、通过溶液热交换器吸热升温，可以强化发生过程，减少发生器的加热负荷。因此，溶液热交换器可以降低能耗，提高热力系数，是机组中的一个节能部件,热交换器结构,双效机组中的溶液热交换器包括高温溶液热交换器和低温溶液热交换器二种。高温溶液热交换器设置在双效机组溶液流程的高温部分中，由高压发生器出来的浓溶液与低温的稀溶液在其中进行热交换。低温溶液热交换器则设置在双效机组溶液流程的低温部分中，由低压发生器出来的浓溶液与低温的稀溶液在其中进行热交换。溶液热交换器大多为管壳式结构，壳程与管程按逆流布置以强化传热，常用低肋或螺旋槽铜管，也有采用钢管加入弹簧状插入物的。溶液热交换器为液相间传热，其传热强度较低。为了减
45、小质量和尺寸，可以采用板式热交换器，但是，因其流动阻力较大，限制了应用的范围,凝水换热器与烟气换热器,凝水换热器是回收双效蒸汽型冷水机组中工作蒸汽凝水余热的装置。凝水换热器一般设置在低温溶液热交换器与低压发生器之间。稀溶液在其中被蒸汽凝水加热，可以回收凝水的余热，降低汽耗，提高热力系数，是机组中的一个节能部件。凝水换热器大多为管壳式结构，管程走凝水，壳程走溶液，可以适应凝水压力高、溶液压力低的状况，且可适应溶液流动压头小的特点。凝水管路中，在高压发生器和凝水换热器之间，一般设置疏水器，使进入换热器的凝水中不夹带蒸汽，以提高蒸汽的利用率。烟气换热器是回收直燃型冷热水机组中排放的烟气余热的装置。烟
46、气换热器一般设置在直燃型机组高压发生器的烟道内，利用一250的排放烟气的余热加热燃烧用的空气，或预热进入发生器的稀溶液，或用于冬季采暖。因此，可以降低机组的气耗或油耗，提高热力系数，是一个节能部件。,喷淋装置,在喷淋式发生器、吸收器和蒸发器中洒布溶液或液体制冷剂，在管壁上形成液膜的设备称为喷淋装置.喷淋装置由溶液泵或冷剂水泵、管路、阀门和布液器等组成。液体由泵经过管路送到布液器中。布液器有喷嘴、淋板和浅水盘等型式，利用泵的压头或布液器的液位将液体洒布到管簇中。阀门则用来调节液体的流量，保证管壁上有合适的喷淋密度，从而强化传热传质过程。,喷淋装置,蒸发器的喷淋装置，一般采用喷淋方式布液。由冷剂水
47、泵将1015倍制冷剂循环量的冷剂水送入喷嘴。冷剂水由喷嘴雾化后洒布到管簇中。在小型的无泵溴化锂制冷机组中，也有采用浅水盘淋激方式的。冷剂水由冷凝器出来，流到设置在蒸发器管簇上方的浅水盘中，经过盘底的许多小孔洒布到管簇中。喷淋方式可以做到布液均匀，但是需要耗功；淋激方式结构简单，但是液位的变化有相当大的影响。,喷淋装置,吸收器的喷淋装置大多采用喷淋方式布液。由溶液泵自吸收器引出的稀溶液与来自发生器的浓溶液混合，然后通过喷嘴喷淋，洒布到管簇中。也有采用淋激方式的，借助于发生器和吸收器之间的压力差和液位，将浓溶液送到吸收器管簇上方的浅水盘中，经过盘底的小孔洒布到管簇中。发生器的喷淋装置一般采用喷淋方
48、式，也有采用淋激方式的。,喷淋密度,喷淋密度是由喷淋装置洒布在单位管长或单位管簇截面积上的液体质流量。对于水平管簇，按单位管长计算的喷淋密度为式中 G液体的喷淋量，kgho 传热管有效长度 m。，2管簇上部最先接触液体的传热管数目。对于一定的管型和管簇结构，有一个合适的喷淋密度来强化传热和传质。喷淋密度过小，造成液膜在管壁上的分布不均匀，从而减弱传热传质；喷淋密度过大，使得管壁上的液膜厚度过大，也会减弱传热传质。在设计和调试工作中，应选择合适的喷淋密度，并且通过阀门装置来调节喷淋密度。,抽气装置,抽气装置是机组中用来排除不凝性气体的设备。在真空状态下运行的机组，可能由于各种原因漏入空气，也可能
49、由于腐蚀产生氢气。空气和氢气等不凝性气体的存在会影响传热传质过程的进行，特别是使吸收性能下降，造成机组制冷量下降。不凝性气体的存在还会引起金属的腐蚀。在溴化锂吸收式制冷机中必须设置抽气装置，在开车前排除机组内的空气造成真空状态，在运行过程中及时的排除机组内的不凝性气体。抽气装置由真空泵、阻油器、电磁阀、冷剂分离器、抽气管路和阀门等组成.开车前抽真空时，冷凝器和吸收器中的空气通过管道、冷剂分离器和阻油器等，被真空 泵排除到大气中。机组运行时，一般通过吸收器的抽气管路排除不凝性气体，通向冷凝器的抽气管路是被阀门关断的。,抽气装置,在机组运行时，抽气装置会把制冷剂蒸汽连同不凝性气体一起抽出来。由于水
50、蒸汽密度小，水溶于真空泵油会影响其抽气性能，这二点都不利于不凝性气体的排除。冷剂分离器中的冷却盘管起着吸收器的作用，喷淋在盘管上的溶液可以吸收不凝性气体中的水蒸汽。吸收了水蒸汽的溶液回到吸收器。不凝性气体则被真空泵抽出机外。在真空泵因突然停电等停止运转时，阻油器可以防止大气将真空泵油压入机组内；电磁阀也同时关闭，可以防止空气倒流入机内。在一些机组中还设有自动抽气装置。机组运行时，自溶液泵供液中引出一部分进入喷射器。喷射器将吸收器中的不凝性气体抽送到储气室。当储气室中不凝性气体积聚量增多后，利用溶液泵的压头或真空泵将不凝性气体排出到机外。,抽空装置,溶晶装置,溶晶装置是机组中用来消除溶液结晶的设
