(09)第九章：吸收式制冷

1、 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 南京理工大学动力工程学院第九章:吸收式制冷 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 余延顺6/25/2022第十八讲：吸收式制冷 Refrigeration For Undergraduate Nanjin

2、g University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010本讲主要内容l吸收式制冷的基本原理l单效LiBr吸收式制冷机组l单效LiBr吸收式制冷机组的性能l单效LiBr吸收式制冷机组的调节3 3 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4 4一、吸收式制冷剂的工作原理 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of

3、 Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、吸收式制冷的基本原理5 5 压缩机压缩机溶液泵溶液泵吸收、放热加热制冷循环溶液循环消耗机械能消耗机械能消耗热能消耗热能热力压缩机热力压缩机 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l工质（二元混合物/溶液）氨水溶液：（制冷剂：氨；吸收剂：水）溴化锂溶液： （制冷剂：水；吸收剂：溴化锂）6 6 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Un

4、iversity of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l吸收机的热力系数7 7 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20108 8热力学第一定律：热力学第一定律： Qs=Qe+Qg+Wp Qe+Qg熵增：熵增：Sis=Qs/Ts-Qe/Te-Qg/Tg0=Qe/QgTe/(Ts-Te)(Tg-Ts)/Tgcc：随：随T Tg g、T Te e或或T Ts s而增加而增加 Refrigeration For Unde

5、rgraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102、溴化锂水溶液的特性l无色结晶体、稳定性好、无毒、大气中不分解、不变质、不挥发l溶解性 0，=55% 37%（合晶点溶度） 要求65%l吸收能力 溶液的水蒸气分压力低，相同条件下约为纯水的1/10 水分子从溶液中逃逸能力弱吸湿能力强 浓度越高、温度越低，吸湿能力越强l沸点相差大 1atm，水：100；LiBr：1265 溶液沸腾时，蒸气几为水，无需精馏吸收剂l腐蚀性 对一般金属强腐蚀性，空气存在时更严重 保持真空！ 添加缓蚀剂9 9 Refrigerati

6、on For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103、LiBr水溶液的压力-饱和温度图（p-t图)1010t=f(p,) )注：溶度以注：溶度以LiBrLiBr含量计含量计纯水纯水p-t线线结晶线结晶线A:58%:62%:58%C:62%87浓度过高或温度过浓度过高或温度过低易形成结晶！低易形成结晶！96455 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2

7、0104、LiBr水溶液的焓-浓图（h-图）l吸收式制冷循环过程理论分析、热力计算与运行特性分析的主要线图;（lgP-h)l描述溶液压力、温度、浓度与比焓四参数间的关系1111 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101212与溶液相平衡的水蒸与溶液相平衡的水蒸气等压辅助线气等压辅助线液相区图线液相区图线(饱和与过冷饱和与过冷)已知饱和已知饱和LiBrLiBr水溶液水溶液压力为压力为0.93kPa0.93kPa，温度，温度4040，求溶液及其液面上，求溶

8、液及其液面上水蒸气各状态参数？水蒸气各状态参数？由图：由图：A A：h hA A=255kJ/kg,=255kJ/kg,A A=59%=59%C:C:h hC C=2998kJ/kg,PC0.93=2998kJ/kg,PC0.93注：注：A A点也可表示过冷点也可表示过冷状态（状态（P PA A0.93kPa)0.93kPa)0.93kPa时，纯水的时，纯水的饱和温度为？如何表示？饱和温度为？如何表示？66 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University o

9、f Sci. & Tec. 1313二、单效LiBr吸收式制冷机 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、溴机的工作原理l工质对：LiBr+水（溶液），水为制冷剂、LiBr为吸收剂l原理：利用水在低压下气化产生制冷效应l何为单效与双效？只有一个发生器单效（或工作蒸气或热水的热量只利用一次）两个发生器高效（提高所用热媒压力或温度而设置高压发生器）1414 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Universit

10、y of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101515补水补水热媒热媒高压水蒸气高压水蒸气冷却水冷却水冷冻水冷冻水稀稀溶溶液液浓溶液浓溶液冷冷剂剂水水低压水蒸气低压水蒸气 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102、溴机（单效）理论循环在h-图表示l理论循环：工质无流动阻力损失（换热设备内为等压过程）设备与管路与环境无热交换发生过程与吸收过程终了溶液状态、冷凝过程与蒸发过程终了冷剂状态均为饱和状态1616 Refri

11、geration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101717设：设：p pc c- -冷凝压力（发生器压力）；冷凝压力（发生器压力）；p pe e- -蒸发压力（吸收器压力）；蒸发压力（吸收器压力）；ww吸收器吸收器出口稀溶液浓度；出口稀溶液浓度； s s发生器出口浓溶发生器出口浓溶液浓度液浓度1）稀溶液加压预热：稀溶液加压预热：1(pe,w,t1)2(pc, w,t1,过冷液)3( pc, w,t3,过冷液)2）发生器蒸气发生：发生器蒸气发生：33 (pc, w,t3,饱和

12、)4(pc, s,t4)3）浓溶液冷却与节流：浓溶液冷却与节流：45(pc, s,t5,过冷液)6(pe,湿蒸气)4）吸收器吸收：吸收器吸收：66(饱和)15）冷剂冷凝：冷剂冷凝：7(pc,=0,34平均状态)8(饱和水)6）冷剂节流：冷剂节流：89(pe,h9=h8,湿蒸气)=9+9“7）冷剂蒸发：冷剂蒸发：910h h%pcpepcpe266107893t3s st4499ww1t13t35t5 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103、溴机的热力

13、计算l蒸发器单位热负荷qe=h10-h9l冷剂水循环量mR=Qe/qe=Qe/(h10-h9)l冷凝器单位热负荷qc=h7-h8l循环倍率mwsw=(mws-mR)sa=mws/mR=s /(s -w)mws:送往发生器稀溶液流量s w：放气范围1818mwss w Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101919S q qa a=a(h=a(h6 6-h-h1 1)+h)+h1010-h-h6 6S q qg g=a(h=a(h4 4-h-h3 3)+

14、h)+h7 7-h-h4 4S q qh,eh,e=a(h=a(h3 3-h-h2 2)=(a-1)(h)=(a-1)(h4 4-h-h5 5) )S =Q=Qe e/Q/Qg g=(h=(h1010-h-h9 9)/a(h)/a(h4 4- -h h3 3)+h)+h7 7-h-h4 4 S = = / / maxmax Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20104、制冷循环的工作参数确定l冷却水温度冷却负荷较蒸气压缩式大得多，通常采用冷却水串联通过吸收

15、器和冷凝器（先经吸收器、后经冷凝器）冷却水总温升一般取89，冷凝器与吸收器负荷之比1:1.251:1.308温升：ta=4.5，tc=3.59温升：ta=5，tc=4最后根据冷却负荷分别计算冷却水流量，应相等吸收器冷却水出口温度：tw2=tw1+ta冷凝器冷却水出口温度：tw3=tw2+tc2020 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l冷凝温度tc和冷凝压力pc冷凝温度：tc=tw3+（35）Pc=f（tc）l蒸发温度te和蒸发压力pete：te=

16、tl2-（24）Pe=f（te）l稀溶液浓度w根据吸收器内压力pe和溶液最低温度tmin由h-确定tmin=tw2+（35）2121 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l浓溶液浓度s考虑经济性与可靠性，放气范围(s-w)=4%5%s= w+(0.040.05)s不宜超过65%（对应溶液最高温度101）l溶液热交换器浓溶液出口温度t5t5低发生器消耗热量少，吸收器热负荷小，提高热力系数对运行经济性有利换热器负荷加大，设备费用增大；加大结晶可能性t5较

17、吸收器出口稀溶液温度高15252222 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20105、单效溴化锂吸收机结构与流程l根据冷凝器、蒸发器、发生器、吸收器等设备组合方式不同，分单筒结构与双筒结构2323 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102424结晶的可能原因：结晶的可能原因：l热源温度升高热源温度升高l冷却水温降低

18、冷却水温降低（低温高浓度）（低温高浓度）最有可能结最有可能结晶的位置？晶的位置？防防结结晶晶管管 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102525 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20106、抽气与防腐装置l抽气装置系统压力远低于大气压力，空气难免渗入腐蚀产生不凝性气体不凝气体存在：制冷量大大降低、加剧腐蚀l防腐腐

19、蚀产生不凝性气体腐蚀造成堵塞防腐措施保持真空度添加缓蚀剂2626 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102727防止真空泵停止时在大气压力防止真空泵停止时在大气压力下将泵中的油压入系统下将泵中的油压入系统 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 2828三、单效溴化锂吸收机的性能

20、 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l影响机组性能的因素：外部参数：热源、冷却水、冷冻水参数变化内部条件：机内污垢、不凝气体2929 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、工作蒸汽压力（温度）变化的影响l工作蒸气压力升高发生器：浓溶液温度t4(t4t4)、发生水蒸气量(mR)、s冷凝器：QcPc(PcP

21、c)（ Gcm=0）蒸发器：mRQete,out（Gem=0、tei=const)Pe (PePe)吸收器：需吸收水气量出口稀溶液t1(t1t1) （tci=const、Gcm=0） w,放气范围(s- w)3030发生器发生器吸收器吸收器 w s Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l制冷量：Qe=mRqe=mwsqe/amws不变时， a，qe变化小，Qel发生器单位热负荷qg=a(h4-h3)+h7-h4qg随a而减小l热力系数=qe/qg31

22、31温度太高，制冷量增加缓慢，结晶温度太高，制冷量增加缓慢，结晶危险性大、消弱缓蚀剂作用：危险性大、消弱缓蚀剂作用：p单效机组工作蒸气一般控制单效机组工作蒸气一般控制0.10.25MPa或热水温度或热水温度90150 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102、冷却水入口温度及流量变化的影响l冷却水温降低吸收器：稀溶液温度、w吸收水气多蒸发器：Qete,out、Pe(11)冷凝器：Pc 发生器：mRQg发生器出口浓溶液温度(工作蒸气压力不变) (44)(

23、s-w)，aQe、qg、 3232 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103333Note：冷却水温：冷却水温20，防结晶！，防结晶！冷却水量增加对性能的影响与其进口水温降低的影响相似！冷却水量增加对性能的影响与其进口水温降低的影响相似！发生器发生器吸收器吸收器 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103、冷冻水

24、出口温度与冷冻水流量的影响l冷冻水出口温度下降蒸发器：Pe（te)吸收器：饱和纯水压力吸收器吸收能力（mR）wQe；Qa出口稀溶液温度（Gcm=0）(11)冷凝器：QcPc发生器：负荷浓溶液温度、 s(44)放气范围(s-w) ，a热力系数3434 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103535l冷冻水出口温度不变而流量冷冻水出口温度不变而流量降低降低制冷量减少制冷量减少(E(E的的KK）l若外界负荷不变若外界负荷不变E E入口温入口温度度传热温差传热

25、温差制冷量制冷量l二者综合，制冷量受冷冻水二者综合，制冷量受冷冻水流量变化影响小！流量变化影响小！吸收器吸收器发生器发生器tte,oute,out=0=0 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20104、稀溶液循环量的影响l当稀溶液循环倍率a不变而循环量增加Qe=mwsqe/a （a=mws/mR)Qemws(qe变化很小）3636 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science &

26、 Technology 南理工动力学院2007-20105、不凝气体的影响l不凝气体存在增加溶液表面分压力吸收器吸收能力l传热管表面形成热阻制冷量减少l如：冷机中充入30gN2、质量浓度为8%时，制冷量由2267kW1163kW，50%3737 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20106、单效机组单位制冷量蒸气耗量l吸收机的重要技术经济性指标，与反比关系l=qe/qg=f(Pg,te,out,tci,Gcm)l现状：国外：0.1MPa、tci=32、te

27、,out=7时，单位制冷量蒸气耗量约为2.37kg/h，热力系数0.69国内：标准规定2.58kg/kWh（0.63），实际2.58kg/kWh(与运行维护关系很大！）3838 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 3939四、单效溴化锂机组的调节 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007

28、-2010l制冷负荷的变化反映于冷冻水温度的变化，通常保持冷冻水出口温度恒定法调节其冷量l方法：（对照性能分析部分）工作蒸气调节（降压、减流）冷却水流量调节（=tc,i）稀溶液循环量调节（msw)4040 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、工作蒸气调节法l对工作蒸气节流或降低工作蒸气流量减小冷剂水气发生量，降低制冷量l特点：方法简单，易实施热力系数随制冷量减少而下降，在负荷50%更严重调节本质：制冷负荷，需求冷剂水量，用控制加热法使1kg溶液产

29、汽量，而溶液循环量不变，则进入发生器稀溶液由过冷至沸腾的加热量不变单位热负荷qg、（ s、s-w 、 a ）4141 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102、冷却水流量调节l相当于改变冷却水入口温度，调节制冷量l特点：调节制冷量需冷却水有较大变化，如Qe减少20%要求冷却水减少50%导致冷却水出口温度升高，易结垢热力系数降低（亦为减少1kg溶液产汽量法调节，a、qg）冷却水管径大，调节阀大很少采用4242 Refrigeration For Unde

30、rgraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103、稀溶液循环量调节lQemwsl在稀溶液管设调节阀，控制流量，而不改变循环倍率，发生器的单位热负荷不变l热力系数不降低，经济性好Note：调节的同时一般相应调节发生器的供热量，以保持a不变。4343 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4444余延顺Saturday, June

31、25, 2022第十九讲：吸收式制冷 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010本讲主要内容l双效机组的工作原理l直燃式溴化锂吸收式冷热水机组l溴化锂吸收式机组的主要特点4545 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 4646一、双效机组的工作原理 Refrigeration Fo

32、r Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l单效：0.10.25MPa（90150）热源，热力系数0.650.75l当冷却介质和被冷却介质温度一定时，提高热源温度利于改善其热力性能l单效机组中，为防止结晶，热源温度不能太高l单效中，如工作蒸气压力过高，需进行节流减压，造成能量利用不合理可采用多级发生循环双效机组，热力系数可达到1.0以上4747 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technolo

33、gy 南理工动力学院2007-20104848 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、双效机组的流程l根据溶液循环方式：溶液并联循环溶液串联循环4949 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010双效机组的并联流程5050 Refrigeration For Undergraduate Nanjing Univ

34、ersity of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010双效机组的串联流程5151 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20102、双效机组的理论循环5252 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20103、双效机组的性能l受工作蒸气、冷却水、冷冻水参数变化影响，影响的变化规律与单效机

35、组相似5353 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20105454结论：制冷量随工作蒸气压力结论：制冷量随工作蒸气压力的升高、或冷却水入口温度降的升高、或冷却水入口温度降低、或冷冻水出口温度升高而低、或冷冻水出口温度升高而增大！增大！ Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l与单效相比，双效的优点：热力系数高、单位

36、制冷量蒸气耗量少5555 南理工动力学院2007-2010China江苏江苏 Refrigeration For Undergraduate Student Student Nanjing University of Sci. & Tec. 5656二、直燃式溴化锂吸收式冷热水机组 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-2010l直接利用初级能源热量驱动l原理与蒸气双效型完全相同，多为串联式，不同点：高压发生器采用锅筒式火管锅炉，而非用蒸气加热器l按燃料可分为：燃气型：天然气、煤气、液化气燃油型：轻油、重油l根据热水制造方式：冷却水回路切换为热水回路（冷却水与热水同一系统）设置与高压发生器相连的热水器将冷冻水回路切换至热水回路（冷冻水与热水同一系统）5757 Refrigeration For Undergraduate Nanjing University of Science & Technology 南理工动力学院2007-20101、将冷却水回路切换为热水回路机型5858如何切换为如何切换为制冷流程？制冷流程？ Refrigeration For Undergraduate Na