溴化锂吸收式制冷机.ppt

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1、第七章 溴化锂吸收式 制冷机,目的、要求,1.了解溴化锂水溶液的性质； 2.掌握溴化锂吸收式制冷循环的原理、流程和特点； 3.熟悉溴化锂吸收式制冷机的设计计算。,第一节 溴化锂水溶液的性质,711水 特点：便宜，安全，气化潜热大，常压下蒸发温度高（100），常温下饱和压力低，0以下结冰。 712溴化锂 属盐类，融点549,沸点高（1265,不挥发），易溶于水，性质稳定。,7.1.3溴化锂水溶液,1无色、咸味、无毒。 2溶解度（质量浓度）随温度降低而降低。不宜超过66%，防止结晶。 3水蒸气分压力（=溶液蒸气总压力）很低。 具有吸收温度比它低的水蒸气的能力； 同温度下，溶液蒸气分压力远低于纯水饱

2、和蒸汽压。 溶液中的蒸气处于过热状态。 同压力下，溶液蒸气温度高于纯水饱和温度。,溴化锂-水溶液性质,溴化锂-水溶液性质,7.1.3 溴化锂水溶液,4密度大于水。 5比热容小,热力系数大。 6粘度大，表面张力大。 7导热系数随浓度增大而降低；随温度升高而增加。 对黑色金属和紫铜等材料腐蚀性强烈。,7.1.4 计算公式 溶液的饱和温度，定压比热，密度，质量浓度，导热率，动力粘度，表面张力。,溴化锂-水溶液的密度,溴化锂-水溶液的比热容,溴化锂-水溶液的动力粘度,溴化锂-水溶液的表面张力,溴化锂-水溶液的导热系数,第二节 溴化锂吸收式制冷机原理,721 工作原理与循环 1）原理：溶液中水蒸气分压力

3、很低，具有吸收纯水的水蒸气的能力。使纯水蒸发吸热。为使吸热连续进行，设置发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、溶液泵、溶液热交换器等设备组成溴化锂吸收式制冷机。,图7-7 吸收制冷的原理,2）吸收式制冷 循环系统,节流阀,冷凝器,发生器,工作蒸汽,吸收器,冷却水,蒸发器,调压阀,单效溴化锂吸收式制冷机工作过程组成,热源回路,冷却水回路,冷媒水回路,冷剂水回路,溶液回路,溴化锂吸收式制冷机的系统,A-发生器 B-冷凝器 C,F-节流阀 D-蒸发器 E-吸收器 G-溶液热交换器 H-泵,3）设备的作用, 发生器：加热使稀溶液中的水蒸发变为浓溶液。 冷凝器：冷却使水蒸气冷凝为纯水。 节流阀：降压，

4、使水在低压下蒸发。 蒸发器：纯水蒸发吸热制冷。 吸收器：浓溶液吸收水分使蒸发器的水蒸发。其中设置冷却水管用于吸收吸收热。 溶液泵：提升溶液压力，使水蒸气能在常温下凝结。 溶液热交换器：使出发生器的浓溶液冷却，出吸收器的稀溶液加热，有效利用能量。 冷凝器与发生器在一容器中，蒸发器与吸收器在一容器中。避免连接管路过粗。,4）工作过程, 发生器水蒸气冷凝器冷凝成水U型管节流蒸发器制冷 发生器浓溶液节流降压吸收器吸收水蒸气泵升压发生器 （压缩机的功能）,溴化锂吸收式制冷机,7.2.2 工作过程在h- 图上的表示,一理想过程 工质流动无阻力损失。 设备与周围空气无热交换。 发生和吸收终了为平衡状态。 冷

5、凝器、发生器压力为Pk，蒸发器、吸收器压力为P0。,溴化锂吸收式制冷机理论循环在h-图上的表示,1）发生器中的发生过程 2）水蒸汽冷凝过程 3）水蒸汽节流过程 4）水蒸汽蒸发过程 5）吸收器中的吸收过程,（1）发生过程,吸收器2 (饱和稀溶液)发生器泵2 溶液热交换器7发生器(饱和溶液54),(P0 ,t2,a)(Pk,t2,a)(Pk,t7,a) (Pk,t5,a) (Pk,t4,r),水分蒸发3 （开始5 ，终了4 ） 浓溶液4吸收器2 7稀溶液在溶液热交换器中升温。 75 4发生器中加热和发生过程。,（2）冷凝过程,发生器3(过热水蒸气冷凝器（饱和水蒸气3 饱和液体水3）,(Pk,t3

6、,0) (Pk, t3 ，0) (Pk, t3 ,0),3 3水蒸气在冷凝器中的冷却和冷凝过程。,（3）节流过程,饱和液体水3节流器降压3（饱和蒸气1与饱和液体1混合的湿蒸气）蒸发器,(Pk,t 0) (P0,t1,0),33水蒸气在节流装置中的节流过程。,（4）蒸发过程,冷剂水（饱和液体）点1蒸发器1 （饱和水蒸气）,(P0,t 1 0) (Pk,t3,0),1 1冷剂水在蒸发器中的蒸发过程。,（5）吸收过程,浓溶液4(饱和浓溶液)溶液热交换器8吸收器(先8与2混合9,后92吸收),(Pk,t4,r)-(Pk,t8,r)-(Pk,t9/,0)-(Pk,t2,a),a qmf=(qmf-qmd

7、)r ，a qmf/qmd=(qmf/qmd-1)r 循环倍率： a = qmf/qmd=r/(ra) ； 放气范围：ra,48浓溶液在溶液热交换器中降温，8与2混合9 ，9 92中间溶液降压并吸收水气的过程。,二实际过程,发生器的Pg Pk r/ a ，吸收不足a/ -a。,第三节 溴化锂吸收式制冷机的热力和传热计算,包括： 热力计算、传热计算、结构设计计算、强度校核计算,7.3.1 热力计算,（1）已知参数 制冷量Q0 冷媒水出口温度 tx/ 冷却水进口温度 tw 加热热源温度0.10.25Mpa，或75以上的热水。,（2）设计参数, 吸收器出口冷却水温度tw1 冷凝器出口冷却水温度 tw

8、2 冷却水串联 吸收器冷凝器，总温升按79。 冷凝温度与压力 t k= tw2+(25)；Pk=f(t k ) 蒸发温度与压力 t 0= t x/ -(24)；P0=f(t 0) 吸收器内的最低（出口）温度t2 t 2= tw+tw1+(35)；, 吸收器压力Pa Pa= P0 -P0 P0=1070Pa 稀溶液浓度a a=f (Pa，t 2) 浓溶液浓度r r=a+(0.030.06) 发生器溶液的最高温度t4 t4= f(r，Pg) Pg =Pk t 4= th-(1040) th：热源温度, 溶液热交换器出口温度t7 与t 8 t 8= t2-(1525) 由热平衡方程式求t7 qmf(

9、h7-h2)=(qmf-qmd)(h4-h8) a=r/(r-a) h7=a-1/a(h4-h8)+h2 由a和h7确定t7,为强化吸收，将一定量的稀溶液与浓溶液混合形成中间溶液9喷淋。由热平衡方程式求h9/ 和0 (qmf-qmd+qm)h9/ =(qmf-qmd)h8+qmh2 再循环倍率：f=qm/qmd h9/=(a-1 h8+fh2/(a+f-1) f=2050,或直接用浓溶液喷淋f=0, 中间溶液浓度 0=fa+(a-1)r/(a+f-1), 吸收器溶液喷淋状态,(3) 设备热负荷计算,制冷机中冷剂水的流量qm w qm w=Q0/q0 q0= h1/ -h3 发生器热负荷Qg Q

10、g =(qmf-qmd)h4+qmdh3/ - qmfh7 =qmd(a-1)h4+ h3/ -ah7,冷凝器热负荷Qk Qk =qmd( h3/- h3) 吸收器热负荷Qa Qa=(qmf-qmd)h8+qmdh1/ - qmfh2 =qmd(a-1)h8+h1/-ah2,溶液热交换器热负荷Qex Qex=qmf( h7- h2)= (qmf-qmd)(h4 -h8) =qmda( h7- h2)= qmd (a-1)( h7- h2),(4)装置的热平衡式、热力系数及热力完善度,忽略泵的功率消耗 Qg+ Q0 =Qa +Qk 热力系数：= Q0 /Qg 单效=0.650.75;双效=1 热

11、力完善度：=/max,(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： qmv=A Qg/(h/-h/) 吸收器泵的流量:qvs= qma3600/0103 发生器泵的流量:qvg= qmf3600/a103 冷媒水泵的流量: qv0= Q03600/1000(tx/ -tx/)cp 冷却水泵的流量 吸收器： qvb1= Qa3600/1000(tw1-t w)cp 发生器： qvb2= Qk3600/1000(tw2-t w1)cp qvb1= qvb2 蒸发器泵的流量:qvd=qmd3600/1000 蒸发器冷剂水再循环倍率=喷淋量/蒸发量=1020,7.3.2传热计算,（1）

12、传热计算公式 F= Q / K（-ata-btb）m2 若换热时流体温度没有变化，t=0. (2)各种换热设备传热面积的计算 发生器: Fg=Qg/kg(-btb)=Qg/Kg(th-t5)-0.65(t4- t5) 冷凝器： Fk=Qk/Kk(-btb)=QK/KK(tK-tW1)-0.65(tW2-tW1),吸收器： Fa=Qa/Ka（-ata-btb） = Qa/Ka(t9- tw)-0.5(tW1- tW)- 0.65(t9- t2) 蒸发器： F0=Q0/K0(-btb) =Q0/K0(tx/ -t0)-0.65(tx/ -tx/) 溶液热交换器： Fex=Qex/Kex（-ata-

13、btb） =Qex/Kex(t4-t2)-0.35(t7- t2)- 0.65(t4- t8) (3)传热系数查表,第四节 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,7.4.1 溴化锂吸收式制冷机的性能,（1）加热蒸气压力（温度） 的变化对机组性能的影响 PhQ0; Ph0.294 Mpa(132) 发生浓溶液结晶的危险和削弱珞酸锂的缓蚀作用。,溴化锂吸收式制冷机的性能受冷媒水、冷却水的温度、流量、水质，加热蒸气的温度、溶液流量等影响。,图7-16 加热蒸气压力与制冷量的关系,加热蒸气压力变化对循环的影响, Ph发生器浓溶液出口温度t4t4/，浓度rr水蒸气量减少Q0冷凝器、吸收器热负荷减少（PkP

14、k/，溶液出吸收器温度t2t2） Q0冷媒水出口温度蒸发压力P0。 循环由2-5-4-6-2变为 2-5-4-6-2。 a r ，总放气范围减少a=r/(r-a)，制冷量下降，热力系数降低。,图7-17 加热蒸气压力变化对循环的影响,（2）冷媒水出口温度的变化对机组性能的影响,(),图7-20 冷媒水出口温度与制冷量的关系,冷媒水出口温度tx/蒸发压力P0吸收能力减弱a放气范围减少Q0冷媒水出口温度回升蒸发压力P0 P0，冷凝器、吸收器热负荷减少发生器浓溶液出口温度t4t4/ PkPk，溶液出吸收器温度t2t2,（2）冷媒水出口温度的变化对机组性能的影响,循环由2-5-4-6-2变为 2-5-

15、4-6-2。 r a ， 总放气范围减少 a=r/(r-a)， 制冷量下降，热力系数降低。,冷媒水出口温度的变化对循环的影响,（3）冷却水进口温度的变化对机组性能的影响,冷却水进口温度tw溶液出吸收器温度t2 t2a；Pk Pk/发生器出口浓溶液r 放气范围 Q0吸收器热负荷增加（溶液出吸收器温度t2t2）冷媒水出口温度 蒸发压力P0冷凝器热负荷增加PkPk发生器负荷增加，浓溶液出口温度t4t4/， 循环由2-5-4-6-2变为2-5-4-6-2。 放气范围 ，Q0 ，热力系数提高。,（4）冷却水量与冷媒水量的变化对机组性能的影响,冷却水量Q0 冷媒水量Q0 影响很小。,（6）稀溶液循环量qm

16、f对机组性能的影响 循环倍率：a= qmf/qmd 不变时,Q0 = qmf h,（5）冷却水与冷媒水质的变化对机组性能的影响 污垢对制冷量产生不利的影响,（7）不凝气体对机组性能的影响 增加溶液表面的分压力，吸收效果降低；传热管热阻增大，制冷量降低。,7.4.2 提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径,（1）及时抽除不凝性气体 原因：蒸发器、吸收器的绝对压力极低，易漏入气体。 措施：设抽气装置（两种），设于冷凝器与吸收器的上部。 前者带水气分离器，中间溶液喷淋，吸收水气，不凝性气体由分离器顶部排出，经阻油器进入真空泵排出。阻油器用于防止真空泵停机时，大气压力将油压入制冷系统中。 后者为自动抽气。由

17、引射器引射不凝性气体入气液分离器，打开放气阀排气。,(2)调节溶液的循环量,发生器热负荷一定 进入发生器的稀溶液循环量溶液浓度差水蒸气量Q0 进入吸收器的浓溶液循环量吸收液温度吸收效果Q0 溶液循环量机组部分负荷运行制冷能力未充分发挥 溶液循环量溶液浓度差结晶危险,(3)强化传热与传质过程, 添加能量增强剂。如辛醇 减少冷剂蒸气的流动阻力。增大流通截面，管簇间留气道，吸收器采用热质分开的结构 提高交换器内工质的流速 传热管表面进行脱脂和防腐处理 改进喷嘴结构，改善喷淋雾化程度 提高冷却水和冷媒水的水质减少污垢 采用强化传热管 合理调节喷淋密度。,(4)采用适当的防腐措施,溴化锂溶液对金属强烈腐

18、蚀，漏入空气时更为严重。 措施：防止空气漏入，设置抽气装置，添加缓蚀剂。,第五节 溴化锂吸收式制冷机冷量的调节及安全保护,7.5.1 冷量的自动调节 冷量的自动调节：根据外界负荷的变化，自动调节机组制冷量，使蒸发器的冷媒水出口温度保持恒定，并使机组有较高的热效率。,方法：, 加热蒸气量调节法； 加热蒸气压力调节法； 加热蒸气凝结水量调节法； 冷却水量调节法； 溶液循环量调节法； 溶液循环量与蒸气量调节法； 溶液循环量与加热蒸气凝结水量调节法。 多采用 两种方法，其优点是调节时蒸气的单耗量不变，减少结晶危险。,7.5.2 安全保护措施,（1）防止溶液结晶的措施 当溶液浓度过高或温度过低，可能引起

19、结晶。 措施： 设自动融晶管消除结晶 设温控器控制加热蒸气量 蒸发器设液位控制器，用冷剂水稀释浓溶液 设溶液泵和蒸发器泵延时继电器，防止停机时溶液温度降低而结晶 设冷剂水旁通管，防止突然停机时结晶。,（2）预防蒸发器中冷媒水和冷却水冻结,当负荷突然降低或水泵故障，发生结冻。 措施：冷剂水管设温度继电器；冷媒水管设压力继电器或压差继电器。 （3）屏蔽泵保护 措施： 蒸发器和吸收器设液位控制器，保证泵的吸入高度，防止气蚀。 泵中设过载继电器。 泵出口处设温度继电器，防止润滑油温度过高。,（4）预防冷剂水污染,冷却水温度过低或冷凝器压力过低，溶液会溅入冷凝器使冷剂水污染。 措施：冷却水进口处设水量调

20、节阀，减少水量，提高压力。,第六节 双效溴化锂吸收式制冷机,单效溴化锂吸收式制冷机： 蒸气压力0.10.25 MPa或75140的热水。循环热力系数为0.650.75. 双效溴化锂吸收式制冷机： 蒸气压力0.4 Mpa，循环热力系数1. 设置高压发生器和低压发生器，高压发生器产生的高温冷剂水蒸气加热低压发生器。充分利用了冷剂水蒸气的潜热，减少冷凝器的热负荷。经济性得以提高。,7.6.1 双效溴化锂吸收式制冷机,（1）串联流程,7.6.1 双效溴化锂吸收式制冷机,（1）串联流程 溶液流程： 吸收器低压稀溶液2（P0）泵加压2（Pr）低温溶液热交换器（加热）7高温溶液热交换器（加热710）高压发生

21、器（加热1112）高温溶液热交换器5低压发生器（加热）4低温溶液热交换器（冷却为低温浓溶液）8吸收器溶液混合9闪发9吸收水蒸气2低压稀溶液。,水的流程： 高压发生器（加热1112）产生水蒸气3c低压发生器（放热凝为水）3b冷凝器冷凝3 低压发生器（加热4）产生水蒸气3a冷凝器冷凝3节流蒸发器1a吸收器2（低压稀溶液）,并联流程,串联流程,1高压发生器泵 2高温热交换器 3吸收器 4蒸发器 5高压发生器 6冷凝器 7低压发生器 8、12引射器 9冷剂水泵 10凝水回热器 11低温热交换器 13溶液泵,双效溴化锂吸收式制冷机并联系统流程,(2)并联流程,溶液流经高压发生器的过程： 吸收器低压稀溶液

22、2泵加压2（Pr）高温溶液热交换器（加热）10高压发生器（吸热）12高温溶液热交换器（放热低温浓溶液）13与吸收器稀溶液及低温发生器的浓溶液混合9闪发9吸收水蒸气2低压稀溶液。,溶液流经低压发生器的过程： 吸收器低压稀溶液2泵加压2（P r）低温溶液热交换器（加热）7凝水回热器和低压发生器（加热）4低温溶液热交换器（冷却为低温浓溶液）8与吸收器稀溶液及高温发生器的浓溶液混合9闪发9吸收水蒸气2低压稀溶液,水的流程： 高压发生器12产生水蒸气3c低压发生器（放热凝为水）3b冷凝器冷凝3 低压发生器（加热4）产生水蒸气3a冷凝器冷凝3节流蒸发器1a吸收器2（低压稀溶液）,1）蒸汽型,双效溴化锂吸收

23、式制冷机并联系统流程 1高压发生器泵 2高温换热器 3吸收器 4蒸发器 5高压发生器 6冷凝器 7低压发生器 8、12引射器9冷剂水泵 10凝水换热器 11低温换热器 13溶液泵,2）直燃型,第七节 溴化锂吸收式制冷机的特点,1.水为制冷剂，有利于环保； 2.能源利用范围广； 3.对安装基础的要求低，机组运行安静 4.结构简单，制造方便； 5.制冷机在真空状态下运行，安全可靠 6.易于实现自动化 7.制冷量调节范围广 8.腐蚀性强，气密性要求高； 9.对外排热量大、允许较高的冷却水温升； 10.制取5以下的冷水 11.热力系数较低 12.溴化锂价格贵。,机组特征,单效制冷机使用能源广泛，可以采

24、用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利用和梯级利用方面有着显著的优势。而且具有负荷及热源自动跟踪功能，确保机组处于最佳运行状态。 单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其COP在0.5-0.7. 远大直燃机或蒸汽双效制冷机，其COP在1.31以上。,溴化锂吸收式制冷机的分类,1. 按用途分： 1）冷水机组 2）冷热水机组 3）热泵机组 2.按驱动热源分：1）蒸汽型 2）直燃型 3）热水型 3按驱动热源的利用方式分：1）单效 2）双效 3）多效,溴化锂吸收式制冷机的分类,4按溶液循环流程分类 1）串联流程，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，

25、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。,溴化锂吸收式制冷机的分类,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。,思考题,溴化锂吸收式制冷机的系统图，设备名称，循环流程， h-图。 了解溴化锂吸收式制冷机

26、的热力计算及传热计算. 系统如何调节制冷量？ 双效溴化锂吸收式制冷机的制冷循环及h-图。 为什么双效溴化锂吸收式制冷机的热力系数较高？ 双级溴化锂吸收式制冷机的流程及特点。 自动融晶管是怎样融解结晶的？ 溴化锂吸收式制冷机有哪些安全保护措施？ U型管在系统中起什么作用？ 为什么系统要设抽气装置？,1、如下三套空调系统在相同的压缩机及其转速、相同的外界环境下，测出空调系统参数如下，若过热为无效过热。,请利用p-h图进行分析，比较这三套空调的制冷量和制冷系数大小。,作业,2、有一台厨房冰箱和家用空调器使用相同的制冷剂R22，经实验测定，冰箱的COP只有1.1，而家用空调器的COP达到3.0，实验时，冷凝温度同为54.4，而蒸发温度分别为-25（冰箱）和7.2（空调器）。请利用p-h图，分析空调器的COP比冰箱大的原因。,