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1、 制冷与低温技术原理 第五章 吸收式制冷 第五章 吸收式制冷 主要内容： l吸收式制冷原理； l溴化锂吸收式制冷机； l氨水吸收式制冷机。 5.1.1 吸收式制冷原理 5.1 吸收式制冷原理 蒸发器 冷凝器 节 流 阀 吸收器 溶液热 交换器 溶 液 泵 发生器 Qo QH QA Qk 蒸气吸收式制冷的基本系统 以热能为动力 的制冷机。 两个回路 制冷剂回路 溶液回路 5.1.1 吸收式制冷原理 说明 1. 吸收式制冷机利用的是低温热源。 如：0.03-0.8MPa的低压压蒸气，高于75的热水的热水 ， 燃气，废烟气，化学反应热，太阳能等。燃气，废烟气，化学反应热，太阳能等。 2. 吸收式制冷
2、机的制冷量可大可小。 小到几十瓦的冰箱，大到百万瓦的制冷装置。 3. 吸收式制冷机的工质为制冷剂 - 吸收剂工质对。 其中低沸点的工质为制冷剂，高沸点的工质 为吸收剂。 5.1.1 吸收式制冷原理 4. 吸收式制冷机工质对的特征： 两个组分的沸点相差要大，当溶液沸腾时， 被蒸发出来的只能是制冷剂。 吸收剂必须具备强的吸收能力，即在相同压力 下能强烈吸收温度比它低的制冷剂。 制冷剂的蒸发潜热要大，而吸收剂的比热容要小。 成本低，容易得到，对金属腐蚀小。 5.1.1 吸收式制冷原理 氨水吸收式制冷机（氨-水） 可制取0以下的冷量，用于低温制冷装置。 溴化锂吸收式制冷机（水-溴化锂） 制取0以上的冷
3、量，用于空调。 6. 吸收式制冷机的经济性 吸收式制冷机的热力系数： 式中：Q0 - 蒸发器中的制冷量； Qh - 发生器的耗热量。 举例 目前吸收式制冷机主要应用的工质对： 5.2 氨水吸收式制冷机 氨-水溶液的性质 氨具有极大的溶水性，常温下，一个体积的水，甚至可 以溶解700倍于自身体积的氨； 氨水溶液呈弱碱性； 氨水溶液在低温下容易析出晶体，如根据浓度的不同， 在-79时会析出时会析出 NH3.H2O，或，或 2NH3.H2O等纯水冰， 纯氨冰或氨的水合物。因此在吸收式制冷机中所能 达到的最低温度将受限制； 氨水溶液中氨和水的沸点相差不大，氨水在发生器被 加热时，有部分水会随氨一起蒸发
4、出来， 因此必须采用精馏装置，获得较纯的氨蒸气。 对有色金属有腐蚀作用 氨水溶液无色，有刺激性气味，对有色金属材料（除磷 青铜）有腐蚀作用，因而在氨吸收式制冷系统中不采用 铜及铜合金材料。 5.2 氨水吸收式制冷机 5.2 氨水吸收式制冷机 5.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程 A精馏塔 B冷凝器 C过冷器 D蒸发器 E吸收器 F溶液热交换器 G.I节流阀 H溶液泵 A B C D E F G H I 1a f kg 5 1kg 6 6a 7 8 8a 1kg 4 4a 2 (f-1) kg 2a 3 5.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程 1a f kg wr 5 1kg wr 2 (f-1)
5、 kg wa 发生器 提馏段 精馏段 回流冷凝器 q h q R 精馏塔内的精馏过程： 5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图 氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程： 1a-1 进入精馏塔的浓溶液被加热的过程； 1-2 浓溶液在发生段的加热汽化过程； 3-1 提馏段的热交换过程； 1-5 精馏段热质交换过程，含水氨蒸气浓度进一步提高； 5-6 冷剂氨蒸气在冷凝器中的冷凝过程； 6-6a 冷剂氨蒸气在过冷器中的过冷过程； 6a-7 6点状态的过冷液体经节流阀节流到p0 压力， 其湿蒸气达到点7状态的节流过程； 7-8 蒸发器中的蒸发过程； 点2状态的饱和稀溶液，由发生器引出后经历热力过程； 2-
6、2a 发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程； 2a-3 降温后的引出液的节流过程（2a和3点重合）； 3-8a 稀溶液进入吸收器后的吸收过程； 点4状态的浓溶液经溶液泵提升到pk压力，达到点4a状态, 升压过程其浓度和焓值均不变（点4a和4重合）。 5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图 氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程： 5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（含过冷器） pk pk p0 p0 1 1a 1 2 3 5 6 6a-7 8 7 8 8 7 2 2a-3 4a 4 8a w aw rw r w h 8a 5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（不含过冷器） pk
7、pk p0 p0 1 1a 1 2 3 5 6 7 8 7 8 8 7 2 2a-3 4a 4 w aw rw r w h 5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算 在已知制冷量，冷凝温度和蒸发温度的情况下， 可以根据h-w图进图进 行热热力计计算。 蒸发器单位制冷量： 冷凝器单位热负荷： 发生器单位热负荷： 1a f kg wr 5 1kg wr 2 (f-1) kg wa 发生器 提馏段 精馏段 回流冷凝器 q h q R 由精馏塔的热平衡关系： 吸收器单位热负荷： 5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算 溶液的循环倍率： 为产生1kg氨蒸气所需的浓溶液量。 根据精馏塔的质量平衡计算：
8、E G 4 f kg 8a 1kg 3 (f-1) kg 2a q a 根据吸收器的热平衡关系： 5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算 溶液热交换器热负荷： A E F G H 1a f kg 5 1kg 8a 1kg 4 4a 2 (f-1) kg 2a 浓溶液侧： 稀溶液侧： 热交换器出口溶液h1a值： 0.95为溶液热交 换器热损失系数 5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算 过冷器单位热负荷： 循环系统的热平衡关系： 循环的热力系数： 一般热力系数的范围在0.30.4之间。 5.2.4 其他形式的吸收式制冷机 1. 双级氨吸收式制冷循环； 2. 复合吸收式制冷循环； 3. GAX吸收制冷循环； 4. 扩散-吸收式制冷机。 课外阅读 单级可达-30 多级最低可达多级最低可达 -55-60