第八章--吸收式制冷(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,*,2,1,第八章 吸收式制冷,能源与动力学院建筑环境与设备工程系,2,2,第一节 吸收式制冷的基本原理,压缩机,高温高压,制冷剂气体,低温低压,制冷剂气体,高温高压,制冷剂液体,低温低压,制冷剂液体,节流装置,蒸发器,冷凝器,P,蒸气压缩式制冷的基本原理,2,3,第一节 吸收式制冷的基本原理,一、吸收式制冷的基本原理,低压制冷剂,(,气液共存,),利用热源使溶液中的制冷剂气化,利用浓溶液吸收制冷剂蒸气,冷凝器,节流阀,吸收器,发生器,2,4,1,、吸收式制冷循环,第一节 吸收式制冷的基本原理,膨胀阀,蒸发器,冷凝器,发生器,吸收器,泵,节流装置,相当于一个压缩机,制冷剂循环,逆循环,吸收剂循环,正循环,2,5,2,、,吸收式制冷机的构成,膨胀阀,蒸发器,冷凝器,发生器,吸收器,溶液泵,节流装置,与蒸气压缩式制冷系统完全相同,相当于“热力压缩机”,吸收器相当于吸气侧,发生器相当于压出侧,第一节 吸收式制冷的基本原理,2,6,第一节 吸收式制冷的基本原理,3,、,制冷剂吸收剂溶液,在吸收器中，吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的溶液称之为制冷剂吸收剂溶液。,(,也称之为,制冷剂吸收剂工质对,),在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，,吸收剂溶液,与,制冷剂吸收剂溶液,的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。,常用的制冷剂吸收剂工质对：,水溴化锂,水氯化锂,氨水,2,7,一、吸收式制冷机的热力系数,1,、吸收式制冷机,热力系数,的定义,吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即：,第一节 吸收式制冷的基本原理,式中：,0,吸收式制冷机所制取的制冷量；,k,吸收式制冷机所消耗的热量。,2,、吸收式制冷机热力系数分析,(1),吸收式制冷系统与外界的能量交换,2,8,第一节 吸收式制冷的基本原理,吸收式制冷系统与外界的能量交换,根据热力学第一定律：,吸收器,冷凝器,假设：,该吸收式制冷循环是可逆的；,发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量。,则：,发生器热媒引起的熵增为：,2,9,蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：,第一节 吸收式制冷的基本原理,周围环境引起的熵增为：,由热力学第二定律可知：系统引起外界总熵的变化应大于或等于零，即：,2,10,第一节 吸收式制冷的基本原理,将能量平衡方城代入上式，有：,若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：,则吸收式制冷机的最大热力系数,max,为：,2,11,第一节 吸收式制冷的基本原理,可见：,吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在,T,g,与,T,e,之间的,卡诺循环的热效率,与工作在,T,0,和,T,e,之间的,逆卡诺循环的制冷系数,的乘积。,最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的升高而增大。,因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡诺循环与逆卡诺循环构成的,联合循环,，如右图所示。故吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比，只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热力系数是相同的。,可逆吸收式制冷循环,压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制冷机的热力系数相比。,2,12,第二节 二元溶液的特性,2,13,第二节 二元溶液的特性,在吸收式制冷循环中，制冷剂吸收剂工质对,(,二元混合物,),的特性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。,对于吸收式制冷机通常规定：,溴化锂水溶液的浓度指溶液中,溴化锂的质量浓度,；,(,在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。,),氨水溶液的浓度指溶液中,氨的质量浓度,。,(,在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。,),2,14,第二节 二元溶液的特性,一、溴化锂水溶液的特性,溴化锂水溶液是目前,空调用吸收式制冷机,采用的工质对。,溴化锂的性质：,无水溴化锂为无色粒状结晶物，性质和食盐相似，化学稳定性好，在大气中不变质、分解、挥发。无毒，对皮肤无刺激。,通常固体溴化锂含一个或两个结晶水。,溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀性。,溴化锂的沸点比水高很多，溴化锂水溶液发生沸腾时只有水汽化，生成纯制冷剂，故不需设蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高。其主要弱点在于以水为制冷剂，,蒸发温度不能太低,。并且系统对,真空度要求较高,。,2,15,(,一,),、溴化锂水溶液的压力饱和温度图,第二节 二元溶液的特性,溴化锂水溶液蒸汽压图,纯水的压力饱和温度关系,结晶线,溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液,的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知：,一定温度下溶液的水蒸气饱和分压力低于纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分压力越低：,结晶线表明在不同温度下的饱和浓度。温度越低，饱和浓度也越低。,溴化锂溶液的浓度过高或,溶液温度过低均易形成结,晶。,(,机组运行时应防止发生结晶,),2,16,第二节 二元溶液的特性,(,二,),、溴化锂水溶液的比焓浓度图,饱和液态和过冷液态的比焓在,h,图上可根据等温线和等浓度线的交点确定,。,在溴化锂溶液的,h,图上只有液相区，气态为纯水蒸汽，集中在,0,的纵轴上。由于平衡时气液同温度，可通过某,等压辅助线,和等焓线交点确定。,当,压力较低,时，压力,对液体的比焓和混合热的影响很小,，可认为溶液的比焓只是温度和浓度的函数。,溴化锂水溶液的比焓浓度图,等温液线,等压饱和液液线,2,17,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,2,18,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,溴化锂吸收式制冷机的优点,(1),不需要设置,蒸汽精馏设备,，系统简单，热力系数较高；,(2),可以利用各种热能驱动，节约大量用电；,(3),结构简单，运动部件少，安全可靠；,(4),对环境和大气臭氧层无害。,目前，溴化锂吸收式制冷机发展迅速，在,大型空调制冷系统,和,低品位热能利用,方面占有重要地位。,2,19,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,一、单效溴化锂吸收式制冷理论循环,1,、单效溴化锂吸收式制冷机的流程,(,见,flash),单效溴化锂吸收式制冷机的流程,2,20,2,、单效溴化锂吸收式制冷机理论循环,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,h,图上,溴化锂吸收式制冷机理论循环,1,2,：泵的加压过程，来自吸收器的稀溶液由压力,P,0,下的饱和液变为压力,P,k,下的过冷液，浓度不变，温度近似不变，点,1,与点,2,基本重合。,2,3,：过冷的稀溶液在预热器中的预热，,浓度不变，温度升高。,3,4,：稀溶液在发生器中的加热过程，其中,33g,过冷稀溶液变为饱和液的过程；,3g4,为稀溶液在等压,Pk,下沸腾气化变为浓溶液的过程。发生器排出的蒸汽可认为是,与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水蒸气,(,状态,7,的过热水蒸汽,),2,21,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,h,图上,溴化锂吸收式制冷机理论循环,7,8,：为冷剂水蒸气在冷凝器中的冷凝过程，压力为,Pk,。,8,9,：为冷剂水的节流过程，压力由,Pk,变为,P0,下的湿蒸气，状态,9,的湿蒸气为由状态,9,的饱和水与状态,9,的饱和水蒸气组成。,9,10,：为状态,9,的湿蒸汽在蒸发器内吸热气化至状态,10,的饱和水蒸汽过程，其压力为,P0,。,4,5,：为浓溶液在热交换器中的预冷过程，即由压力为,Pk,的饱和液变为过冷液。,5,6,：浓溶液的节流过程，将压力为,Pk,的过冷液变为压力,P0,下的湿蒸汽。,2,22,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,h,图上,溴化锂吸收式制冷机理论循环,6,1,：为浓溶液在吸收器中吸收过程，其中,66a,为浓溶液由湿蒸气变为饱和液状态，,6a1,为状态为,6a,的饱和液在压力,P0,下与状态,10,的冷剂水蒸汽放热混合为稀溶液的过程。,3,、理想溴化锂吸收式制冷循环的热 力系数,决定吸收式制冷循环的外部条件,被冷却介质的温度,tcw,：决定蒸发压力,(,蒸发温度,t0),；,冷却介质温度,tw,：决定冷凝压力,Pk(,冷凝温度,tk),及吸收器内的最低温度,t1,；,热源温度,th,：决定发生器内的最高温度,t4,。,2,23,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,溶液的循环倍率,f,定义：系统中每产生,1kg,的制冷剂所需要的制冷剂吸收剂的千克数。,F,，,w,D,F,D,，,s,f,kg,1kg,设从吸收器进入发生器的稀溶液流量为,F,，发生器中产生的水蒸汽的质量流量为,D,，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为,F,D,，根据发生器内溴化锂的制冷平衡方程可导出：,“,放气范围”,2,24,(3),理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增大热力系数，需减小循环倍率。,为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度。,2,25,二、单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构与流程,(,一,),单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构,1,、吸收式制冷机是在高真空度下工作的，要求系统密封性好。结构安排必须紧凑，连接部件尽量减少，通常把发生器等四个主要换热设备置于一个或两个密闭筒体内，即通常所说的,单筒结构和双筒结构,。,2,、因设备内压力很低，为减少制冷剂蒸汽的流动损失，将压力相近的设备合放在一个筒体内，使外部冷却介质在管束内流动，,制冷剂在管束外较大的空间内流动,。,3,、蒸发器和吸收器采用,喷淋式换热设备,，以减少静液高度对蒸发温度的影响,(,在蒸发器低压下，,100mm,高的水层将使蒸发温度上升,10,12,C),。发生器虽多采用沉浸式，但液层的高度要求小于,300,350mm,。,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,2,26,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,双筒形单效溴化锂吸收式制冷机结构简图,1,吸收器；,2,稀溶液囊；,3,发生器泵；,4,溶液热交换器；,5,发生器；,6,浓溶液囊；,7,挡液板,；,8,冷凝器；,9,冷凝器水盘；,10,U,形管；,11,蒸发器；,12,蒸发器水盘；,13,蒸发器水囊；,14,蒸发器泵；,15,冷剂水喷淋系统；,16,挡水板；,17,吸收器泵；,18,溶液喷淋泵；,19,发生器溶液囊；,20,三通阀,；,21,浓溶液溢流管,；,22,抽气装置,2,27,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,(,二,),单效溴化锂吸收式制冷机的流程,2,28,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,直燃双效溴化锂吸收式制冷机远大,2,29,第三节 单效溴化锂吸收式制冷机,(,三,),溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施,1,、防腐蚀问题,一方面确保机组的密封性维持机组内高真空，长期不运行时可充入氮气；另一方面在溶液中加入缓蚀剂。,2,、抽真空装置,3,、防止结晶问题,4,、制冷量的调节,改变加热介质的温度的温度及稀溶液的循环量,(,借助三通阀,),。,2,30,谢谢大家,!,