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1、 制冷与低温技术原理制冷与低温技术原理第五章第五章 吸收式制冷吸收式制冷第五章第五章 吸收式制冷吸收式制冷主要内容：主要内容：吸收式制冷原理；吸收式制冷原理；溴化锂吸收式制冷机；溴化锂吸收式制冷机；氨水吸收式制冷机。氨水吸收式制冷机。5.1.1 吸收式制冷原理吸收式制冷原理5.1 吸收式制冷原理吸收式制冷原理蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器节节流流阀阀吸收器吸收器溶液热溶液热交换器交换器溶溶液液泵泵发生器发生器QoQHQAQk蒸气吸收式制冷的基本系统蒸气吸收式制冷的基本系统 以热能为动力以热能为动力 的制冷机。的制冷机。两个回路两个回路 制冷剂回路制冷剂回路 溶液回路溶液回路5.1.1 吸收式制冷原理
2、吸收式制冷原理说明说明1.吸收式制冷机利用的是低温热源。吸收式制冷机利用的是低温热源。如：如：0.03-0.8MPa的低压蒸气，高于的低压蒸气，高于75的的热热水，水，燃燃气气，废废烟烟气气，化，化学学反反应热应热，太，太阳阳能等。能等。2.吸收式制冷机的制冷量可大可小。吸收式制冷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。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吸收式制冷机的工质为制冷剂制冷剂-吸收剂工质对吸收剂工质对。其中低沸点的工质为制冷剂，高沸点的工质其中低沸点的工质为制冷剂，高沸点的工质 为吸收剂。为吸收剂。5.1.1 吸收式制冷原理吸收式制冷
3、原理4.吸收式制冷机工质对的特征：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，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。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。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。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。成本低，容易得到，对金属腐蚀小。5.1.1 吸收式制冷原理吸收式制冷原理氨水吸收式制冷机（氨氨水吸收式制冷机（氨-水）水）可制取可制取00以下的冷
4、量，用于低温制冷装置。以下的冷量，用于低温制冷装置。溴化锂吸收式制冷机（水溴化锂吸收式制冷机（水-溴化锂）溴化锂）制取制取00以上的冷量，用于空调。以上的冷量，用于空调。6.吸收式制冷机的经济性吸收式制冷机的经济性 吸收式制冷机的热力系数：吸收式制冷机的热力系数：hQQ0 式中：式中：Q0-蒸发器中的制冷量；蒸发器中的制冷量；Qh-发生器的耗热量。发生器的耗热量。举例举例目前吸收式制冷机主要应用的工质对：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吸收式制冷机氨氨-水溶液的性质水溶液的性质 氨具有极大的溶水性，常温下，一个体积的水，甚至可氨具有极大的溶水性，常温下，一个体积的
5、水，甚至可 以溶解以溶解700倍于自身体积的氨；倍于自身体积的氨；氨水溶液呈弱碱性；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，氨水溶液在低温下容易析出晶体，如根据浓度的不同，在在-79时会时会析出析出NH3.H2O，或，或2NH3.H2O等纯水冰，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；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出来，加热时，有部分水会随氨一起蒸发出来，因此必须采用精
6、馏装置，获得较纯的氨蒸气。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。铜及铜合金材料。5.2 氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机5.2 氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机5.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程氨水吸收式制冷的工作流程A精馏塔精馏塔B冷凝器冷凝器C过冷器过冷器D蒸发器蒸发器E吸收器吸收器F溶液热交换器溶液热交换器G.I节流阀节流阀H溶液泵溶
7、液泵ABCDEFGHI1a f kg5 1kg66a788a 1kg44a2 (f-1)kg2a35.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程氨水吸收式制冷的工作流程1a f kg wr5 1kg wr2 (f-1)kg wa发生器发生器提馏段提馏段精馏段精馏段回流冷凝器回流冷凝器q hq R 精馏塔内的精馏过程：精馏塔内的精馏过程：5.2.2 氨水吸收式制冷循环的氨水吸收式制冷循环的h-wh-w图图 氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：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；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；浓溶液在发生段的加
8、热汽化过程；3-1 提馏段的热交换过程；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；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；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；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点状态的过冷液体经节流阀节流到p0 压力，压力，其湿蒸气达到点其湿蒸气达到点7状态的节流过程；状态的节流过程；7-8 蒸发器中的蒸发过程；蒸发器中的蒸发过程；点点2状态的饱和稀溶液，由发生器引出后经历热力过程；状态的饱和稀溶液，由发生器引出后经历热力过
9、程；2-2a 发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程；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（降温后的引出液的节流过程（2a和和3点重合）；点重合）；3-8a 稀溶液进入吸收器后的吸收过程；稀溶液进入吸收器后的吸收过程；点点4状态的浓溶液经溶液泵提升到状态的浓溶液经溶液泵提升到pk压力，达到点压力，达到点4a状态状态,升压过程其浓度和焓值均不变（点升压过程其浓度和焓值均不变（点4a和和4重合）。重合）。5.2.2 氨水吸收式制冷循环的氨水吸收式制冷循环的h-wh-w图图 氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：5.2.
10、2 氨水吸收式制冷循环的氨水吸收式制冷循环的h-wh-w图图（含过冷器）（含过冷器）pkpkp0p011a1 2 3 5 66a-787 8 8 7 22a-34a48aw aw rw rwh8a5.2.2 氨水吸收式制冷循环的氨水吸收式制冷循环的h-wh-w图图（不含过冷器）（不含过冷器）pkpkp0p011a1 2 3 5 6787 8 8 7 22a-34a4w aw rw rwh5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算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，在已知制冷量，冷凝温度和蒸发温度的情况下，可以根据可以根据h-w图进行热力计算。图进行热力计算。蒸
11、发器单位制冷量：蒸发器单位制冷量：780hhq 冷凝器单位热负荷：冷凝器单位热负荷：65hhqk 发生器单位热负荷：发生器单位热负荷：1a f kg wr5 1kg wr2 (f-1)kg wa发生器发生器提馏段提馏段精馏段精馏段回流冷凝器回流冷凝器q hq R由精馏塔的热平衡关系：由精馏塔的热平衡关系：Rhqhfhhfqa 251)1(吸收器单位热负荷：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氨水吸收式制冷循环的热力计算溶液的循环倍率：溶液的循环倍率：为产生为产生1kg氨蒸气所需的浓溶液量。氨蒸气所需的浓溶液量。根据精馏塔的质量平衡计算：根据精馏塔的质量平衡计算：ararw
12、wwwf EG4 f kg8a 1kg3(f-1)kg2aq a根据吸收器的热平衡关系：根据吸收器的热平衡关系：384)1(hfhhfqaa 5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算氨水吸收式制冷循环的热力计算 溶液热交换器热负荷：溶液热交换器热负荷：AEFGH1a f kg5 1kg8a 1kg44a2 (f-1)kg2a浓溶液侧：浓溶液侧：)(411aahhfqtw 稀溶液侧：稀溶液侧：)(1222ahhfqtw ）（热交换器出口溶液热交换器出口溶液h1a值：值：aaahhhffh4221)(195.0 0.95为溶液热交为溶液热交换器热损失系数换器热损失系数5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算氨水吸收式制冷循环的热力计算 过冷器单位热负荷：过冷器单位热负荷：8866hhhhqaak 循环系统的热平衡关系：循环系统的热平衡关系：Rakhqqqqq 0 循环的热力系数：循环的热力系数：hqq0 一般热力系数的范围在一般热力系数的范围在0.30.4之间。之间。5.2.4 其他形式的其他形式的吸收式制冷机吸收式制冷机1.双级氨吸收式制冷循环；双级氨吸收式制冷循环；2.复合吸收式制冷循环；复合吸收式制冷循环；3.GAX吸收制冷循环；吸收制冷循环；4.扩散扩散-吸收式制冷机。吸收式制冷机。课外阅读课外阅读单级可达单级可达-30多多级级最低可最低可达达 -55-60
制冷与低温技术原理第5章吸收式制冷氨水
