制冷原理与装置-其它制冷循环.

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1、第五章 吸收式制冷循环及其他制冷循环 学习要点： 1、掌握吸收式制冷机的工作原理及流程； 2、掌握单效溴化锂吸收式制冷机工作流程及热负荷计算； 3、掌握蒸气（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机工作原理及循 环热负荷计算； 4、掌握直燃型溴化锂吸收式制冷循环的工作原理； 5、掌握氨水吸收式制冷机工作原理及制冷循环的热力计算； 6、掌握溴化锂吸收式制冷机变工况特性； 7、掌握回热式气体制冷机循环的工作原理及性能参数的计算； 8、掌握气体涡流制冷原理及性能指标计算； 9、了解热电制冷的基本原理及制冷量的计算； 10、了解固体吸附制冷的基本原理、循环系统的组成及工作过程。,第一节 吸收式制冷循环 一、吸

2、收式制冷机的工作原理及系统组成 1.工作原理: 利用热源（水蒸气、热水或油、天然气燃烧）在发生器中加热具有一定浓度的溶液，使其中作为制冷剂的低沸点组份部分被蒸发出来。然后送入冷凝器冷凝成为液体，由节流阀降压到蒸发压力，在蒸发器中蒸发制冷。蒸发器出来的制冷剂蒸气被发生器中完成发生过程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢复到原有浓度，再由发生泵送到发生器中循环使用。 2.设备组成: 吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀和溶液泵等设备组成。,吸收式制冷机工作原理图 A-发生器 B-吸收器 C-冷凝器 D-节流阀 E-蒸发器 F-节流阀 P-溶液泵,二、吸收式制冷循环的种类 1、单效型 2、

3、双效型 3、直燃型 三、吸收式制冷机的工质 1. 吸收式制冷机工质对 (1) 溴化锂水溶液 制冷剂：水 冰点： 0 沸点：100 吸收剂：溴化锂 （LiBr） 熔点：549 沸点：1265,溴化锂水溶液的特性： 制冷温区：0C以上。 浓度：在常温下溴化锂溶液的饱和浓度约为60%。 比热：0.40.6kJ/(kg)。它与蒸发潜热较大的水组成工质对可使制冷循环获得较高的热力系数。 优点：气化潜热很大、易得、无毒、无味、不燃烧、不爆炸。 缺点：1）腐蚀性强。溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性。 2）气密性要求高。,(2) 氨水溶液,制冷剂： 氨：NH3 熔点： -77.7 沸点： -33.5 吸收

4、剂： 水： H2O 冰点： 0 沸点： 100,氨水是吸收式制冷机最早使用的一种传统工质对，工业用大型低温吸收式制冷机，充有氢气的小型扩散吸收式冰箱目前都还采用这种工质对。 氨作为一种制冷剂具有较好的热力性质，蒸发潜热大、压力适中、导热系数高、而且价廉易得。在常温下，氨是一种无色而具有强烈刺激性臭味的气体，且极易溶于水组成氨水溶液，在常温下，一分体积的水可溶解700倍体积的氨，因而，氨水溶液呈弱碱性是一种很理想的吸收剂。作为吸收式制冷机工质对，其中氨是制冷剂，水是吸收剂。 缺点：相对于热源温度而言，吸收剂与制冷剂的沸点较接近，氨蒸气中含有大量的水蒸气,要将其分开须采用精馏设备,而使系统复杂化。

5、,（一）单效溴化锂吸收式制冷机的工作循环 1. 单效溴化锂吸收式制冷机工作流程 热源： 0.030.15MPa （表压）蒸汽 85150 热水。 热力系数： 0.650.7,2、单效溴化锂吸收式制冷机工作循环的 图 吸收剂回路： 2点为稀溶出吸收器时的状态，浓度为 ，压力为 温度为 27为稀溶液在溶液热交换器中的升温过程。温度上升而质量浓度不变。 754为发生器中的发生过程。其中75为稀溶液在发生器中的预热过程。54 为稀溶液的发生过程。 分别为与此过程起、终状态对应的冷剂蒸气状态点。通常用,的平均值 作为发生出来的冷剂蒸气温度。即点 表示 压力下发生器中发生出来的冷剂蒸气状态。 48为溶液在

6、溶液热交换器中的冷却降温过程，其质量浓度不变，过程沿 等浓度线进行。 8 点为浓溶液出热交换器的状态。,浓溶液进吸收器后，本应按 862 进行冷却和吸收过程。而实际上为了满足吸收器中吸收溶液需要一定的喷淋量的要求浓溶液进入吸收器后被混入了一部分稀溶液，使溶液的状态实上变成点 9 ，即点2 状态的稀溶液与点 8 状态的浓溶液按一定比例混合的状态。其位置处于2 点和 8 点的连线上，浓度为 。这种混合溶液称做中间溶液。 为中间溶液进入吸收器后的闪发过程，点 为闪发终了状点。在 压力下该状态的溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸气直到点2 状态。 为溶液在吸收器中的吸收过程。 制冷剂回路： 表示冷凝器中的冷凝

7、过程（包括 冷却过程和 a-3 冷凝过程）。 为冷剂水在蒸发器中的蒸发过程（包括冷剂水从冷凝器到蒸发器的节流闪发过程 3-b和蒸发过程 。由于等焓节流，图中点 3 与点 b 重合，但其压力不同。,3. 单效溴化锂吸收式制冷机的热负荷计算 1、设计条件与工作参数： 设计参数：制冷量、冷媒水出口温度、 冷却水进口温度、热源参数。 工作参数：冷却水出口温度、冷凝温度、蒸发温度、 发生器压力与吸收器压力、放气范围、 发生终了浓溶液温度、吸收终了稀溶液温度、 溶液热交换器浓溶液温度、 稀溶液再循环倍率 。,循环工作参数的确定：根据我国机械行业标准jb/T7247-94合理地确定如表5-1所列的各项工作参

8、数。,（二）两效溴化锂吸收式制冷机工作循环 两效吸收式制冷循环是指系统中设置有高压和低压两个发生器。 蒸气（或热水）型两效溴化锂吸收式制冷机的工作原理 热源：0.250.8MPa (表压)蒸汽 或150200以上的热水,(1) 串联流程的蒸气型两效溴化锂吸收式制冷循环： 吸收器出来的稀溶液由泵 输送经低温和高温溶液热交 换器，进入高压发生器被蒸 气加热，产生部分冷剂蒸气 ，使溶液浓度提高并离开高 压发生器，经溶液热交换器 冷却后，进入低压发生器被 从高压发生器引入的冷剂蒸 气加热，又产生新的冷剂蒸 气送到冷凝器中冷却和冷凝 成冷剂水，与高压发生器出 来在低发生器中冷凝后进入 冷凝器的冷剂水混合

9、，然后送入蒸发器蒸发制冷，再变成冷剂蒸气，到吸收器中被低压发生器送来的浓溶液吸收。,两效溴化锂吸收式制冷循环串联流程系统工作的各热力过程 过程为吸收器出来的点2状态稀溶液，由溶液泵输送先后在低温和高温溶液热交换器，受低压发生器和高压发生器出来的浓溶液加热的过程，溶液温度提高，其浓度不变。 过程为 浓度的溶液在高压发生器中的发生过程。 为其中的加热过程，在 点溶液达到饱和状态开始沸腾，发生出冷剂水蒸气。过程沿 等压线进行，直到 状态终止。,过程为高压发生器出来的溶液在高温溶液热交换器中的冷却过程。其浓度不变，温度降低。 状态的溶液称做中间溶液。 过程为 状态的溶液进入低压发生器被来自高压发生器的

10、 状态的冷剂蒸气加热，以及在 压力下点 5 状态发生出,点 状态冷剂蒸气的过程， 直到点4 状态，发生过程结束。 4-8 为低压发生器中流出的浓 溶液在低温溶液热交换器中的冷 却过程。溶液的温度降低到 ，质量浓度不变。 和 2-8-9 分别为点 和点 8 状态的浓溶液与吸收器 中点2 状态的稀溶液混合的过程 。其混合溶液最后达到点9状态。 若直接喷淋浓溶液，则无此过程。 为混合溶液在吸收器中 的闪发过程。 为混合液在吸收器中的 冷却、吸收过程。 状态的混合 溶液在吸收器管内冷却水的作用下，吸收来自蒸发器点 状态的蒸气，成为点2 状态的稀溶液。,为高压发生器的冷剂 蒸气在低压发生器管簇内的 冷凝

11、放热过程。 为低压发生器管内冷 剂水进入冷凝器的节流、冷 却过程。压力由 降到 冷剂水的最终状态达到 点3 状态。 为低压发生器的冷剂蒸 气在冷凝器中的冷凝过程。 在冷凝器管内冷却水的作用下 ，凝结成点3 状态的冷剂水。 为冷凝器中的冷剂水进入蒸发器的节流、蒸发过程。点3 状态的冷剂水节流进入蒸发器后，压力降至 但焓值不变，蒸发器吸取管束内冷水的热量而制冷。成为点 状态的冷剂蒸气。,(2) 并联流程的蒸气型两效溴化锂吸收式制冷循环： 所谓并联流程是指从吸收器出来的的稀溶液，经溶液泵升压后分流，分别进入高、低压发生器的两效吸收式制冷循环流程。不同于串联流程的稀溶液按先后顺序进入高、低压发生器的特

12、点，具有较高的热力系数。,两效溴化锂吸收式制冷循环并联流程工作的热力过程： 2-7为吸收器出来的稀溶液经溶液泵输送 ，全部进入低温溶液热交换器中的加热过程。 为分流后的稀溶液一部分进入高温溶液热交换器的加热过程。 为分流后的另一部分稀溶液进入凝水热交换器中的加热过程。 为稀溶液在高压发生器中的加热过程。 为高压发生器中的发生过程。 为高压发生器出来的浓溶液在高温溶液热交换器中的冷却过程。,状态为高温溶液热交换器出来的点 状态的浓溶液，与低压发生器出来的点4 状态的浓溶液混合成为点 状态浓溶液的混合过程。 为稀溶液在低压发生器中的闪发过程。点 状态的稀溶液闪发出部分冷剂蒸气，温度降低到 ，质量浓

13、度则略有上升。 为低压发生器中的发生过程。溶液浓度达到点4 状态的 ，温度达到 为点8 状态的浓溶液在低温溶液热交换器中的冷却过程。 2-8-9 为点8 状态的浓溶液与吸收器中的点2 状态的稀溶液混和成为点 9 状态混合溶液的混合过程。若将用浓溶液直接喷淋，则无此过程。 低温溶液热交换器出来的浓溶液进入吸收器的吸收过程以及制冷剂（水）的循环过程与串联流程相同，不再重复。,2.直燃型溴化锂吸收式制冷循环 热源：燃油（柴油）或燃气（天然气） 热力系数： 0.95,冷却水回路切换成热水回路的机组循环系统工作原理图,工作原理：夏季制冷时与吸收式制冷机相同。冬季采暖时，将吸收器、冷凝器与冷却塔脱开，使加

14、热盘管与之连接形成冷却水回路切换成热水回路，向采暖环境供热。来自加热盘管的工作热水进入吸收器盘管内，被由低压发生器来的溶液在管外喷淋加热而升温。然后再进入冷凝器盘管内，被来自低压发生器冷剂蒸气再次加热，继续升温后，送回加热盘管供采暖使用。同时冷凝器中凝结的冷剂水直接返回低压发生器，使其中的浓溶液变成稀溶液完成溶液的稀释过程，低压发生器中的稀溶液进入吸收器与管内的热水换热后再由溶液泵送入高压发生器，从而完成一个循环。冷热流程的切换由阀门完成。,热水和冷水采用同一回路的吸收式系统工作原理： 制冷时与吸收式制冷机工作原理一样。 采暖时，高压发生器产生的高温蒸气直接进入蒸发器与热水换热，产生的冷凝水直

15、接通入吸收器与其中的浓溶液混和而成为稀溶液，再由溶液泵送入高压发生器，完成一个循环。 制冷和采暖的切换由阀门完成。,循环的各热力过程图,三、氨水吸收式制冷循环 （一）氨水吸收式制冷机工作原理 1. 氨水吸收式制冷机的工作循环,A- 精馏塔(a 一发生段 b-提馏段 c-精馏 段 d-分凝段） B-吸收器 C-冷凝器 D-氨液过冷器 E-蒸发器 F-溶液热交换器 P-氨水泵 V-节流阀,氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程 为进入精馏塔的浓溶液在提馏段被加热的过程。 1-2为浓溶液在发生段的加热气化过程。该过程中大量氨气和部分水蒸气被蒸发出来，溶液浓度由 降低为 。其开始蒸发出的蒸气状态和蒸发终了

16、的蒸气状态分别为点 和点 的状态。因此在发生段内蒸气状态为点 和点 的平均状态点 ，其浓度为 。 为提馏段的热质交换过程。点 状态的蒸气上升与点 状态的溶液进行热质交换，使溶液中的氨蒸发。点 状态的氨蒸气浓度由 提高到 ，达到点 状态。,为精馏段热质交换过程。浓溶液浓度进一步提高到 为冷剂氨蒸气在冷凝器中的冷凝过程。 为冷剂氨液体在过冷器中的过冷过程。 为 点状态的过冷液体经节流阀节流到 压力，其湿蒸气达到点 7 状态的节流过程。由于该过焓值不变，浓度不变，故两点重合。 7-8 为蒸发器中的蒸发过程。点 8 通常为湿蒸气状态，以利于限制蒸发温度的波动范围。 为发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程。 为降温后的引出液的节流过程（因前述原因点 3与点 重合）。