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1、溴化锂吸收式制冷机晨怡热管 2009-11-7 17:48:495.1 溴化锂水溶液的性质5.2 溴化锂吸收式制冷机制冷原理5.3 溴化锂吸收式制冷机组主要部件的结构5.4 溴化锂吸收式制冷机的操作教学目的与要求：1. 了解溴化锂吸收式制冷机的发展，溴化锂水溶液的性质。2. 熟悉溴化锂制冷的工作过程、各主要部件的基本结构、功用。3. 掌握溴化锂制冷系统的基本原理、溴化锂吸收式制冷机的操作。教学目的与要求：1. 了解溴化锂吸收式制冷机的发展，溴化锂水溶液的性质。2. 熟悉溴化锂制冷的工作过程、各主要部件的基本结构、功用。3. 掌握溴化锂制冷系统的基本原理、溴化锂吸收式制冷机的操作。内容和时间安排
2、、教学方法：1内容和时间安排：6 学时2教学方法：企业现场教学、实验室环境教学，多媒体教学、案例教学、课堂提问。教学重点和难点：1重点：溴化锂制冷的工作过程、各主要部件的基本结构、功用。2难点：溴化锂制冷的工作过程、溴化锂吸收式制冷机的操作。溴化锂吸收式制冷机通电器 1954 年第一台问世以来，也有 50 多年了，美国是最早生产溴化锂吸收式制冷机的国家。我国在 1966 年底由上海第一冷冻机厂，中国船舶工业总公司上海七 0 四研究所，合肥通用机械研究所与上海国棉十二厂联合试制成功了国内第一台单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组，上述有关单位在此基础上，在七八十年代推出了双效型溴化锂吸收式冷水机组，并
3、在实际工程中应用。进入九十年代以后，溴化锂机组得到了迅速的发展，就机组在品种而言，除蒸汽单、双效外，还发展了热水型，直燃式（燃油或燃汽）冷热水机组。当今，由于空调中制冷设备耗电过多，供电量不足及环境问题日益被世人所重视，特别是 CFC 工质对大气臭氧层的破坏作用，使我们的注意力再次集中到吸收式制冷机的某些优势上。世界各国都较重视吸收式制冷的应用与发展，并对吸收式制冷机中新的工质对、传热与传质，控制方式自动智能化方面又提出许多新的研究热点。 溴化锂吸收式制冷机是以热源为动力，水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取 0以上低温水的一种制冷设备。这种制冷设备具有节能省电的优点可利用低品位热源作原始动力
4、提供制冷；溴化锂吸收式制冷机组运动部件少，运转平稳，机组安装简便，噪声小；溴化锂吸收式制冷机结构简单、制造方便，负荷变化时机组性能稳定，并可以在 10%至 100%之间进行冷量无级调节等优点。 因为溴冷机的制冷剂是水，制冷温度只能在 0以上，一般不低于 5，故溴冷机多用于空气调节工程作低温冷源，特别适用于大、中型空调工程中使用。溴冷机在某些生产工艺中也可用作低温冷却水。5.1 溴化锂水溶液的性质5.1.1、水 水是很容易获得的物质，它无毒、不燃烧、不爆炸、价格低廉、汽化潜热大（约 2500kJ/kg，比 R12 大 16 倍之多），比容大。常压下的蒸发温度较高，常温下的饱和压力很低。例如当温度
5、为 25时，它的饱和压力为 31.6mbar，比容为 43.37m3/kg，一般情况下，水在0时就结冰，因而大大限制了它的应用范围。 5.1.2、溴化锂 1、溴和锂分别属碱和卤族元素，故溴化锂（LiBr）的性质与NaCl（食盐）相似，属盐类，有咸味，呈无色粒状晶体，融点为549； 2、沸点很高，在一个物理大气压理沸点为 1265，故在常温或一般高温下可以认为是不挥发的； 3、极易溶解于水； 4、性质稳定，在大气中不变质、不分解； 5、它是由 92.01%的溴 和 7.99% 的锂组成，分子量为 86.856，密度为 3.464kg/1(25时)。 5.1.3、溴化锂水溶液 1、无色液体，有咸味
6、，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色；2、溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，如图 5-1 所示，图中的曲线为结晶线，曲线上的点表示溶液处于饱和状态，它的左上方表示有固体溴化锂结晶析出，右下方表示溶液中没有结晶存在，所谓溶解度是指饱和液体中所含溴化锂无水化合物的质量成分，也就是溴化锂水溶液的质量浓度，由图中曲线可知，溴化锂的质量浓度不宜超过 66%，否则运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破坏循环的正常运行；3、水蒸气分压很小，它比同温度下纯水的饱和蒸汽小得多，故有强烈的吸湿性。液体和蒸汽之间的平衡属于动平衡，此时，分子穿过液体表面到蒸汽中去的速率等于分子从蒸汽中回到液体内的速率4）密度比水大
7、，并随溶液的浓度和温5.2 溴化锂吸收式制冷机制冷原理5.2.1、溴化锂吸收式制冷机各部件作用与制冷循环只要是利用液态制冷剂蒸发吸收载冷剂热量完成制冷任务的，无论什么型式的制冷系统，都不可能离开冷凝器和蒸发器。冷凝器的作用就是把制冷过程中产生的气态制冷剂冷凝成液体，进入节流装置和蒸发器中，而蒸发器的作用则是将节流降压后的液态制冷剂气化，汲取载冷剂的热负荷，使载冷剂温度降低，达到制冷的目的。 在吸收式制冷中，发生器和吸收器两个热交换装置所起的作用。相当于蒸气压缩式制冷系统中的压缩机的作用，因此，常把溴冷机吸收器和发生器及其附属设备所组成的系统，称为“热压缩机”。发生器的作用，是使制冷剂（水）从二
8、元溶液中汽化，变为制冷剂蒸汽，而吸收器的作用，则是把制冷剂蒸汽重新输送回二元溶液中去，两热交换装置之间的二元溶液的输送，是依靠溶液泵来完成的。 由此可见，溴化锂吸收式制冷系统必须具备四大热交换装置，即：发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器。这四大热交换装置，辅以其他设备连接组成各种类型的溴化锂吸收式制冷机。图 5-2 为吸收式制冷循环原理框图。 图中上半部分，贯穿四个热交换装置，虚线所示为制冷剂循环，由蒸发器、冷凝器和节流装置（即调节阀 10）组成，属于逆循环。图中下半部分，实线所示循环回路，是由发生器、吸收器、溶液泵及调节阀组成的热压缩系统的二元溶液循环，属于正循环。以上循环是不考虑传质、传热及工
9、质流动的系统阻力等损失的理论循环。正循环为卡诺循环，具有最大的热效率，逆循环为逆卡诺循环，具有最大的制冷系数。因此由这样一个正循环与一个逆循环联合组成一个以热力为主要动力，辅以少量电能驱动溶液泵所构成的吸收式制冷机，具有最大的热力系数。 图 5-2 吸收式制冷循环1.冷凝器；2-蒸发器； 3-发生；4-吸收器 5-冷却水管；6-蒸汽管；7-载冷剂管； 8-溶液泵；9-制冷剂泵； 11-调节阀图 5-3 为单效溴冷机原理流程图1-冷凝器；2-发生器； 3-蒸发器；4-吸收器；5-热交换器 6-U形节流管；7-防结晶管（ “J”形管）；8-发生器泵； 9-吸收器泵；10-蒸发器泵；11-抽真空装置
10、； 12-溶液三通阀5.2.2、单效溴化锂吸收式制冷机工作原理 1、高、低压筒 通常将发生器和冷凝器密封在一个筒体内，称为高压筒，发生器产生的冷剂蒸汽，经挡液板直接进入冷凝器。为了便于冷剂蒸汽的吸收，缩短冷剂蒸汽的流程，将工作压力较低的蒸发器与吸收器密封于另一个筒体内，称为低压筒。高压筒在上，低压筒在下的布置，有利于浓溶液靠重力与压差自动从发生器回流至吸收器，减少动力消耗。 高、低压筒之间的压差平衡，由装在两筒之间管路上的节流装置来保持。在溴冷机系统中，这一压差相当小，一般只有 6.58kPa，只要 7.08.5kPa 就可控制住上下筒的压力平衡。因此，节流装置多采用 U 形管就可满足需要。当
11、然也可用节流短管或节流小孔做节流装置。 2、热交换器 为充分利用热能，提高整机热效率，更加完善制冷循环，需增添热交换器。因为从发生器流出的浓溶温度较高，离开吸收器的稀溶液温度又相当低。浓溶液在未被冷却到吸收器压力相对应的温度前，不能够很好地吸收冷剂水蒸气。而稀溶液又必须升温，加热到与发生器压力相对应的溶液饱和温度，方可开始沸腾。因此，通过增加溶液热交换器，使浓溶液和稀溶液在各自进入吸收器与发生器之前，高温液体与低温液体在热交换器中彼此进行热量传递，冷热互换充分发挥热效应。稀溶液温度升高后进入发生器，就使制冷剂蒸汽在发生器内即刻发生。而浓溶液的温度下降，可使冷剂蒸汽在吸收器内很容易被吸收。如此就
12、能保证溴冷机组的良性循环，提高整机的制冷效率（见图 5-3 中 5）。 3、抽真空的必要性 由于溴冷机内部是处于真空状态下运行的，因此必须使蒸发器及吸收器在运行中保持稳定的真空度，所以对设备的气密性要求较高。全部溶液泵均采用结构紧凑、密封性能良好的屏蔽泵，调节阀门采用真空隔模阀，以及其他的密封性措施等等。尽管全部系统都采用严格的密封措施，但因制冷系统内的绝对压力很低，与系统外的大气压力存有较大的压差，外界空气仍有可能渗入系统内。同时，运行中因溴化锂对金属的腐蚀作用，也会产生一些不凝性气体。当不凝性气体积聚到一定数量，就会破坏机组的正常工作状况，严重时甚至会使制冷机组的制冷循环停止。故要及时地排
13、除渗入机内的空气及不凝性气体，溴冷机组必须配备一套专门抽真空的装置（图14-8 中 11）。 4、溴化锂吸收式制冷循环过程 1）发生过程 发生器泵 8 汲取吸收器 4 内的溴化锂稀溶液经热交换器 5 被高温浓溶液加热升温后，输送至发生器 2 内。发生器内的稀溶液被通过发生器管簇内的蒸汽加热，温度继续升高，并在发生器内沸腾，冷剂水不断地从稀溶液中以水蒸气的形式析出。溴化锂溶液被浓缩，溶液的浓度逐渐增加。 在发生器内，溴化锂稀溶液被升温加热产生冷剂蒸汽，变为溴化锂浓溶液，是有一定变化范围，单效溴化锂制冷机一般控制在3.5%6%。这一溶液浓度的变化范围，称放气范围（也叫浓度差）。放气范围是溴冷机运转
14、的经济性能指标，对制冷量控制及其能耗有重要意义。 2）冷凝过程 在发生器内，稀溶液中析出的冷剂水蒸气进入冷凝器 1 中，淋洒在冷凝器管簇外表面释放出凝结热，凝结成冷剂水，该凝结热通过流经管簇内的冷却水吸收，由冷却水将凝结热量携带排至制冷系统外。3）节流过程 冷凝过程产生的冷剂水，通过 U 形管节流进入蒸发器 3。U 形管不仅起到控冷剂水流量和维持上下筒之间压力差的作用，而且还起到一定的水封，防止上下筒之间压力串通，破坏上下筒之间的压力差，影响制冷剂的蒸发与吸收。 4）蒸发过程 进入蒸发器 3 的冷剂水，由于压力急剧下降，一部分冷剂即刻闪发，温度降低。尚未闪发的冷剂水经蒸发器管簇外表面向下，积聚
15、至蒸发器水盘与液囊内，由蒸发器泵 10 输送并喷淋在蒸发器管簇外表面下。吸收通过蒸发器管簇内载冷剂的热量而蒸发为制冷剂蒸汽，进入吸收器 4。在蒸发器内被冷却后的载冷剂，由载冷剂泵送至使用低温水降温、去湿的空气调节室，或生产工艺过程冷却用低温水的设备。 5）吸收过程 发生器内的稀溶液由于发生出冷剂蒸汽而形成温度较高的浓溶液，依靠上下筒的压力差和溶液本身的重量，流经热交换器被低温稀溶液吸热降温后，自流进入吸收器 4，与吸收器中的溶液混合成中间浓度的浓溶液，由吸收器泵 9 输送并喷淋到吸收器管簇外，吸收从蒸发器蒸发出来的冷剂蒸汽后使溶液浓度降低。由中间浓度的浓溶液变成稀溶液后集至发生器泵进口处的液囊
16、中。吸收过程中放出的吸收热，被通过吸收器管簇内的冷却水汲取带到制冷系统外。液囊中的稀溶液再次经发生器泵压入发生器 ，溴化锂溶液从此进入第二个制冷循环。 吸收器和冷凝器所需要的冷却水，由冷却水系统输送。可采用直流式冷却水系统或采用冷却塔循环式冷却水系统。冷却水通过冷凝器与吸收器的管路联接方式，采用串联或并联均可。目前溴化锂吸收式制冷机组采用串联流程方式的为多。 单效溴化锂吸收式制冷机，除了双筒式制冷机外，还有一种用于小型制冷量的单筒式溴化锂吸收式制冷机。就是将发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器四部分均设置于同一筒体内。按压力大小分为高压舱，上部为高压舱，下部为低压舱。两舱之间采用真空绝热或隔层中填充绝热材料的方法，防止热量传递。如图 5-4 为单筒式溴化锂吸收式制冷机原理流程图 图 5-4 单筒式溴化锂制冷机原理图 1-发生器； 2-冷凝器；3- 蒸发器；4-吸收器； 5-热交换器； 6-U 形管；7-蒸发器泵；8-发生器泵； 9-吸收器泵5.
