吸收式制冷讲义PPT课件

-,1,5.1溶液热力学基础,溶液、溶液的成分相、独立组分数、自由度和相律理想溶液两组分体系的相图溶解与结晶、吸收和解吸、蒸馏与精馏,-,2,5.1.1溶液、溶液的成分,溶液：由两种或两种以上的物质所组成的均匀、稳定的体系。溶液的成分：各组份在溶液中所占的百分比。常用的表示方法有两种，质量分数和摩尔分数。,-,3,（1）质量分数,质量分数是溶液中某一组分的质量与溶液总质量之比，用表示。对于第i种组分imi/mmi第i种组分的质量m溶液的总质量,-,4,（2）摩尔分数,摩尔分数是溶液中某一组分的摩尔数与溶液总摩尔数之比，用x表示。对于第i种组分xi=ni/nni第i种组分的摩尔数n溶液的总摩尔数为了叙述方便，混合气体的摩尔分数有时用yi表示，液体的摩尔分数仅用xi表示。,-,5,5.1.2相、独立组分数、自由度和相律,相：体系内物理和化学性质完全均匀一致的部分。相的数目用表示。独立组分数：平衡体系中内能独立存在的物质。用k表示。自由度：体系的独立可变因素，如温度、压力、浓度等。用f表示。相律：体系处于平衡状态时，它的自由度、相数、和组分数之间的关系。也称为吉普斯方程。f=k-+2,-,6,5.1.3理想溶液两组分体系的相图,溶液的相平衡p-x图T-x图杠杆原则,-,7,拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液任一组分的蒸气分压等于其纯组分的饱和蒸气压乘以该组分在液相中的摩尔分数。,-,8,道尔顿分压定律：溶液中某一组分的蒸气分压等于溶液的饱和蒸气压乘以该组分在气相中的摩尔分数。对于二元溶液，饱和蒸气压等于两组分的蒸气压之和。,-,9,若A为溶液中的易挥发组分，即，则：,-,10,-,11,-,12,-,13,5.1.4溶解与结晶、吸收和解吸、蒸镏与精馏,溶解与结晶,-,14,吸收与解吸,-,15,蒸馏与精馏,-,16,5.1.5两组分体系的焓浓度（）图,图上的等温线图上的等压饱和线氨水溶液的图溴化锂水溶液的图,-,17,-,18,-,19,-,20,-,21,5.2吸收式制冷循环工作原理,-,22,5.2吸收式制冷循环工作原理,-,23,-,24,-,25,5.3溴化锂吸收式制冷机,溴化锂水溶液的性质溴化锂吸收式制冷机原理溴化锂吸收式制冷机的热力计算溴化锂吸收式制冷机的性能及其提高途径溴化锂吸收式制冷机冷量的调节及其安全保护措施双效溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机的特点,-,26,5.3.1溴化锂水溶液的性质,水的性质溴化锂的性质溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液物性参数的计算公式,-,27,（1）无色溶液，有咸味，无毒。（2）溶解度随温度的升高而降低。（3）水蒸汽的分压力很低，因而有强烈的吸湿性。（4）密度比水的大，且随浓度和温度而变化。（5）比热容较小。（6）粘度较大。,（7）表面张力较大。（8）导热系数随浓度增大而降低，随温度升高而增大。（9）对黑金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性。,-,28,（1）溴化锂水溶液的平衡方程,t压力为p时，溶液的饱和温度，t压力为p时，水的饱和温度，x100kg溶液中含有溴化锂的公斤数。,-,29,（2）溴化锂水溶液的定压比热容公式,Cp溶液的定压比热容t溶液的温度，x100kg溶液中含有溴化锂的公斤数。,-,30,（3）溴化锂水溶液的密度；（4）溴化锂水溶液的质量浓度；（5）溴化锂水溶液的导热率；（6）溴化锂水溶液的动力粘度；（7）溴化锂水溶液的表面张力。,-,31,-,32,-,33,-,34,-,35,5.3.2溴化锂吸收式制冷机,-,36,-,37,-,38,工作过程在h-图上的表示,-,39,5.3.3溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,热力计算（1）已知参数（a）制冷量Q0它是根据生产工艺或空调要求，同时考虑到冷损、制造条件以及运转的经济性等而提出的。（b）冷媒水出口温度tx它是根据生产工艺或空调要求提出的。由于tx与蒸发温度t0有关，若t0下降，机组的制冷量及热力系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应尽可能的提高蒸发温度。,-,40,对于溴化锂吸收式制冷机组，因为用水作为制冷剂，因此一般tx大于5。（c）冷却水进口温度tw根据当地的自然条件决定。应该尽可能的使tw低，以增强吸收效果，但由于存在溴化锂结晶的问题，tw并不是越低越好。（d）加热热源温度考虑到废热利用、结晶和腐蚀等问题，采用0.10.25MPa的饱和蒸汽或75以上的热水作为热源比较合理。一些单效溴化锂机组的型式和基本参数可以参加下表。,-,41,-,42,设计参数的选定,吸收器出口水温tw1和冷凝器出口水温tw2；总温升一般取79；tw1=tw+tw1；tw2=tw+tw1tw2冷凝温度tk和冷凝压力pk冷凝温度一般较冷却水出口温度高25；tk=tw2+(25)；pk=f(tk)；蒸发温度t0及蒸发压力p0蒸发温度一般较冷媒水出口温度tx低24t0=tx(24)；p0=f(t0)；,-,43,设计参数的选定,吸收器内稀溶液的最低温度t2t2一般比冷却水出口温度35；t2=tw+tw1(35)吸收器压力pa流经挡板时有阻力损失，一般取p0=(1070)Pa；pa=pap0稀溶液浓度a根据pa和t2，由溴化锂溶液的h图确定；af(pa,t2),-,44,设计参数的选定,浓溶液浓度r为保证循环的经济性和安全运行，希望放气范围(ra)在(0.030.06)之间，因此：r=a+(0.030.06)发生器内溶液的最高温度t4t4f(r,pg)溶液热交换器出口温度t7与t8t8由热交换器的冷端温差确定，如果温差小，热效率虽然高，但要求的传热面积会较大；为了浓防止结晶，t8应比r所对应的结晶温度高10以上，因此冷端温差取(1525)，即t8=t2+(1525),-,45,设计参数的选定,忽略溶液与环境的热交换，稀溶液的出口温度t7根据溶液热交换器的热平衡式取定，qmf(h7h2)=(qmfqmd)(h4h8)h7=(11/a)(h4h8)h2a=r/(ra),-,46,(qmf-qmd+qm)h9=(qmf-qmd)h8+qmh2,(a-1+qm/qmd)h9=(a-1)h8+(qm/qmd)h2,f=qm/qmd,(2050),-,47,制冷机中冷剂水的流量qmwqmw=Q0/q0;q0=h1-h3,-,48,发生器热负荷QgQg=(qmf-qmd)h4+qmdh3-qmfh7,-,49,冷凝器热负荷QkQk=qmd(h3-h3),-,50,吸收器热负荷QaQa=(qmf-qmd)h8+qmdh1-qmfh2=qmd(a-1)h8+h1-ah2KW,-,51,溶液热交换器热负荷QexQex=qmf(h7-h2)=(qmf-qmd)(h4-h8),-,52,5.3.4提高溴化锂吸收式制冷机性能的途经,及时抽除不凝性气体调节溶液循环量强化传热与传质过程采取适当的防腐措施,-,53,-,54,-,55,调节溶液循环量,如果循环量过大：一方面使溶液的浓度差减小，产生的冷剂蒸气量减少；另一方面，进入吸收器的浓溶液的量增大，吸收液温度升高，影响吸收效果。如果循环量过小：一方面机组处于部分负荷下运行，制冷能力得不到充分发挥；另一方面由于循环量太小，溶液的浓度差增大，浓溶液浓度过高，有结晶的的危险。,-,56,强化传热与传质过程,添加能量增强剂;(减小溴化锂溶液的表面张力;降低溴化锂溶液的水蒸汽分压力,强化传质过程;在铜管表面形成液膜,使凝结过程近似为珠状凝结.)减小冷剂蒸汽的流动阻力;提高换热器管内工作介质的流速;(冷却水和冷媒水:1.53m/s;加热蒸汽:1530m/s;溶液:0.3m/s),-,57,强化传热与传质过程,传热管表面进行脱脂和防腐处理;改进喷嘴结构,改善喷淋液的雾化情况;提高冷却水和冷媒水的水质,减少污垢热阻;采用强化传热管;合理的调节喷淋密度.,-,58,采取适当的防腐措施,溴化锂溶液在有空气存在的情况下,对一般金属有强烈的腐蚀性,因此要及时抽除不凝性气体并严格防止空气的漏入;采用耐腐蚀的材料,但是价格昂贵,难以推广使用;增加缓蚀剂(0.1%0.3%铬酸锂和适量的氢氧化锂,使溶液的pH=9.510.5)可有效地延缓溴化锂溶液对金属的腐蚀作用.,-,59,5.3.5溴化锂吸收式制冷机冷量的调节及其安全保护措施,冷量的调节加热蒸气量调节法加热蒸气压力调节法加热蒸气凝结水量调节法冷却水量调节法溶液循环量调节法溶液循环量与蒸气量组合调节法溶液循环量与加热蒸气凝结水量组合调节法,-,60,-,61,5.3.6安全保护措施,防止溴化锂溶液结晶的措施预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施屏蔽泵的保护预防冷剂水污染的措施,-,62,防止溴化锂溶液结晶的措施,设置自动溶晶管;在发生器出口浓溶液管道上设温度继电器,用它来控制加热蒸气阀门的开启度,预防因温度高而浓度过高,产生结晶;在蒸发器中设置液位控制器,使冷剂水旁通到吸收器中,从而防止结晶;装设溶液泵和蒸发器泵延时继电器;加设手动阀门控制的冷剂水旁通管,以防止突然停电对系统的影响.,-,63,预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施,在外界负荷突然降低或冷媒水泵发生故障的时候，会使蒸发器中冷剂水或冷媒水温度下降，严重时会冻裂水管。措施：在冷剂水管道上装设温度继电器，在冷媒水管道上装设压力继电器或压差继电器。,-,64,屏蔽泵的保护,在蒸发器和吸收器中装设液位控制器,保证屏蔽泵有足够的吸入高度,从而有效地防止气蚀现象的产生并使轴承的润滑液有足够的压力;在屏蔽泵电路中装设过负荷继电器,对电机和叶轮等起保护作用;在屏蔽泵出口管道上装设温度继电器,防止润滑液温度过高使轴承受到损坏.,-,65,预防冷剂水污染的措施,当冷却水温度太低，由于冷凝压力过低，可能使得发生过程剧烈进行，有可能将溴化锂溶液溅入冷凝器中，污染冷剂水。预防措施：在冷却水进口处装设水量调节阀，用以控制冷却水流量。,-,66,5.3.7双效溴化锂吸收式制冷机,双效溴化锂吸收式制冷机循环（1）串联流程的吸收式制冷机循环（2）并联流程的吸收式制冷机循环,-,67,-,68,-,69,-,70,-,71,5.3.8溴化锂吸收式制冷机的特点,以水为制冷剂，溴化锂溶液作吸收剂，因此它无毒、无臭、无味，对人体无危害。对热源要求不高主要是热交换器的组合体，基本上没有运动部件，因此振动、噪声小，运转平稳。结构简单，制造方便在真空下运行，没有爆炸危险能量调节范围宽广,-,72,溴化锂溶液对金属，特别是黑色金属有强烈的腐蚀作用冷却水需求量大一般只能制取5以上的冷媒水，多用于空气调节和生产工艺用冷冻水热力系数较低溴化锂价格较贵，机组充灌量大，初投资较高,缺点：,-,73,5.4氨吸收式制冷机,概述氨水溶液的性质单级氨水吸收式制冷机循环过程,-,74,-,75,5.4.2氨水吸收式制冷机的特