吸收式制冷基本原理

1、吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理 一一. .吸收式制冷的基本原理吸收式制冷的基本原理 （一）制冷方法：（一）制冷方法：属液体气化法属液体气化法（二）工作原理：（二）工作原理：通过通过消耗热能消耗热能实现热量由低温物体向高温物体的转移（图实现热量由低温物体向高温物体的转移（图8-1）制冷剂循环制冷剂循环 （逆循环）（逆循环）吸收剂循环吸收剂循环 （正循环）（正循环）吸收式制冷循环吸收式制冷循环比较内容比较内容蒸汽压缩式蒸汽压缩式制冷制冷吸收式制冷吸收式制冷1.消耗能源消耗能源的形式的形式机械能或电能机械能或电能（低品位）（低品位）热能热能2.制冷工质制冷工质多为多为单一工质单一工质（R7

2、17,R718,R22,R134a等）等）为沸点相差较大的物质组成的为沸点相差较大的物质组成的二元溶液二元溶液吸收剂吸收剂沸点高者沸点高者 又名又名“制冷剂制冷剂吸收剂吸收剂”工质对工质对制冷剂制冷剂沸点低者沸点低者常见二元溶液：常见二元溶液：（1）NH3+H2O制冷温度：制冷温度：1-45，多用作工艺生产过，多用作工艺生产过 程的冷源程的冷源 制冷剂制冷剂 吸收剂吸收剂（2） LiBr+H2O制冷温度：制冷温度：0，可用于制取空调用冷，可用于制取空调用冷 冻水或工艺用冷却水冻水或工艺用冷却水 吸收剂吸收剂 制冷剂制冷剂 3.系统组成系统组成“四大件四大件”“六大件六大件”:发生器发生器，冷凝

3、器，膨胀阀，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，蒸发器，吸收器，溶液泵吸收器，溶液泵4.循环个数循环个数制冷循环制冷循环1个个逆循环逆循环两个循环：两个循环：1.制冷剂循环制冷剂循环逆循环（同蒸气压缩式制冷）；逆循环（同蒸气压缩式制冷）；2.吸收剂循环吸收剂循环正循环（视为热力压缩机）。正循环（视为热力压缩机）。吸收式制冷与蒸气压缩式制冷的比较吸收式制冷与蒸气压缩式制冷的比较吸收式制冷机所制取的制冷量吸收式制冷机所制取的制冷量0与所消耗的热量与所消耗的热量g之比。之比。二、吸收式制冷机的二、吸收式制冷机的热力系数热力系数) 18(g0 式中：式中：0 0吸收式制冷机所制取的制冷量；吸收式制冷机所制取的制冷

4、量； k k吸收式制冷机所消耗的热量。吸收式制冷机所消耗的热量。1 1、定义定义 3.3.最大最大热力系数热力系数2.2.定义式定义式蒸气压缩式制冷系统：逆卡诺循环的制冷系数最大蒸气压缩式制冷系统：逆卡诺循环的制冷系数最大maxmax；吸收式制冷系统：也存在最大热力系数吸收式制冷系统：也存在最大热力系数maxmax：吸收式制冷系统与外界的能量交换吸收式制冷系统与外界的能量交换)28(0ekagP设：设： 该吸收式制冷循环是该吸收式制冷循环是可逆可逆的；的； 热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量根据热力学第一定律：根据热力学第一定律：系统对

5、周围环境的放热量蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：蒸发器中被冷却物质引起的熵增为：000TS周围环境引起的熵增为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：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：)38(0egSSSS即：即：发生器热媒引起的熵增为：发生器热媒引起的熵增为：gggTSeeeTS)48(000eeggTTT吸收式制冷系统吸收式制冷系统单位时间内单位时间内引起引起外界熵的变化外界熵的变化为：为：)28(0ekagP)48(000eeggTTTS)58(000PTTTTTTegegg吸收式制冷机的最大吸收式制冷机的最大热力系数热

6、力系数)68(000TTTTTTegegg忽略泵的功耗，即P=0) 68(00maxCCegegTTTTTT工作在工作在Tg g与与Te e之间的之间的卡诺循环的卡诺循环的热效率热效率；工作在工作在To o和和Te e 之之间的间的逆卡诺循环逆卡诺循环的的制冷系数制冷系数max max =f( =f(TgTg,TeTe, , ToTo）4 4、热力完善度、热力完善度（a a）即：即：a a= / maxmax热力系数热力系数与最大热力系数与最大热力系数maxmax之比之比本章重点内容本章重点内容1.1.概念：热力系数；热力完善度；吸收剂溶液；制冷剂概念：热力系数；热力完善度；吸收剂溶液；制冷剂

7、吸收剂溶液；吸收剂溶液； 2.2.吸收式制冷与常规蒸汽压缩式制冷相比有何不同之处？吸收式制冷与常规蒸汽压缩式制冷相比有何不同之处？ 3.3.请推导吸收式制冷系统最大热力系数的表达式。请推导吸收式制冷系统最大热力系数的表达式。4.4.可否直接用蒸汽压缩式制冷的制冷系数与吸收式制冷的热力系数比较两可否直接用蒸汽压缩式制冷的制冷系数与吸收式制冷的热力系数比较两种制冷系统性能的优劣？种制冷系统性能的优劣？第二节第二节 溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性一、溴化锂水溶液的特性一、溴化锂水溶液的特性 无水溴化锂性质和食盐相似，化学性能稳定；无毒，对皮无水溴化锂性质和食盐相似，化学性能稳定；无毒，对皮 肤

8、无刺激；溴化锂水溶液肤无刺激；溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀性对一般金属有腐蚀性。 溴化锂具有极强吸水性，其浓溶液是溴化锂具有极强吸水性，其浓溶液是很好的吸收剂很好的吸收剂。 溴化锂的沸点（溴化锂的沸点（12651265）很高，加热时）很高，加热时只有水气化只有水气化，系统，系统 简单，热力系数较高。简单，热力系数较高。 以水为制冷剂，以水为制冷剂，蒸发温度蒸发温度00。系统对。系统对真空度要求高。真空度要求高。 (一一)、溴化锂水溶液的压力饱和温度图、溴化锂水溶液的压力饱和温度图 第二节第二节 溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液蒸汽压图溴化锂水溶液蒸汽压图纯水的压力饱和温度关系纯

9、水的压力饱和温度关系结晶线结晶线 溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液 的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知：的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知：一定温度下一定温度下溶液的水蒸气饱和分压力低于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，分压力纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分压力越低：越低：结晶线表明在不同温度下结晶线表明在不同温度下的饱和浓度。温度越低，饱的饱和浓度。温度越低，饱和浓度也越低。和浓度也越低。溴化锂溶液的溴化锂溶液的浓度过高浓度过高或或 溶液溶液温度过低温度过低均易形成结均易形成结 晶。晶。(机组运行时应防止发生结晶机组运行时应防

10、止发生结晶)(二二)溴化锂水溶液的比焓浓度图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图上可根据等温线和等浓度线的交点确定度线的交点确定。 在溴化锂溶液的在溴化锂溶液的h图上只有图上只有液相区，气态为纯水蒸汽，集中液相区，气态为纯水蒸汽，集中在在0的纵轴上。由于平衡时气的纵轴上。由于平衡时气液同温度，可通过某液同温度，可通过某等压辅助线等压辅助线和等焓线交点确定。和等焓线交点确定。 当当压力较低压力较低时，压力时，压力对液体对液体的比焓和混合热的影响很小的比焓和混合热的影响很小，可，可认为溶液的比焓只是温度和浓度认为溶液的比焓只是温度

11、和浓度的函数。的函数。等温液线等温液线等压饱和液液线等压饱和液液线第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 一、一、 溴化锂吸收式制冷机的特点溴化锂吸收式制冷机的特点 (1)不需要设置不需要设置蒸汽精馏设备蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高；，系统简单，热力系数较高； (2)可以利用各种热能驱动，节约用电；可以利用各种热能驱动，节约用电； (3) 结构简单，运动部件少，安全可靠；结构简单，运动部件少，安全可靠； (4) 对大气臭氧层无害，噪音较低。对大气臭氧层无害，噪音较低。 (5)一次能源消耗量大于压缩式，提倡利用废热制冷。一次能源消耗量大于压缩式，提倡利用废热制冷。 三、单效溴

12、化锂吸收式制冷理论三、单效溴化锂吸收式制冷理论循环循环 决定吸收式制冷热力过程的外部条件是三个温度：决定吸收式制冷热力过程的外部条件是三个温度： 热源温度热源温度th、冷却介质温度、冷却介质温度tw、被冷却介质温度、被冷却介质温度tcw tcw决定决定p0（t0） tw决定决定pk（tk）及吸收器内溶液的最低温度）及吸收器内溶液的最低温度t1 th决定发生器内溶液的最高温度决定发生器内溶液的最高温度t4 则则:p0和和t1决定吸收器内稀溶液的浓度决定吸收器内稀溶液的浓度w w; ; pk和和t4决定发生器内浓溶液的浓度决定发生器内浓溶液的浓度s s。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式

13、制冷机(2) 溶液的循环倍率溶液的循环倍率f 定义：系统中每产生定义：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的制冷剂所需要的制冷剂吸收剂的千克数。 F，w w DFD， s s f kg1kg 设从吸收器进入发生器的稀溶液流量为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，发生器中产生的水蒸汽的质量流量为汽的质量流量为D，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为FD，根，根据发生器内溴化锂的质平衡方程可导出：据发生器内溴化锂的质平衡方程可导出： wssDFfws“放气范围放气范围”（4 %5 %） (3) 理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数 第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 47349104734910g0hhhhfhhhhDhhFhhD 可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增可见：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。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为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度。液浓度。 双筒形单效溴化锂吸收式制冷机结构简图双筒形单效溴化锂吸收式制冷机结构简图 溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施溴化锂吸收式制冷