第一类溴化锂吸收式热泵的设计

毕业设计（论文）中文摘要第一类漠化锂吸收式热泵的设计摘要：漠化锂吸收式热泵能够有效的回收大量的低温热源，对能源多层次的利用有一定的意义。油田生产过程中会产生大量的热污水，这部分是大量的低温热源，温度比环境高出15°C左右，直接排放，不仅浪费了大量低温热源，而且对环境产生热污染。如果采用吸收式热泵对低温热源进行回收利用，既有利于保护环境，有可以产生一定的经济效益，更重要的是使能源从不同能级得到利用。本文在参考一些国内资料的基础上，采用第一类漠化锂吸收式热泵系统对油田热污水余热进行回收利用，产生可以用于供热热水。通过设计计算，本文的第一类漠化锂吸收式热泵系统可以利用45C的热污水，产生70C的供热热水，热泵系统的COP约为1.76。关键词：漠化锂；热泵；余热回收毕业设计（论文）外文摘要ThefirstclassoflithiumbromideabsorptionheatpumpdesignAbstractLithiumbromideabsorptionheatpumpcanbeaneffectiverecoveryofalargenumberoflowtemperatureheatsources,whichhascertainsignificanceformulti-levelenergyuse.Oilfieldproductionprocesswillproducealotofheatsewage.Thispartisalotoflowtemperatureheatsource,whichtemperatureabout15°Chigherthantheambient.Directemissions,notonlywastealotoflowtemperatureheatsourceandthermalpollutionontheenvironment.Absorptionheatpumpforrecyclingofthelowtemperatureheatsource,isconducivetoprotectingtheenvironment,andcanproducesomeeconomicbenefits,butmoreimportantlytheenergytobeutilizedfromadifferentlevel.InreferencetosomeinternalinformationonthebasisofthefirstclassoflithiumbromideabsorptionheatpumpsystemtotheoilfieldheatSewageWasteforrecycling,producecanbeusedforheatinghotwater.Designcalculations,first-classlithiumbromideabsorptionheatpumpsystemcantakeadvantageof45Cheatsewage,heatinghotwaterof70C,COPoftheheatpumpsystemisabout1.76.Keywords:Lithiumbromideabsorption;heatpump;oilfieldwasteheatKeywords:目录TOC\o"1-5"\h\z1绪论 1\o"CurrentDocument"1.1热泵的发展简介 1\o"CurrentDocument"1.2热泵的热源及其分类 12第一类漠化锂热泵特点及原理 23漠化锂吸收式热泵的理论计算 6\o"CurrentDocument"3.1漠化锂溶液的物理化学特性 6\o"CurrentDocument"3.2吸收式热泵的设计计算 83.2.1热力计算 83.2.1.1参数选定 93.2.1.2设备热负荷计算 123.2.1.3各个流体流量的统计 133.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算 143.2.3各换热设备管程数、单管程管子数计算 174第一类漠化锂吸收式热泵结构及装配示意图 204.1各换热器配管接管及其法兰设计计算 214.2发生器和冷凝器的装配示意图 23\o"CurrentDocument"4.3吸收器和蒸发器的装配示意图 24\o"CurrentDocument"4.4溶液热交换器的装配示意图 25\o"CurrentDocument"4.5漠化锂吸收式热泵总装配示意图 26\o"CurrentDocument"4.6本章小结 26\o"CurrentDocument"全文总结 27\o"CurrentDocument"参考文献 28致谢 错误!未定义书签。主要符号Cp 定压比热，kJ/(kg・K)COP 性能系数K 传热系数，W/(m-K)H 焓，kJ/kgD 制冷工质质量流量，kg/st 温度，。C△t 传热温差，CP 压力，Pa△P 压力差，PaQ 总的热负荷，KWa 溶液循环倍率F 表面积，m2L 管长，mXL 吸收器出口稀溶液浓度，%XH 发生器出口浓溶液浓度，%5 圆管壁厚，md 管径，m下角标：e 蒸发器g 发生器c 冷凝器a 吸收器ex 溶液换热器i 内侧o 外侧l 液体v 蒸汽1绪论1.1热泵的发展简介热泵是一种制热的设备，该装置以消耗少量电能或燃烧热能为代价，能将大量的无用低品位热能变为高温热能。热泵的理论基础可以追溯的。1824年，卡诺发表关于卡诺循环的论文。1850年，开尔文，指出制冷装置可以制热。1852年，威廉-汤姆森提出热泵的构想。至19世纪70年代，制冷技术和设备得到迅速发展，但由于加热有各种简单的方法可以实现，热泵发展一直到20世纪初才展开。到20世纪20-30年代，热泵逐步发展，1930年，霍尔丹在他的著作中介绍了在苏格兰安装的和实验的家用热泵，用热泵吸收环境空气中的热量，为室内采暖，大概是蒸汽压缩式热泵的原型了。最早的大型热泵的应用是1930-1931年间，在美国南加利福尼亚爱迪生公司的洛杉矶办事处，自此，热泵开始的到迅速发展，至20世纪40年代后期，已出现了许多有代表性的热泵设计。此后由于技术，能源价格等因素，热泵发展出现了波动，但总体趋势是应用越来越广泛。并且，由于能源危机，节能意识的增强，低品位能源回收利用成为一个焦点，热泵技术也将迎来发展机遇。热泵发展至今，制热温度（即供给用户的热能温度）低于50°C的热泵已较为成熟，且由于部件和工质基本与制冷设备通用，应用广泛。制热温度在50-100C之间的热泵，其工业应用正不断扩展，相关部件及体系在完善。制热温度大于100C的热泵，大规模应用依然有许多问题需要解决［1］。1.2热泵的热源及其分类热泵可以将低品位热能提高为高品位热能。热泵在运行过程中，通过蒸发器从低温热源处吸收低品位热量，所以热泵热源对于整个热泵系统很重要。热泵可于利用热源可分为两大类：一是自然界中的热源。如空气，土壤，水（地下水，湖水，河流，海水等），太阳能等。二是生活或工业生产中排放的余热，废热，比如工业废水等，尤其工业废热，温度高，来源稳定，是近年余热利用的重心。上述两种热源都属于低温热源，不能直接利用生产或发电，但可以通过热泵来回收利用这部分热量以。热泵的分类方法有很多，主要有按其工作原理，驱动热源，低温热源及用途四种分类方法。在此简述，热泵按其低温热源的分类：（1）空气热源热泵；（2）土壤源热泵（也称地源热泵）；（3）水源热泵（地下水，湖水等）；（4）废热源热泵（工业废热，城市污水废热等）；（5）太阳能热泵。吸收式热泵是按工作原理划分的名称，可以分两类。第一类吸收式热泵，又称增热型热泵，是利用少量高温热原，产生大量中温可用热能，第一类吸收式热泵的性能系数大于1，一般1.5-2.5。第二类吸收式热泵，也称升温型热泵，是利用大量中温热源和低温热源的热势差，制取少量高温热源，第二类吸收式热泵西能系数总小于1，一般0.4-0.5［3,4,5,6］。两者应用不同，有各自的侧重点，所以不能单纯由性能系数大小而评价优劣。本文主要应用第一类漠化锂热泵，下章将分析其特点及原理。2第一类溴化锂热泵特点及原理第一类漠化锂吸收式热泵采用热能（如燃油、燃气、蒸汽、高温热水等）驱动，吸收低温余热源（如河水、原油分离水、城市下水处理水、海水和冷却水、地下温泉水等）的热量，提供中温的采暖或工艺用热水。在高温和低温热源的温度满足要求的情况下，第一类漠化锂吸收式热泵机组的热媒温度可达100°C，而且第一类漠化锂吸收式热泵机组可以在20%〜100%的负荷范围内无级调节，且部分负荷的性能指数要高于满负荷的性能指数。第一类漠化锂吸收式热泵机组主要应用在有废热资源，而且有燃油、燃气、蒸汽、高温热水等驱动热源的场合［1,2］，具有单机容量较大（可达4180X104kJ/h以上），热水出口温度高，变工况变负荷性能优良等特点，且具有安全、节能、环保效益，符合国家有关能源利用方面的产业政策，是国家重点推广的高新技术之一。第一类漠化锂热泵的工质对是漠化锂和水，水为制冷剂，漠化锂为吸收剂。水为制冷剂，优势在于，汽化潜热大，易获得，无毒，无味，不燃，不爆，缺点，蒸发压力低，蒸发比体积大。漠化锂，盐类，常温下，是一种无色粒状晶体，熔点549°C，沸点1265°C，而常压下，水沸点100C，两者相差1165C，因而，发生器中沸腾蒸汽几乎全是水蒸汽。漠化锂极易溶于水，并且漠化锂溶液仍有很强的吸水性。漠化锂溶液对一般金属有较大的腐蚀，特别是存在空气（主要是氧气）时。在高真空条件下，加入缓蚀剂，可有效缓解腐蚀，目前腐蚀问题已基本解决，但通常，漠化锂吸收式热泵工作在真空条件下。漠化锂吸收式热泵主要装置，有发生器，冷凝器，吸收器，蒸发器，节流装置，溶液交换器和溶液泵等设备组成。其中前四个是主要的设备，基本上，属于管壳式换热器，由于漠化锂吸收式热泵在真空下工作，所以设备的气密性很重要。另外，在高真空条件下，水蒸汽的比体积很大，系统中允许的阻力损失很小，蒸汽流通通道要求很大，所以通常，将发生器，冷凝器，蒸发器，吸收器放在一个筒体中，按此分类，有单筒，双筒等。图1.1是一个双筒体的第一类漠化锂工作原理流程：其工作原理是，通过加热发生器内的溶液，使溶液中工质水蒸发，变成高温高压的水蒸汽，溶液变成吸收剂漠化锂浓溶液。高温高压水蒸汽进入冷凝器，冷凝放热，工质变成液态水。经过节流装置，部分气化，成为气液共存状态，然后进入蒸发器中，低压蒸发吸收热量，变为气态水蒸汽。气态工质进入吸收器，在发生器流入吸收器浓溶液喷淋作用下，放热，并形成吸收剂与制冷工质组成的稀溶液。吸收器中稀溶液，被浓溶液泵泵入发生器中，继续加热，继续蒸发，蒸发的工质继续进入下轮循环。溶液热交换器，使高温浓溶液与低温稀溶液换热，减少高品位热能的消耗。乜―待加热水4R出口二I工质蒸气口乜―待加热水4R出口二I工质蒸气口工质水叵日稀溶液xzz\液双简型单效漠化鲤.吸收式制冷与热泵机组示意图1一冷凝器2—发生器3—M发器可一换热器5—引射器6一吸收器7—溶液泵§一制冷剂泵图2.1第一类漠化锂吸收式热泵工作流程图第一类漠化锂吸收式热泵的能量转换表示在图1.2。图2.2第一类吸收式热泵能量转换示意图其中，Th>Tv>TL,即，用少量高温热源做驱动热能，与大量低温热源经过第一类热泵，获得大量中温热源。这个过程的热平衡可表示为：Qg+Qe=Qa+Qc式中；Qg-为发生器中的驱动热量Qe-为蒸发器中蒸发吸收的热量Qa-为吸收器中吸收放出的热量Qc-为冷凝器中放出的热量第一类吸收式热泵的性能系数：COP=Qc+Qa=Qg+Qe=1+Qe>1QgQgQg式中Qc,Qa一分别为冷凝器，吸收器放出热量Qg一向发生器输入的热量Tg,Te,Tc-分别为发生温度，蒸发温度和冷凝温度第I类吸收式热泵的COP通常大于1,在1.5〜1.9之间，所以第一类吸收式热泵又称为增热型热泵。一般第I类吸收式热泵可利用15〜40°C的废热源，将20〜50°C的应用水加热成50〜90C的热水供使用。漠化锂吸收式热泵循环通常用漠化锂溶液的P-T图和h-E图（也有用h-w表示焓浓图）来分析，当知道压力和浓度，很容易就可以获得相应的焓值，而且在图示上容易分析漠化锂吸收式热泵系统的循环过程，其P-T图和h-E图表示如下：图2.3热泵循环在p-T图和h-E图2012届本科毕业设计其中：Pc和Tc分别表示冷凝器中的压力和温度Pe和Te分别表示蒸发器中的压力和温度1点蒸发压力下循环工质的饱和浓度2点出吸收器的稀溶液3点冷凝压力下的循环工质饱和液4点出发生器的浓溶液5点发生过程开始的浓溶液6点吸收过程开始的稀溶液7点升压后的稀溶液8点减压后的浓溶液1’点与吸收器压力相对应的饱和水蒸气3’点发生过程5-4所产生的水蒸汽4’点发生结束产生的水蒸汽5’点发生开始产生的水蒸汽4发生过程 4-8换热降温 8-6变为饱和溶液2吸收过程 2-7换热升温 7-5变为饱和溶液3’-3冷凝过程 3-(1+1’)节流减压 1-1’吸热蒸发本文研究的内容包括结合已有的工作参数和合理选择的设计参数来对第一类漠化锂吸收式热泵系统进行热力计算，确定个换热设备的热负荷、各种工作介质的流量以及机组热力系数等。根据前面已有的热力计算结果来进行传热计算，以确定个换热设备所需的传热面积。根据确定下来的热力参数来对机组的结构进行计算，以确定各换热设备的结构、配管尺寸、传热管数量、介质的流速与压降。设计漠化锂吸收式热泵机组图纸，采用CAD制图。3漠化锂吸收式热泵的理论计算3.1漠化锂溶液的物理化学特性在对系统进行研究时，工质热物性求解的准确程度直接影响到模拟的准确单靠读取P-T图和h-C图不能满足要求。因此，选取一些工质热物性关联对工质的物性进行计算⑺。1,已知温度和浓度下漠化锂水溶液的焓1,已知温度和浓度下漠化锂水溶液的焓h—^^AjXitj+d

i—0j—0式中h——为漠化锂水溶液的焓(kJ/kg),X——是漠化锂水溶液的浓度(%),t——是溶液的温度(C)。Aij——系数Aij,见文献[7],式中前半部分出自文献[21],d——为对照漠化锂水溶液h-X图所加的修正项。此式的应用范围为：0<X<70%,0<t<180°C。j-32已知温度和浓度下漠化锂溶液的露点温度j-32—-左2BXi32+二t-i—0j—0式中td——是漠化锂溶液的露点温度(C),t——是漠化锂溶液的温度(C),X——是漠化锂溶液的浓度(%),Bij——系数Bij见文献[7],应用范围：0<X<70%,0<t<180C。已知温度下饱和水的焓h^=4.1868(1.001—0.01+100)式中hw——是饱和水的焓(kJ/kg),T 为饱和水的温度(C)。389.274,饱和水蒸气的压力[22](kPa)389.27P—exp9.4865+42.6676-1-2735,已知温度下饱和水蒸气的焓[22](kJ/kg)(t¥h=1997.8456+0.9858x10-2P-3.8715x10-3尸［同nmnJt)358.5024P256652.9031P+o.一"100) "100)以上的关联式为漠化锂溶液及水的物性求解提供了帮助，本文简化了繁琐的计算，采用已有的VB编程软件［8］，为以后的计算简便许多。3.2吸收式热泵的设计计算课题已知条件：将第一类漠化锂吸收式热泵用于回收某油田热污水余热而生产取暖用热水，现对其进行设计计算，已知机组功率5000KW，驱动热源燃油锅炉生产出的150°C的蒸汽，污热水进口温度为45C，生产70C的采暖用热水。漠化锂吸收式热泵系统示意图如下：发生器 ; 冷凝器溶液交换器 x节流装置8V >■6 2帝溶被泵 1危收b .蒸■^器图3.1第一类漠化锂吸收式热泵示意图3.2.1热力计算已知条件：1，热负荷Q=5000KW驱动热源温度Twgi=150C低品质热源温度 Twei=45°C假定Tweo=30°C所制取热水温度 Twco=70C 假定Twai=50C3.2.1.1参数选定吸收器热水水温度假定吸收器进口热水水温Twai=50C(吸收器与冷凝器温差比为1.3：1.1),冷凝器进口的热水温度Twci=60.8C。热水的总温升^Tw=20C。其中冷凝器温升^Tw2=Twco-Twci=9.2C,吸收器温升△Tw1=Twao-Twai=10.8C。冷凝温度Tc及冷凝压力Pc取温升为△T=3-5C,则冷凝温度Tc=Twco+^T=75C,冷凝压力Pc=y(Tc)=38.484kPa。蒸发温度Te及蒸发压力Pe取温升AT=(2-4)C，蒸发器进口温度Twei=45C,取蒸发器出口温度Tweo=30C。则T1=Te=Tweo-AT=27C。Pe=3.565kPa。吸收器内稀溶液的出口最低温度T2取温升AT=(3-6)C。则T2=Twao+AT=60.8+6=66.8C。吸收器压力Pa由于蒸发器和吸收器存在一个压差APe(13.3-65)Pa，取APe=25Pa，这个数值需要再次假定Pa=Pe-APe=3.540kPa。吸收器中稀溶液浓度XL(0.56-0.60)的确定需要Pa及吸收器中最低温度T2确定，有XL=/(Pa,T2)=0.58348=0.583。浓溶液的浓度XH考虑经济行、安全性，取(XH-XL)=0.03-0.06,选取浓度差为0.04,则XH=0.623。循环倍率a= 一二0.623/0.04=15.575。XH-XL发生器内溶液的最高温度T4T4=/(XH,Pg)=132.6358=132.636C。由于Pc相对较大^Pc相对较少，所以有Pg=Pc=38.484kPa。一般希望T4比加热温度Twgi(150C)低10-40C,当Twgi较大时，温差也较大。此时满足条件。

溶液交换器出口的温度T7和T8T8比浓度为XH浓溶液的结晶温度高10度以上，所以取冷端差温度15-25°C,即T8=T2+(15—25)=87C。令ML——稀溶液出口质量流量；MH——浓溶液回流溶液的质量流量；D 制冷剂流量即蒸气质量流量；则有物质平衡：MHxXH=MLxXLD=ML(1-XL)-MH(1-XH)=ML-MH忽略溶液与环境的换热，稀溶液的出口温度T7可以由下列关系式得MH(H4-H8)=ML(H7-H2)+H2=(H4-H8)XXH+h2循环倍率XHa= 循环倍率XH-XL已知:H8=364.454kJ/kgH2=327.564kJ/kgH4=458.613kJ/kg代入关联式运算得：H7=415.677kJ/kg所以T7=f(H7,XL)=111.856C吸收器中的喷淋状态吸收器中采用喷淋形式，在原有的浓溶液中加入部分稀溶液混合后，再喷淋，浓度下降，但喷淋量的增加使喷淋效果提高。热平衡有(新加状态点9)，浓溶液MH，混合的稀溶液虬有能量平衡式：MHxH8+MxH2=(MH+M)xH9其浓度XM也有物质平衡式:MxXM=MHxXH+MLxXL令f=―- 即单位质量流量的水蒸汽需要稀溶液的质量流量，称为吸收ML-MH器稀溶液的再循环倍率(f=20-50)，取f=30。(a-1)xH+fxH(H= 8 2=339.626kJ/kg9a+f一1XM=(-1)xXH+fxXL=0.596079=59.6%a+f-1T9=f(h9,XM)=73.590°C由上可以得第一类漠化锂热泵各个状态点的参数，如下表:表3.1第一类漠化锂热泵各个状态点的参数点八、、物质位置温度/C压力/kPa焓/(kJ/kg)质量分数(LiBr)%1水蒸发器入口273.565113.11401’水蒸气蒸发器出口273.5652550.75102稀溶液吸收器出口66.83.540327.56458.33水冷凝器出口7538.484314.28204’水蒸气发生器水蒸汽出口127.61038.4842737.44604浓溶液发生器溶液出口132.63638.484458.61362.35稀溶液发生器入口122.58438.484436.87458.36浓溶液吸收器入口75.2253.540342.80562.37稀溶液溶液热交换器出口111.856--415.67758.38浓溶液溶液热交换器出口87—364.45462.39’混合溶液吸收器喷淋溶液73.590--339.62659.6注：4’点温度取值近似为4、5点的中间值3.2.1.2设备热负荷计算假定机组处在稳定工作状态下，D=ML-MH,a=XH/(XH-XL)=ML/(ML-MH)=ML/D1，蒸发器的吸热量QeQe=D(h1-h3)=2550.751-314.282=2236.469DKW冷凝器的放热量QcQc=D(h4-h3)=2737.446-314.282=2423.164DKW吸收器的放热量QaQa=(ML-MH)xH;+MHxH8-MLxH2=D(H1+(a-1)xHg-axH2)二2550.751+14.575*364.454-15.575*327.564=2760.859DKW发生器的耗热量QgQg=MHxH4+(ML-MH)xH4-MLxH7=D((a-1)xH4+H4-axH7)=14.575x458.613+2737.446-15.575x415.677=2947.561DKW溶液热交换器的换热量Qex

Qex=MHx(H4-H8)=D(a-1)(H4-H8)=aD(H7-H2)=14.575x(458.613-364.454)=1372.367DKW机组的热平衡Qe+Qg=2236.469D+2947.561D=5184.030DKWQc+Qa=2423.164D+2760.859D=5184.023DKWQe+Qg约等于Qc+Qa热量基本平衡。热力系数COPCOP=g如=5184.023/2947.561=1.759Qg3.2.1.3各个流体流量的统计热泵工质实际循环流量D"%、(Qc+QaID)=5000/5184.023=0.9645kg/s=0.964kg/s。稀溶液流量ML=62.3xD/4=15.014kg/s。浓溶液流量MH=58.3xD/4=14.050kg/s。1，加热蒸气的消耗量qmvqmv=其中A——考虑损失的附加系数，A=1.05—1.10H，’一一加热蒸气比焓，kJ/kgH，一一加热蒸气凝结水比焓，kJ/kg取A=1.06,H，’=2756.961kJ/kg,H，=628.606（150°C的蒸汽）qwv=1.06x2947.561x0..964/(2756.961-628.606)=1.415kg/s=5094.530kg/h吸收器泵的流量qvaqva=(a+f-1)xDx3600qva=1000p9p9一喷淋溶液密度，p9一喷淋溶液密度，kg/m3,计算的p=1681.194kg/m3qva=(15.014+30-1)x0.964x3600/1681.194=92.014m3/h发生器泵的流量qvg(p°稀溶液的密度p广1659.228kg/m3)qvg=aDqvg=3.6pa=15.014x0.964x3600/1659.228=31.403m3/h热水水泵，即用户热水的质量流量qvbqvb1=Qax36001000xCpx(Twao-Twai)qvb1==2760.859x0.964x3600/{1000x(10.8)x4.1868}=211.894m3/hqvb2=Qcx36001000xCpx(Twco-Twei)qvb2==2423.164x0.964x3600/{1000x(9.2)x4.1868}=218.319m3/h近似为开始假定的热水总温升的分配是合理的，基本满足条件。取qvb=qvb2=218.319m3/h。污水(低温热源)泵流量qv0=Qex36001000xCpx(Twei-Tweoqv0==2236.469x0.964x3600/{1000x(45-30)x4.1868}=123.586m3/h污水的比热，也近似Cp=4.1868kJ/(kg•K)3.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算用户需热量Q=5000KW热泵实际循环的质量流量D=0.964kg/s各个部件的实际传热量蒸发器的吸热量：Qe=2238.320xD=2157.740KW冷凝器的放热量：Qc=2410.422xD=2335.930KW吸收器的放热量：Qa=2747.164xD=2661.148KW发生器的吸热量：Qg=2919.268xD=2841.449KW溶液热交换器的交换热量：Qex=1344.208xD=1322.962KW各个部件的传热面积传热计算公式为[3]F= m2K（△一aZa一bZb）其中：F一传热面积，m2Q一传热量，W_一热交换器中最大温差，即热流体入口和冷流体入口的温度之差，。Ca,b一常数，与热交换器内流动方式有关，具体详见下表：-ta一流体a在换热过程中的温度变化，C-tb-流体b在换热过程中的温度变化，C其中_ta<_tb表3.2常数a，b取值流动方式ab应用范围逆流0.350.65顺流0.650.65叉流0.4250.65两流体均作叉流0.50.65一种流体作叉流对于在换热过程中有一种流体发生相态改变，例如冷凝过程和蒸发过程，由于此时一种流体的温度基本不变化，故_t=0，公式亦可进一步简化为：aF= Q m2K（△一bAtb）发生器吸收器的传热参数计算复杂，为简化计算过程，参照制冷设备原理中各个换热传热参数取值范围进行取值⑶。

表3.3换热参数取值范围管材发生器蒸发器冷凝器吸收器溶液热交换器铜管900-1200200-28003500-5200800-1200230-600钢管600-8002000-23001700-3000400-800换热管选用625X5的铜管，各个换热器的取值如下表:表3.4各换热器换热参数取值项目冷凝器发生器蒸发器吸收器溶液热交换器传热系数K3000100025001000500,发生器的传热面积Fg溶液在T7温度下进入发生器，，温度上升到T5,出发生器时温度为T4,驱动热源的主要消耗在溶液蒸发上，所以tb=T4-T5=10C。驱动热源为150C的饱和蒸汽，由于加热蒸汽在换热过程中发生相变，近似认为其没有温度变化，即_ta=0°C(_=Twgi-T5=27.416)。QgFg=QgFg=Kg(A-aZa-bAtb)=2841.449x1000/(1000x(27.416-0.65x10))=135.850m2，冷凝器的传热面积Fc水蒸汽在T4'温度下进入冷凝器，出冷凝器时温度为T3,由于冷凝器中过热蒸汽放热远小于冷凝过程的放热量，故计算时仍按冷凝温度计算，^4ta=0C。热水的进口温度Twci=60.8C，出口温度Twco=70C。—tb=Twco-Twci=70-60.8=9.2C(_=T3-Twci=14.2C)。Fc=Fc=QcKc(A-aAta-bAtb)=2335.930x1000/(3000(14.2-0.65x9.2))=94.956m2,吸收器的传热面积Fa,Fa=Q±=QaKa(A-aAta-bAtb)Ka((T9-Twai)-a(Twao-Twai)-b(T9-T2))=2661.148x1000/(1000(23.590-0.5x10.8-0.65x6.79))=192.837m2,蒸发器的传热面积Fe蒸发器中工质水发生相变，一ta=0°C。Ke(A-bAtb)KeRTwei-T1)-b(Tweo-Twei)]=2157.740x1000/(2500(18-0.65x15))=104.618m2,溶液热交换器的传热面积FexQex QexFex= = Kex(A-aAta-bAtb) Kex[(T4-T2)-a(T4-T8)-b(T7-T2)]=1322.962x1000/(500(65.4-0.35x46-0.65x45))=131.638m23.2.3各换热设备管程数、单管程管子数计算根据以上所求得的各换热设备的传热面积，由下式可以确定传热管数量:Fn= 兀Lp其中，n——为换热设备所需总管数F——为传热面积(m2)do 为传热管外径(m)L 为传热管的有效长度(m),取管长为4.5m，有效长度为4.440m。通常加热蒸汽在管中流速为30-40m/s，水为1.5-3m/s，漠化锂溶液为0.2-1.5m/s，下面计算过程中流速均按此范围进行选择。1，冷凝器冷凝器加热水的流量为qvb=218.319m3/h=0.06064m3/s，流速设为w=2.0m/s，通流截面积A二^^~=0.03032m2。w44每管程管子的根数n=W=4x0.03032/(3.14x0.02x0.02)=96.51，取整兀di297。Fc管程与管子有效长度的乘积NL=——=95.956/(97x3.14x0.025)=12.53m。n兀do管程N=12.53/4.440=2.822,所以取管程数N=3。Fc则每管程管子根数为n二一—=95.956/(4.440x3x3.14x0.025)=91.77,NLndo取整92根。实际流速可=4qvb=2.10m/s。n兀di2蒸发器蒸发器污水的流量qv0=123.586m3/s=0.0343m3/s。流速设为w=2.0m/s，通流截面积A=竺0=0.01715m2。w44每管程管子的根数n=——=4x0.01715/(3.14x0.02x0.02)=54.59，取整兀di255。Fe管程与管子有效长度的乘积NL二一％=104.618/(55x3.14x0.025)=24.23m。nndo管程数N=24.23/4.440=5.457，所以取管程数N=6。Fe则每管程管子数为n=一—=104.618/(6x4.440x3.14x0.025)=50.027，NLRdo取整50根。实际流速可=4qv0=2.18m/s。nndi2发生器加热蒸汽消耗流量qmv=1.415kg/s。水蒸气流速设为w=35m/s。通流截面积A二丝=1.415/(35x2.548)=0.01587m2。wp(其中P=2.548kg/m3为水蒸气的密度)44管子的根数n==4*0.01587/(3.14x0.02x0.02)=50.54,取整51。冗di2管程数的管子有效长度的乘积 NL=-^=135.850/(51*3.14*0.025)nndo=33.74m。管程数N=33.74/4.44=7.599，所以取管程为N=8。则每管程管子数为.二F=135.850/(8x4.44x3.14x0.025)=48.72,取NLRdo整49根。实际流速w=4加=36.09m/s。npndi2吸收器吸收器加热热水的流量与冷凝器的相同qvb=0.06064m3/s。流速也相同为2m/s，通流截面积A=辿=0.03032m2。w每管程管子根数n=4A/(ndi2)=4x0.03032/(3.14x0.02)=96.51,取整97。管程数与管子有效长度的乘积 NL=-^J=193.837/(97x3.14x0.025)n冗do=25.44m。管程数N=25.44/4.44=5.730，所以取管程数为6。Fa 一则每管程管子数为n=——=193.837/(6x4.44x3.14x0.025)=92.69,取NLdo整93根。实际流速w=4qvb/(nndi2)=2.08m/s。溶液热交换器稀溶液走管程，浓溶液走壳侧。稀溶液的流量XL=15.014kg/s。设其流速为w=1m/s。通流截面积A二挡=15.014/(1x1643.658)=0.00913m2。wp(稀溶液温度66.8-111.856^,定性温度tm=(66.8+111.856)x0.5=89.328°C，得其密度为P=1643.658kg/m3)4A ,. —每管程管子根数口二——=4x0.00913/(3.14x0.02x0.02)=29.08，取整29。兀di2Fex管程与管子有效长度的乘积NL= =131.638/(29x3.14x0.025)=57.82m。n冗do管程数N=57.87/4.44=13.02，取整为13。Fex则每管程管子数为n二一土=131.638/(13x4.44x3.14x0.025)=29.052,NLdo取30根。实际流速可=4ML=0.97m/s。n兀pdi2各换热器设备热管布置情况如下表所示:表3.5各换热器管程及管子数设备总管数管程数单管程管数发生器392849冷凝器276392吸收器558693蒸发器300650溶液热交换器39013304第一类溴化锂吸收式热泵结构及装配图单效第一类漠化锂吸收式热泵系统主要由以下部分构成：蒸发器借助冷剂蒸汽来制造冷水。采用管壳式结构。吸收器吸收冷剂蒸汽，保持蒸发压力恒定。采用管壳式结构，喷淋式换热器。发生器热源为高温饱和蒸汽，产生冷剂蒸汽，使稀溶液浓缩。采用管壳式结构，沉浸式换热器。冷凝器使冷剂蒸汽冷凝。采用管壳式结构。溶液热交换器溶液热交换器采用管壳式结构。(7)溶液泵输送漠化锂溶液和冷剂水。根据需要采购。控制装置有液位控制装置等。安全装置确保安全运转所用的装置。本文第一类漠化锂吸收式热泵系统采用双筒式结构，如下图所示：图4.1双筒式漠化锂吸收式热泵的装置布置图C——冷凝器G——发生器E——蒸发器A——吸收器4.1各换热器配管接管及其法兰设计计算［9,10，11，12］（参考4.2图）冷凝加热热水的接管及法兰加热水接管的管径dp二「包咳=0.19179m，取6219X9.5，公称通径200mm，取w兀法兰外径340mm，法兰厚度24mm。蒸发器污水接管及法兰污水接管的管径dp二箜四=141.57mm,取6159X5的钢管，公称通径150mm,..w兀法兰外径285mm，法兰厚度24mm。蒸发器喷淋器的接管及法兰蒸发器喷淋冷剂水再循环倍率，取a=10，流速设w=1.5m/s。蒸发泵的流量qvd=aD=10x0.964=9.64kg/s,蒸发器喷淋接管的管径，dp=：4也=90.72mm，取6108X4，公称通径100mm,w兀p

取法兰外径220mm，法兰厚度22mm。发生器加热蒸汽蒸汽入口接管及法兰蒸汽接管的管径dp=二0.14000m（其中p为加热蒸气密度）。取6159X4.5[:w兀p的钢管，公称通径150mm，法兰外径285mm，法兰厚度24mm。发生器加热蒸汽凝结水出口接管及法兰凝结水管的管径，取凝结水的流速为1m/s。dp=：4竺二"（4x1.415/（3.14x1x916.91））=44.34mm（其中p为凝结水密牛w兀p度），取657X3.5的钢管，公称通径为50mm,法兰外径165mm,法兰厚度22mm。吸收器加热热水接管及法兰加热热水接管的吸收器与冷凝器相同，如下。加热水接管的管径dp=J'箜也=0.192714m,取6219X9.5,公称通径200mm,w兀取法兰外径340mm，法兰厚度24mm。稀溶液喷淋接管及法兰喷淋接管管径dp=史\w喷淋接管管径dp=史\w兀p=0.149mm，取6159X5的钢管，公称通径150mm，法兰外径285mm，法兰厚度24mm。溶液热交换器接管及法兰浓溶液走壳程，浓溶液的流量MH=14.050kg/s,流速设为w=1m/s。（浓溶液温度87-132.636^,定性温度tm=109.818,得其密度为P=1714.472kg/m3）。浓溶液接管的管径dp=-4^=102.173mm，取6108X4,公称通径100mm,w兀p取法兰外径220mm，法兰厚度22mm。稀溶液走管程，ML=15.014kg/s，流速设为w=1m/s。稀溶液接管的管径dp=：4^=109.527mm，取6108X4,公称通径100mm,.■w兀p取法兰外径220mm，法兰厚度22mm。PN1.OlPa（lOhar）突面整钵钢制菅法兰企称通瓮DK连接尺寸落封面港兰厚度匚法兰强法兰姓鲤。彝牡孔中心目直铿K螺检孔径LifIR螺萩猊格109060144412.14283159565144H1246成14■3232口1057S14