吸收式制冷机

5.1氨水吸收式制冷机5.1.1NH3-H2O溶液的性质（1）氨在水中的溶解氨在水中的浓度等于溶液中氨的质量与溶液总质量之比。水和液氨能以任意比例互溶，常温下能形成等于0到1的溶液。低温下溶液浓度受到纯水冰、纯氨冰或氨的水合物NH3·H2O和2NH3·H2O析出的限制。（2）对有色金属的腐蚀作用氨水吸收式制冷机中不允许采用铜及铜合金材料。第29讲吸收式制冷机（1）

（3）密度纯氨液在0℃时的密度为0.64kg/l，对氨水溶液而言，它的密度随温度和浓度的变化而变化。（4）比热容比热容随温度的升高而升高，随质量分数的增大而增大。（5）导热率导热率随浓度的升高而降低。（6）粘度随浓度的增加是先升高后降低，而对于温度比较高的情况下，其粘度的变化趋于平缓。（7）表面张力

5.1.2氨水吸收式制冷机工作原理5.1.1.1氨水吸收式制冷机工作原理及循环过程下图为单级氨水吸收式制冷机组的循环流程图。其中特别设有一个包含有发生器的结构较为复杂的氨精馏塔。它通过溶液在塔内反复蒸发和冷凝，使气相和液相分别以饱和蒸气和饱和液体进行温度变化，即液相温度上升，气相温度逐渐下降，最后形成纯水和纯制冷剂氨蒸气。精馏塔结构以进料口为界面，下部的热质交换区称提馏段；上方的热质交换区称精馏段。提馏段下方设有发生段（即再沸段），用于加热浓溶液产生氨和水蒸汽，供进一步提馏用。下面我们来分析循环的整个过程。浓度为，kg的浓溶液（点1a）进入到精馏塔A，在精馏塔A内的发生器a中被加热吸收热量后，部分溶液被蒸发，产生的蒸气经过提馏段b，得到浓度为的氨蒸气（1+R）kg，然后经过精馏段b和回流冷凝器d，使上升的蒸气得到进一步的精馏和分凝，浓度提高到（点5‘’），由精馏塔A塔顶排出，排出的氨蒸气质量为1kg。回流冷凝器d中，因冷凝Rkg回流液所放出的热量被冷却水排走。在发生器底部得到浓度为的稀溶液（f-1）kg，用点2表示。从精馏塔A塔顶排出的1kg几乎是纯氨的蒸气进入到冷凝器B中，等压、等浓度下冷凝成液体（点6），冷凝时放出的热量由冷却水带走。液氨经过节流阀I，压力由降到，形成湿蒸气（7点），再进入到蒸发器C中，液氨吸收被冷却物体的热量气化，再从蒸发器C排出（点8）。点8的状态可以是湿蒸气，也可以是饱和蒸气，也可以是过热蒸气，它取决于被冷却物体所要求的温度。从发生器a的底部排出浓度为、质量为（f-1）kg稀溶液，经过溶液热交换器E后温度降低到点2a，因为点2a状态的压力为，故溶液为过冷溶液。过冷溶液经过节流阀F，压力由降到（即），由状态点3表示，然后进入吸收器D，吸收由蒸发器产生的1kg蒸气，形成了fkg、浓度为的浓溶液（点4），吸收过程中放出的热量被冷却水带走。状态点4的浓溶液经溶液泵G升压，压力由提高到（点4a），再经溶液热交换器E加热，温度升高到状态点1a，最后从精馏塔A的进料口进入精馏塔，循环再重复进行，达到不断制冷的目的。上图所示的系统所能制取的最低温度与加热热源温度和冷却水温有关，一般情况下不低于-25℃，否则放气范围将小于0.06，使装置经济性下降。如果热源温度较低，冷却水温度较高，而又要制取较低温度时，可采用双级氨吸收式制冷机或带有喷射器的单级氨吸收式制冷机。5.1.1.2循环过程在图上的表示右图系统工作过程的氨水溶液的图。假定进入精馏塔A内的状态为1a，浓度为的浓溶液位于饱和液体线的下方，即处于过冷状态。溶液经过提馏段b到发生器a，其间与发生器a中产生的氨蒸气进行热、质交换，先消除过冷，使浓溶液达到饱和状态点1，随后在发生器a中被加热。随着温度的升高，溶液在等压条件下不断蒸发，浓度逐渐变稀，到离开精馏塔c底部时浓度变为，温度为，用点2表示。开始发生出来的蒸气状态和发生终了时的蒸气状态分别用点1''和2''表示，它们分别与浓度为和的沸腾状态的溶液相平衡。离开发生器a的蒸气状态应处于1‘’和2‘’之间，假定为状态3‘’，浓度为。经过提馏段b时，与浓度为的浓溶液进行热、质交换，理想情况下，出提馏段b的蒸气浓度应与进料口处浓溶液的平衡蒸气1‘’相对应，即氨蒸气的浓度由提高到，再经过精馏段b和回流冷凝器d，与从回流冷凝器冷凝下来的回流液进行热、质交换，蒸气的浓度进一步提高、温度降低，离开塔顶时，浓度为，用点5‘’表示。回流液在回流过程中，浓度逐渐降低，理想情况下，离开精馏塔最底下一块塔板时，浓度应与进料口浓度溶液的浓度相同。浓度的饱和氨蒸气离开塔顶后进入冷凝器B，在等压、等浓度条件下冷凝成饱和液体，用点6表示，经过节流阀Ⅰ绝热节流到状态7，由于节流前、后的焓值与浓度均未发生变化，故在图上点6与点7是重合的，但其代表的状态是不相同的，点6表示冷凝压力下的饱和液体，点7表示蒸发压力下的湿蒸气，它是由饱和液体（点7´）和饱和蒸气（点7‘’）所组成。节流后的干度为，温度可由试凑法确定，即先在饱和蒸气压力液线上假定某一温度（点7’），通过辅助压力线找到相应压力下饱和蒸气状态点7‘’，连，若该线正好通过点7，假定的温度即为节流后的温度。节流后的湿蒸气进入蒸发器，在等压、等浓度下蒸发至状态点8，点8一般仍处于湿蒸气状态，由点8‘的饱和液体和点8’‘的饱和蒸气组成。它的温度同样可用试凑法求出。由发生器a引出状态为点2的稀溶液，经过溶液热交换器E，被冷却到压力下的过冷状态2a（假定2a正好处在蒸发压力的饱和液线上），再经节流阀F节流到状态3，然后进入吸收器D。同样，节流前、后的状态点2a和3在图上是重合的，但代表的状态不同。在吸收器中，忽略蒸发器C和吸收器D之间的压力损失，吸收过程是在等压条件下进行的，状态为3的饱和稀溶液吸收由蒸发器C出来的蒸气（点8），沿等压线浓度逐渐变浓，吸收终了时浓度达到，用点4表示。点4状态的浓溶液经过溶液泵G后，压力由高到，用点4a表示，如果忽略因溶液泵对浓溶液作功而引起的温度变化，则点4与点4a重合，点4a表示压力下的过冷液体，过冷液体经过溶液热交换器E，在浓度不变的情况下温度升高，用状态点1a表示，最后再进入精馏塔A的进料口，循环重新开始。无论在冷凝过程还是蒸发过程中，尽管是在定压下发生相变，但溶液的温度都不是定值。从上图可以看出，冷凝过程中，溶液的温度由降至；蒸发过程中，溶液的温度由升至，这与单一组分工质在等压下相变时温度不发生变化是不相同的，这是因为当压力保持不变时，随着冷凝或蒸发过程的进行，溶液的浓度在不断发生变化。冷凝过程中，溶液中低沸点组分（氨）越来越多，因此饱和温度越来越低；相反，蒸发过程中，溶液中低沸点组分（氨）越来越少，故饱和温度逐渐升高。出蒸发器时的湿蒸气的干度越大，最终蒸发温度越高，甚至有可能超过被冷却介质所允许的温度。因此，可以通过控制湿蒸气的干度来满足被冷介质温度的要求。溶液热交换器可起到以下两个作用：（1）提高进入发生器浓溶液的温度，减少发生器中加热蒸汽的消耗量；（2）可降低进入吸收器的稀溶液的温度，从而减少吸收器中冷却水的消耗量，并增强溶液的吸收效果。溶液在热交换器中温度的变化与热交换器传热表面积的大小有关。稀溶液的温度变化将大于浓溶液的温度变化，因为稀溶液的流量（f-1）kg小于浓溶液的流量fkg，而它们的比热相差不大。5.肃1.摧3锡单级证氨水老吸收吊式机防制冷浸循环刮的热本力计穴算在已田知制汉冷量煌、冷跳凝温喂度术和笛蒸发慨温度秤的情纸况下解，可得根据哭氨水琴溶液丧图进晴行热京力计适算。（1肠）蒸旱发器牵单位厨制冷致量我（棉单位序为k非J/讲kg荒）：（2呀）冷达凝器过单位郑热负书荷捏（票单位已为k弟J/浊kg斜）：（3朵）发惑生段悲单位的热负梅荷头（单还位为因kJ射/k家g）耻：由精逝馏塔船的热紧平衡院关系将可得壤：（4掩）吸仅收器四单位骂热负而荷来（单采位为功kJ氧/k全g）端：根据桂吸收献器热疮平衡触关系域可得怨：（5库）溶棋液热箱交换昌器热吓负荷由浓愧溶液衣侧计烈算有由稀妖溶液申侧计盈算有式中薄，喜通湖过棕和己在尚图上授查出灯，其反中堤℃崭，而溶液令热交候换器意出口饶溶液趁比焓猴值风由职下式川来确波定：其中存系数婶0.主95史为溶岁液热烧交换驾器的眼热损跪失系赔数。℃。（6虚）分签凝器翠单位脱热负睁荷京（单惩位为弓kJ丙/k币g）沈：根据厕精馏悉段氨皇的质多量平减衡关避系可疯得分乎凝器姓中冷野凝回佩流液唇数量咐：式中感，抽为慈塔板躲回流毛液浓臭度。横假定音在理秒论情屋况下耍塔板医数无狸穷多磁时，芽蒸气镇为平乐衡状过态，级使L1与点颜1重刻合，伏则上捡式R汽可改喷为：又根泥据分拖凝器级的热宾平衡饥关系末：（7君）过慌冷器尘单位悬负荷确（斥单位锡为k睛J/以kg鱼）：（8毁）循秩环系夜统的屈热平陕衡关召系为咱：（9抛）循悼环的效热力椅系数宜为：一般踩在暗0.骑3～花0.伐4范庭围。冷实际他运行责中，棚考虑渴到吸叠收器货、冷该凝器提、分庆凝器弱，以棍及整苦个装正置的妥热损戴失，讲实际钩热力家系数值为理释论热乖力系毁数的健80匠～9其0％扬。5.耗1.披4氨塌水吸愧收式坦制冷拥机的丙性能岩影响梢因素5.裙1.麦4.盼1膨氨水宵吸收为式制罢冷机双与蒸益气压尊缩式珍制冷吵机性抗能的徐比较吸收迹式制脉冷循件环热霞力系吹数和微蒸气荒压缩淘式制圈冷循停环制撑冷系娱数都臂是用超来评戏价循强环经败济性欲的主哄要技职术指敲标。裂但两即者不绝能直滔接加躁以比汽较，宽因为商压缩钢式制宿冷机净消耗庙功，汪吸收球式制嘴冷机列消耗戒热能罪，功哈比热扒能的悲品位趴高，凉产生冠功的友成本平也高逐。对劈燕这两骗个数郊值进盖行比窑较时鸦，须究考虑脚电站技内蒸虑汽装叨置中财的热罢交换暂情况个及效花率。糊即使昼如此序，吸野收式们制冷芬机的崖热力休系数谣仍然糠低于射压缩贞式的现当量烫热力叉系数睡，原蜡因在菊于吸著收式简制冷白机系义统的旁运行僚过程翻中存樱在着绸更多恰的热圾力不翁可逆路过程饮。从两沾个系艇统的总运行园费用卫比较沃来看阔，在锤较低予的蒸压发温棵度下越似乎巨采用谎吸收由式制绩冷系叙统更拆为合主适，盲特别妙是在债有高岩温加雾热介煤质可秋以利桌用的资情况剂下更践是如继此。舒因为泪这样牺有可销能利忌用单昏级吸滨收式件制冷注系统考获得受需两路级压桌缩式刑系统心才能恋获得艺的低绝温。与其兵它形亭式的定制冷凤机相梯比较福，氨俊水吸请收式母制冷民机具堤有如污下特片点：（1册）采摊用蒸膛气或吐热水腔作为认热源颠，有恩利于御废热亚的综织合利讨用，古特别趟适合古于化吓工、窝冶金袖和轻且工业莫中的汪制冷杂设备昏；（2锹）以临氨作毛为制扑冷剂哀，能盛制取醋0℃缴以下川的低搭温；（3咐）整笑个装果置除山泵外死均为彩塔、奥罐等管热交猛换设迟备，沈结构鸭简单肺，便哀于加匠工制看造；（4吼）振责动、费噪音喂较小妹，可洒露天压安装国，可情降低居建筑魂投资呜费用粉；（5乐）负奇荷在藏30系~1筹00屿%范舱围内丹可调叮，且锤装置诊的经榆济性爱基本聋上没线有变冶化；（6申）维回修简掉单、挤操作芽方便仁、易合于管娃理；（7袭）氨匹价格静低廉艇，来滩源广币；（8浪）对乎大气程臭氧宗层没箭有破成坏作甜用，江有利示于环朵境保耽护。以下册为缺露点：（9吵）对握铜及担铜合叨金（步磷青絮铜除努外）况有腐唤蚀作揪用；（1搬0）缘瑞钢材寨及冷弹却水简消耗撞量大门；（1替1）争热力痒系数斑较低荣；（1装2）熔由于贩氨、霸水的亲沸点糟比较用接近净，为榜提高号氨气更浓度形，系研统中遥必须湾增设冰精馏桐和分丢凝设米备，骄使系妥统变旅得更辜复杂填一些队。5.来1.围4.棵2顷氨水锁吸收厦式制建冷机仇的性砌能影寄响因隆素氨水磁吸收腥式制更冷机赠的实洪际循哲环，它实际添循环倚中有虽各种布损失骂，这头些损拌失有术：不柴完全泛吸收占，不摸完全苗蒸发仔，不朝完全贺精馏爆。（1来）不业完全壮吸收在理防想的苍吸收倘式制断冷机专中，电吸收扫过程仆是在赶蒸发悔压力土不变寻的情漏况进渡行的陶，即仙溶液旗的饱副和压说力与旗蒸发鼠压力雀相等秤。但实段际上笔，蒸睬发器奏和吸华收器攀间有饱微量凤的压付力损呀失，凤同时让空气哈有不葱凝性旁气体忙存在答分压恶，使灾吸收御器内魂的压冬力又私增高棒了这柿一分谨压值派，故身在一坛般的圣吸收般式制纺冷机晕中，扎蒸发络压力定基本巨上与接吸收暴压力你相等衔。因为漂不完崖全吸袭收，蛛则溶殊液循虫环量冠增大适，溶各液热连交换已器的娃换热虑量、玻发生刷器中真的加抹热量素、吸笼收起傲中带贡出的护热量低均增腊大，副因而菌热力劫系数沸下降羽。理揉论上匪把吸飞收液认体过旬冷到抛规定话温度锹以下杜是必叙要的得，但手吸收浩器必梳须取界出更房诚多的扶热量割，最妄终增师大了渡发生烘器的使加热鸽量，转使热富力系敏数下茧降。（2符）不毛完全钱蒸发蒸发汗在一艳定的稠温度给下进劣行，乌在氨驱水吸改收式框制冷饼机中除，由箩发生仆器发挂生的尤蒸气苹，除铜制冷颗剂氨拍蒸气男外，务还含损有相峰当数摸量的宫水蒸萌汽。叮为了毅提高掘制冷蚁机氨渴蒸气笋的纯晴度（猪一般粗），晚采用辱精馏曲过程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