吸收式制冷机的系统课件.ppt

1、多媒体教学课件多媒体教学课件李文科 制作第五章第五章 吸收式制冷吸收式制冷第一节第一节 概概 述述第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液氨水溶液和溴化锂水溶液 的的h-wh-w图图第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机第四节第四节 氨吸收式制冷机氨吸收式制冷机第一节第一节 概概 述述内内 容容 提提 要要 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一、一、制冷剂与吸收剂制冷剂与吸收剂二、二、制冷性能参数制冷性能参数第一节第一节 概概 述述 吸收式制冷吸收式制冷和和蒸气压缩式制冷蒸气压缩式制冷都是利用制冷剂的汽化都是利用制冷剂的汽化潜热制取冷量，潜热制取冷量，图图

2、51示出吸收式制冷机与蒸气压缩式制示出吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机工作原理的比较。冷机工作原理的比较。由图可见，它们的共同点是：它们的共同点是：高压高压制冷剂蒸气在冷凝器制冷剂蒸气在冷凝器R中冷凝后，经节流元件中冷凝后，经节流元件J节流，温度节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器和压力降低，低温、低压液体在蒸发器Z内汽化，实现制内汽化，实现制冷。冷。它们的不同点是它们的不同点是：(1)(1)提供能量的种类不同。提供能量的种类不同。蒸气压缩式制冷机消耗机械消耗机械功功，吸收式制冷机消耗热能消耗热能。(2)(2)吸取制冷剂蒸气的方式不同。吸取制冷剂蒸气的方式不同。利用液体蒸发连续不断地制冷

3、时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式制冷机用压缩机用压缩机A吸取此蒸气吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在用吸收剂在吸收器吸收器c中吸取制冷剂蒸气中吸取制冷剂蒸气。第一节第一节 概概 述述 (3)(3)将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同。式不同。蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机A完成，吸收式制冷机则是通过吸收器c、溶液泵d、发生器a和节流阀b完成。第一节第一节 概概 述述 (a)(a)蒸气压缩式制冷机蒸气压缩式制冷机 (b)(b)吸收式制冷机吸收式制冷机图图5 51 1 蒸气压缩式制冷机与吸收式制冷机工作原理比较蒸气压缩式制冷

4、机与吸收式制冷机工作原理比较AA压缩机；压缩机；RR冷凝器；冷凝器；JJ节流阀；节流阀；ZZ蒸发器蒸发器aa发生器；发生器；bb节流阀；节流阀；cc吸收器；吸收器；dd溶液泵溶液泵第一节第一节 概概 述述 一、制冷剂与吸收剂一、制冷剂与吸收剂 吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能吸收低沸点组分的蒸气这一特性完成制冷循环。目前吸收式制冷机中常用二组分溶液，习惯称低沸点组分为习惯称低沸点组分为制冷剂制冷剂，高沸点组分为，高沸点组分为吸收剂吸收剂。对于吸收剂，应有如下特性：对于吸收剂，应有如下特性：(1)(1)有强烈吸收制冷剂的能力；有强烈吸收制冷剂的能力；(2)

5、(2)在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多；度高得多；(3)(3)不应有爆炸、燃烧的危险，并对入体无毒害；不应有爆炸、燃烧的危险，并对入体无毒害；(4)(4)吸收剂与制冷剂吸收剂与制冷剂对金属材料的腐蚀性小；对金属材料的腐蚀性小；(5)(5)价格低，易获得。价格低，易获得。第一节第一节 概概 述述 可供使用的制冷剂吸收剂溶液制冷剂吸收剂溶液很多，按溶液中含有按溶液中含有的制冷剂种类区分，可分为的制冷剂种类区分，可分为水类水类、氨类氨类、醇类醇类和和氟利昂类氟利昂类四大类。四大类。水类溶液是以水为制冷剂。水类溶液是以水为制冷剂。水水是很

6、容易获得的天然物是很容易获得的天然物质，它无毒、不燃烧、不爆炸，对环境也没有破坏作用，质，它无毒、不燃烧、不爆炸，对环境也没有破坏作用，汽化潜热大，是一种相当理想的制冷剂。汽化潜热大，是一种相当理想的制冷剂。但受其物性的限制，只适宜用于蒸发温度较高的空调设备；溴化锂水溶液的表面张力较大，使传热、传质困难；溴化锂较易结晶，影响运转；溴化锂水溶液对一般金属有强烈的腐蚀作用。氨类溶液以氨和甲胺为制冷剂。氨类溶液以氨和甲胺为制冷剂。氨氨有爆炸性和毒性，有爆炸性和毒性，冷凝压力较高。此外，氨与水的沸点相差较小，需通过精冷凝压力较高。此外，氨与水的沸点相差较小，需通过精馏将氨馏将氨/水混合气体中的水蒸气分

7、离。水混合气体中的水蒸气分离。探索用别的物质替代水做吸收剂的研究工作正在进行，已取得了一定成效。第一节第一节 概概 述述 醇类溶液以甲醇、醇类溶液以甲醇、TFE和和HFIP为制冷剂。为制冷剂。甲醇甲醇与溴化与溴化锂配对后，可提高循环的性能锂配对后，可提高循环的性能(节能节能)；以TFE(三氟乙醇三氟乙醇)和HFIP(六氟异丙醇六氟异丙醇)为制冷剂的溶液，可用于节能效果较好的GAX循环循环。但它们的粘度较大，易燃，对热不稳定。TFE的汽化潜热很小。为克服这些缺点，通过加水以降低粘度的尝试，以及使用LiI(碘化锂碘化锂)的方案都在开发中。氟利昂类溶液以氟利昂类溶液以氟利昂氟利昂为制冷剂。为制冷剂。

8、它通常与有机溶液配对，有较宽广的温度适应范围。其中，R22因在汽化潜热、工作压力、热稳定性、化学稳定性等方面有好的性能而受到公认。此外，R123a也受到重视。R22和和R123a的吸的吸收剂为二甲醚四甘醇收剂为二甲醚四甘醇(DMETEG)。因为R22和R123a均含有氯原子，故从长期角度看，它们均为过渡性物质。第一节第一节 概概 述述 表5-1中列出了一部分用于吸收式制冷机的溶液。一些用于吸收式制冷机的制冷剂主要物性参数列在表5-2中。表表5-1 制冷剂吸收剂溶液制冷剂吸收剂溶液名 称制冷剂吸收剂氨水溶液氨水溴化锂水溶液水溴化锂溴化锂甲醇溶液甲醇溴化锂硫氰酸钠氨溶液氨硫氰酸钠氯化钙氨溶液氨氯化

9、钙氟利昂溶液R22二甲醚四甘醇TFENMP溶液三氟乙醇甲基吡咯烷酮第一节第一节 概概 述述表表5-2 一些一些制冷剂的主要物性参数制冷剂的主要物性参数名称化学式相对分子量凝固点沸点潜热kJ/kg比热(25)kJ/(kgK)粘度10-6Pas水H2O18.020.0100.022574.174891氨NH317.03-77.7-33.413682.15610.2甲胺CH3NH231.06-93.5-6.33872(157)3.2240(0)甲醇CH3OH32.04-97.764.651190(0)2.52555TFECF3CH2OH100.04-45753561.72(20)1560(30)第一

10、节第一节 概概 述述 二、制冷性能参数二、制冷性能参数 吸收式制冷机通过输入热量制冷。按式(31)，其制冷性能系数性能系数等于制冷量0与驱动热源输出的热负荷g之比值 COP=0/g (51)式中：COP吸收式制冷机的制冷性能系数。a=0+g (52)式中：a、0、g分别表示向环境排放的热负荷、制冷量、驱动热源输出的热负荷。COP是衡量吸收式制冷机性能的一个重要指标，它反映了从驱动热源输出的热负荷与制冷机制冷量之间的关系，但不能反映循环中存在的热力学不可逆损失。第一节第一节 概概 述述 评价吸收式制冷机不可逆损失的基准是热能驱动的可可逆机的制冷机性能系数逆机的制冷机性能系数COPmax。图图5

11、52 2 热能驱动的制冷系统热能驱动的制冷系统第一节第一节 概概 述述 设有图52所示的制冷系统，其驱动热源温度为Tg，环境温度为Ta，低温热源温度为Tc。Tg、Ta和Tc均为恒温。当制冷机为可逆机时，根据热力学第二定律 (53)按式(51)、(52)和(53)，得到热能驱动的热能驱动的可逆机可逆机的制的制冷冷性能系数性能系数COPmax为为 (54)式(54)表示，COPmax随随Tg、Tc的提高而提高，随的提高而提高，随Ta的提的提高而降低。高而降低。这一结论，对于提高实际应用的制冷机的性能也有指导意义。ggcaaTTT01/1maxcagacacgagTTTTTTTTTTCOP第一节第一

12、节 概概 述述 按式(37)，判别实际制冷循环的不可逆程度的循环循环效率效率为 (55)对于吸收式制冷机对于吸收式制冷机 (56)在Tg、Ta、Tc不变时，降低吸收式制冷机的不可逆损失，可提高循环效率和性能系数。吸收式制冷机中常用的二元溶液由两个组分组成。相平衡时，低沸点组分在气相中的质量分数大于它在液相中的质量分数，高沸点组分(不易挥发组分)在气相中的质量分数小于它在液相中的质量分数，但任一组分在气相中的分压力应等于溶液中该组分产生的蒸气压力。maxCOPCOP)/(cacgagTTTTTTCOP第一节第一节 概概 述述 若易挥发组分在气相中的分压力低于溶液中该组分的若易挥发组分在气相中的分

13、压力低于溶液中该组分的蒸气压力，则此组分的分子更多地进入气相，这就是蒸气压力，则此组分的分子更多地进入气相，这就是发生发生过程过程，此时气相与液相之间是不平衡的。，此时气相与液相之间是不平衡的。这一过程如发生在密闭容器内，则随着过程的进行，气相中该组分的分压力上升，而溶液中该组分的蒸气压力因其质量分数的减少而降低，从而在新的压力下达到气相和液相的相平衡。若易挥发组分在气相中的分压力高于溶液中该组分的若易挥发组分在气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸气压力，它的分子更多地进入溶液中，这就是蒸气压力，它的分子更多地进入溶液中，这就是吸收过程吸收过程。在密闭容器内，随着吸收过程的进行，将达到一个新的相

14、平衡状态。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂氨水溶液和溴化锂 水溶液的水溶液的h-wh-w图图内内 容容 提提 要要一、一、氨水溶液的氨水溶液的h-wh-w图图二、二、溴化锂水溶液的溴化锂水溶液的h-wh-w图图第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 为了表示相平衡时两组分体系的状态及其状态变化过程，并计算在状态变化时输入和放出的热量，广泛地应用比焓质量分数图，即比焓质量分数图，即hw图。图。一、氨水溶液的一、氨水溶液的h-wh-w图图 图图53是氨水溶液的是氨水溶液的hw示意图。示意图。图的下半部分为液态区，给出了不同压力下的等压饱和液体线和不同温度下的液

15、体等温线。图上的每一个点表示个状态。例如，图上的点A表示温度为tA、压力为p2的饱和液体状态，它的比焓和氨的质量分数可从纵坐标和横坐标上读取。对于某一压力下的过冷液体，它在hw图上的位置处于该压力的饱和液体线以下。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 图图5 53 3 氨水溶液的氨水溶液的h hw w示意图示意图第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 图的上半部分为气体区，只画出了等压饱和蒸气线，没有画出等温线。为了求得气体的温度，在图上画了一组平衡辅助线，利用辅助线求出等压饱和气体线上各点的温度。以图53上的点

16、A为例，从点A向上作垂线，与对应的p2压力辅助线交于点B，从点B作水平线，与压力为p2的饱和气体线交于点C，点C就是与点A相对应的饱和蒸气点，它们的温度和压力相同，即点A和点C的压力均为p2，温度均为tA。如果根据tA的数值，在氨的饱和蒸气热力性质表上查到它的饱和蒸气的比焓值，再在hw图上的w1纵坐标上找到此比焓值的状态点(注意比焓值的基准是否一致)，将该点与点C相连，则连线即为气体区中压力为p2、温度为tA的等温线。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 饱和蒸气线与饱和液体线之间的区域是湿蒸气区，该区域内每个点的氨质量分数及比焓值都可直接从h纵坐标和

17、w横坐标上求得。该区域内每个点的温度，由饱和蒸气线和饱和液体线决定。例如：例如：点d处在湿蒸气区，已知它的比焓为hd，氨的质量分数为wd，压力为p2，为了求得点d的温度td可采用直角三角形试凑法直角三角形试凑法。通过试凑，得到一个直角三角形，该三角形的三个顶点分别处在压力为p2的饱和液体线、饱和蒸气线以及辅助线上，其斜边经过点d。在图53上，该直角三角形就是ABC，因AC是湿蒸气区域内的等温线，故点d的温度与点A的温度相同，即tdtA。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 点d的湿蒸气质量md等于点C的饱和蒸气质量mC和点A的饱和液体质量mA之和；质量

18、mC和mA之比值用杠杆规则确定。即 (57)(58)式中：wC、wd和wA分别表示点C、点d和点A的氨质量分数。联立式(57)、(58)，可求得md湿蒸气含有的饱和蒸气质量mC及饱和液体质量mA，即 (59)(510)ACdmmmAddCCAwwwwmmACAddCwwwwmmACdCdAwwwwmm第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 二、溴化锂水溶液的二、溴化锂水溶液的h-wh-w图图 溴化锂水溶液hw图的上部不同于氨水溶液的hw图(图54)。因为在气相区只有水蒸气，表示水蒸气状态的点都处于w0的纵坐标线上，所以在hw图的气相区有一组辅助等压线，用

19、于确定与各个质量分数的溶液所对应的水蒸气状态。例如：欲确定与饱和溶液点A相平衡的水蒸气状态，可由点A向上作垂直线，与相应的压力为p1的等压线相交于点B，从点B作水平线，与w0的纵坐标交于点C，点C即为所求。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 图图5 54 4 溴化锂水溶液的溴化锂水溶液的h hw w示意图示意图第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 例例51 氨水溶液的温度t20、压力p0.784MPa，氨的质量分数w0.7，该溶液是否为饱和液体？解：解：从附录图15查得t20、w0.7的状态点A位于p0.78

20、4MPa的饱和液体线以下(图图55)，表明该溶液处于过冷状态，不是饱和状态。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图图图5 55 5 氨水溶液的状态氨水溶液的状态1p1p0.784MP0.784MP的饱和蒸气线；的饱和蒸气线；22相应的辅助线；相应的辅助线；33相应的饱和液体线相应的饱和液体线第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 例例52 氨水湿蒸气的氨质量分数wd0.7，比焓hd1000kJ/kg，压力pd2.0MPa，湿蒸气的质量为3.0kg。求：湿蒸气的比焓和温度；饱和液体的比焓和质量；饱和蒸气的比焓和质量；

21、饱和蒸气中含有的氨蒸气质量。解：解：(1)(1)确定饱和蒸气、湿蒸气和饱和液体的状态点：在hw图上找到湿蒸气的状态点d，并用状态点d、pd2.0MPa的饱和蒸气线、饱和液体线和辅助线，作直角三角形ABC，点A即饱和液体的状态点，点C即饱和蒸气的状态点(图图56)。(2)(2)按附录图15，查得饱和液体的比焓hA350kJ/kg，氨的质量分数wA0.48，饱和液体的温度tA94；饱和蒸气的比焓hC1780kJ/kg，氨的质量分数wC0.97。第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图图图5 56 6 湿蒸气状态点湿蒸气状态点d d、饱和蒸气饱和蒸气状态点状态点

22、C C和饱和液体状态点和饱和液体状态点A A第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 (3)(3)湿蒸气的温度tdtA94。(4)(4)计算饱和蒸气的质量mC和饱和液体的质量。按式(59)，得 (5)(5)饱和蒸气中含有的氨蒸气质量kgwwwwmmACAddC347.148.097.048.07.00.3kgmmmCdA653.1347.10.3kgwmmCC333.197.0347.1氨第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 例例53 质量m2kg的溴化锂水溶液，溴化锂的质量分数wA0.56，温度tA39，压力pA

23、26.7kPa，等压加热成饱和液体，求加热量Qh(图57)。解：解：加热前溶液状态为点A，是过冷液体。加热后成饱和液体，因加热过程中末产生水蒸气，故加热后的状态点B与加热前的状态点A有相同的溴化锂质量分数，即wAwB。(1)(1)查附录图17得到：加热前状态为点A的参数wA0.56，tA39，pA26.7kPa，hA272.8kJ/kg；加热后状态为点B的参数wB0.56，tB108，pB26.7kPa，hB414.5kJ/kg。(2)(2)加热量：因等压加热，故加热量Qh等于点B与点A的比焓差乘以溶液的质量，即第二节第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的氨水溶液和溴化锂水溶液的h-wh-w图图 图

24、图5 57 7 加热前、后溶液的状态点加热前、后溶液的状态点A A和和B BkJhhmQABh4.283)8.2725.414(2)(第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机内内 容容 提提 要要一、一、溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质二、二、单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机三、三、双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机四、四、双效直燃溴化锂吸收式冷热水机双效直燃溴化锂吸收式冷热水机五、五、双级溴化锂吸收式制冷机双级溴化锂吸收式制冷机六、六、提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径七、七、溴化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全

25、保护溴化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全保护第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，制取制取0以上的空调用冷水。以上的空调用冷水。溴化锂有以下特性：溴化锂有以下特性：(1)(1)锂和溴分别属碱和卤族元素。锂和溴分别属碱和卤族元素。其化合物溴化锂溴化锂(LiBr)属盐类，有咸味，为无色粒状晶体，融点为属盐类，有咸味，为无色粒状晶体，融点为549。(2)(2)沸点为沸点为1265，在常温或一般高温下可以认为是不挥发的。(3)(3)易溶于水。易溶于水。(4)(4)性质稳定，在大气中不分解。性质稳

26、定，在大气中不分解。(5)(5)它由它由92.01%的溴和的溴和7.99%的锂组成，相对分子质量的锂组成，相对分子质量为为86.845（其中：锂的相对分子质量为（其中：锂的相对分子质量为6.941，溴的相对分，溴的相对分子质量为子质量为79.904）；密度为）；密度为3464kg/m3（25时）。时）。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、溴化锂水溶液的性质一、溴化锂水溶液的性质 1 1溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质 (1)(1)无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。黄色。(2)(2)溴化锂在水中的溶解度随温度的降

27、低而降低，溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，如图如图58所示。所示。曲线上的点表示溶液处于饱和状态，它的左上方表示有溴化锂结晶析出，右下方表示溶液中没有结晶。由图中曲线可知，溴化锂的质量分数不宜超过溴化锂的质量分数不宜超过66%，否则，否则在运行中当溶液的温度在运行中当溶液的温度降低时将有结晶析出，降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。(3)(3)溶液中水的蒸气压力很低。溶液中水的蒸气压力很低。它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而溶液有强烈的吸湿性。由于溴化第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 图图5 58 8 溴化锂水溶液的溶解度溴化锂水溶液的溶解度第三节第三节

28、 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 锂在制冷机运行的温度范围内不会挥发，因此和溶液处于平衡状态的蒸气总压力就等于溶液中水的蒸气压力，低于同样温度下纯水的饱和蒸气压力，两者之差随溶液的温度及溴化锂的质量分数的不同而不同。当溴化锂的质量分数不变时，两者之差随溶液温度的增加而增加；当溴化锂水溶液的温度不变时，两者之差随溴化锂质量分数的增加而增加(图图59)。由图可知，由图可知，当溴化锂的质量分数为50%，温度为25时，饱和溶液中水的蒸气压力为0.85kPa，而纯水在同样温度下的饱和蒸气压力为3.167kPa。如果纯水的饱和蒸气压力大于0.85kPa(例如饱和温度为7的纯水，其饱和蒸气压力为1.0

29、kPa)，则该溴化锂水溶液(温度为25)就具有吸收7的纯水的饱和水蒸气能力。这一点正是溴化锂吸收式制冷机中吸收器工作的机理之一。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 图图5 59 9 溴化锂水溶液的溴化锂水溶液的p pt t图图第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (4)(4)密度比水大，密度比水大，并随溶液的温度和溴化锂质量分数的变化而变化，如图如图510所所示。示。(5)(5)比热容较小。比热容较小。如图如图511所示，所示，当温度为150、溴化锂的质量分数为55%时，其比定压热容为2.01kJ/(kgK)。这意味着发生过程中加给溶液的热量比较少，发生过程中加给

30、溶液的热量比较少，再加上水的汽化潜热比较大这一特点，使机组具有较高的制冷性能系数。(6)(6)粘度较大。粘度较大。图图512示示出溴化锂水溶液的动力粘度随溴化锂质量分数和温度的变化关系。由图可知，当温度为40、溴化锂质量分数为60%时，其动力粘度为6.01103Pas，而水在40时的动力粘度为6.53104Pas。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 图图5 510 10 溴化锂水溶液的密度溴化锂水溶液的密度第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 图图5 511 11 溴化锂水溶液的比定压热容溴化锂水溶液的比定压热容第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机

31、图图5 512 12 溴化锂水溶液的动力粘度溴化锂水溶液的动力粘度第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (7)(7)表面张力较大。表面张力较大。图图513示出溴化锂水溶液的表面示出溴化锂水溶液的表面张力随溴化锂质量分数和温度变化的关系。张力随溴化锂质量分数和温度变化的关系。例如溴化锂质量分数为60%、温度为40时，其表面张力为9.32l02N/m，而水在40时的表面张力为6.96102N/m。(8)(8)溴化锂水溶液的热导率随溴化锂质量分数的增大而溴化锂水溶液的热导率随溴化锂质量分数的增大而降低，随温度的升高而增大，降低，随温度的升高而增大，如表如表53所所示。示。(9)(9)对

32、黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严重。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 图图5 513 13 溴化锂水溶液的表面张力溴化锂水溶液的表面张力第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 表表5-3 溴化锂水溶液的热导率溴化锂水溶液的热导率(t，w)t/w02550751000.200.500.550.570.600.620.400.450.490.510.530.550.50/0.450.490.510.520.60/0.430.450.480.500.65/0.430.450.48第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机

33、溴化锂吸收式制冷机 2 2溴化锂水溶液物性参数的计算公式溴化锂水溶液物性参数的计算公式 (1)(1)溴化锂水溶液的平衡方程式溴化锂水溶液的平衡方程式 (511)A00.770033，B0140.877 A11.45455102，B1-8.55749 A2-2.63906104，B20.16709 A32.27609106，B3-8.82641104 式中：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溶液中含有的溴化锂的质量，kg。3030)()(nnkgnnnkgnxBxAtt第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (2)(2)溴化锂水溶液的比定压热容

34、经验公式溴化锂水溶液的比定压热容经验公式 (512)A00.9928285，B0-3.18742105，C0-3.0105104 A1-1.3169179，B12.9856103，C1-1.7172106 A20.6481006，B2-4.0198103，C28.3641106 式中：cp溶液的比定压热容，kJ/(kgK)；t溶液的温度，；x100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。1868.4)100)()(202)/(nnkgnnnKkgkJpxtCtBAc第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (3)(3)溴化锂水溶液的密度经验公式溴化锂水溶液的密度经验公式 (513)a01

35、.637442，a12.72597510-3，a21.35883210-3，a31.31937210-4，a43.74790810-2，a51.07893710-3，a65.37946110-3 式中：溶液的密度，kg/L；t溶液的温度，；x100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。5.162.1545.132.1210/)()()()(kgkgkgLkgxaxaxatatataa第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (4)(4)溶液中溴化锂的质量分数经验公式溶液中溴化锂的质量分数经验公式 (514)a054.26707，a13.60928910-2，a22.80779210-6

36、，a31.55197910-7，a424.60376，a560.99763，a621.54662 式中：w溴化锂的质量分数；t溶液的温度，；溶液的密度，kg/L。3/62/5/4332210)(100)()()(LkgLkgLkgaaatatataaw第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (5)(5)溴化锂水溶液的热导率经验公式溴化锂水溶液的热导率经验公式 (515)a00.5218988，a11.41294810-3，a2-6.74198710-6，a31.72997710-8，a45.51455910-3，a57.64072810-5，a6-6.09833810-7 式中：溶

37、液的热导率，W/(mK)；t溶液的温度，；x100kg溶液中含的溴化锂的质量，kg。)()()()(163.136254332210)/(kgkgkgKmWxaxaxatatataa第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (6)(6)溴化锂水溶液的动力粘度经验公式溴化锂水溶液的动力粘度经验公式 (516)A01.704152，B0-5.78539410-2，C0-1.10548310-4 A10.1084067，B14.95145910-4，C15.28818510-6 A22.73506710-3，B27.12370610-5，C22.11162210-7，A35.6494581

38、0-5，B31.90797110-6，C38.20479710-9 式中：溶液的动力粘度，Pas；t溶液的温度，；x100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。3302303010)(nkgnnnkgnnnkgnnsPaxCtxBtxA第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (7)(7)溴化锂水溶液的表面张力经验公式溴化锂水溶液的表面张力经验公式 (517)a049.48395，a1-1.46235410-1，a26.75032610-2，a3-2.02393410-6，a41.750322，a5-3.07806110-2，a62.47721510-4 式中：溶液的表面张力，N/m；

39、t溶液的温度，；x100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。336254332210/10)()()()(kgkgkgmNxaxaxatatataa第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 二、单效溴化锂吸收式制冷机二、单效溴化锂吸收式制冷机 1 1系系 统统 单效溴化锂吸收式制冷机系统如图单效溴化锂吸收式制冷机系统如图514所示。所示。在吸收器5内，来自发生器1的浓溶液(即溴化锂质量分数高的溶液)吸收来自蒸发器4的水蒸气，成为稀溶液(即溴化锂质量分数低的溶液)。为此，溶液中水的蒸发压力必须低于吸收器5的上部空间中的水蒸气压力，使来自蒸发器4的水蒸气不断被溶液吸收。在发生器1内，来自

40、溶液泵7的高压稀溶液被加热，产生水蒸气，并将其输送到冷凝器2中。为此，溶液中水的蒸发压力必须高于发生器1上部空间中的水蒸气压力，以保证水蒸气不断产生。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图5 514 14 单效溴化锂吸收式制冷机原理图单效溴化锂吸收式制冷机原理图11发生器；发生器；22冷凝器；冷凝器；33节流阀；节流阀；44蒸发器；蒸发器；55吸收器；吸收器；66溶液热交换器；溶液热交换器；77溶液泵溶液泵第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 由于溴化锂吸收式制冷机中冷凝压力与蒸发压力之差相当小，因而节流阀节流阀3改成改成U U管、节流小孔或节流短管管、节流小孔或

41、节流短管。溶液热交换器6既可使进入发生器的稀溶液温度升高，从而减少发生器中的加热量g，又可降低进入吸收器的浓溶液温度，使吸收器中的放热量a减少，节省吸收器中的冷却水。水蒸气的比体积很大，为避免流动时产生太大的压力降，需要很粗的管道。对此，往往将冷凝器和发生器放在一个容器内，将蒸发器和吸收器放在另一个容器内，形成双筒溴化锂吸收式制冷机的系统，双筒溴化锂吸收式制冷机的系统，如图如图515所示所示。也可将这四个设备置于一个壳体内，高压侧与低压侧之间用隔板隔开，成为单筒溴化锂吸收式制冷机，单筒溴化锂吸收式制冷机，如图如图516所示所示。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图5 515

42、15 单效双筒溴化锂吸收式制冷机单效双筒溴化锂吸收式制冷机的系统的系统第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图5 516 16 单效单筒溴化锂吸收式制冷机的系统单效单筒溴化锂吸收式制冷机的系统11冷凝器；冷凝器；22发生器；发生器；33蒸发器；蒸发器；44吸收器；吸收器；55热交换器；热交换器；6 6、7 7、88泵；泵；9U9U形管形管第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区：溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区：(1)(1)高压区高压区 高压区内包含发生器、冷凝器和溶液热交换器。发生器内产生的水蒸气在冷凝器内凝结成水，进入低压区。发

43、生器产生的浓溶液与用泵增压的稀溶液在热交换器中进行热量交换，降温后的浓溶液进入吸收器，升温后的稀溶液进入发生器。(2)(2)低压区低压区 低压区内包含吸收器和蒸发器。来自冷凝器的水节流后降温、降压，在蒸发器中蒸发，产生冷效应。蒸发后的水蒸气在吸收器中被来自热交换器的浓溶液吸收，成为稀溶液，再用泵提高其压力后送入热交换器中。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 2 2制冷循环在制冷循环在h hw w图上的表示图上的表示 溴化锂吸收式制冷机的理论循环可以用hw图表示，见图517。理论循环是指制冷剂在流动过程中没有阻力，各设备与周围空气不发生热量交换，发生终了和吸收终了时溶液均达到相平

44、衡状态。图中pk为冷凝压力，也就是发生压力；pa为吸收压力，即蒸发压力。(1)(1)发生过程发生过程 点2表示吸收器的饱和稀溶液状态，其溴化锂的质量分数为wa，压力为pa，温度为t2，经发生器泵增压后压力达到pk。然后送往溶液热交换器，在等压下温度由t2升至t7，溴化锂的质量分数不变，再进入发生器，被发生器传热管内第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机图图5 517 17 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机制冷循环在制冷循环在h hw w图上的表示图上的表示第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 的工作蒸气加热，温度由t7升高至压力pk下的饱和温度t5，并开始在等压下

45、沸腾，溶液中的水分不断蒸发，溴化锂的质量分数逐渐增大，温度也逐渐升高。发生过程终了时，溴化锂的质量分数为wr，温度为t4，用点4表示。图中，27表示稀溶液在溶液热交换器中的升温过程，产生的水蒸气用开始发生的状态(点5)和发生终了的状态(点4)的平均状态(点3)表示。由于产生的是纯水蒸气，故状态点3、4、5均在w0的纵坐标线上。(2)(2)冷凝过程冷凝过程 发生器中产生的水蒸气(点3)进入冷凝器后，在压力为pk的情况下被冷凝器管内流动的冷却水冷却，冷凝成饱和液体(点3)，33表示水蒸气在冷凝器中的冷却过程。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (3)(3)节流过程节流过程 压力为p

46、k的饱和水(点3)经节流元件(如U形管)，压力降低至pa后进入蒸发器。因节流前后水的比焓值和质量分数均不发生变化，故节流后的湿蒸气仍位于点3。湿蒸气中的饱和水的压力为pa、温度为t1，相应的状态点为点1；湿蒸气中的饱和蒸气的压力和温度分别为pa和t1，但因是蒸气，故位于点l。点1的饱和水与点1的饱和蒸气混合成的湿蒸气，它的压力为pa，温度为t1，比焓为h3。(4)(4)蒸发过程蒸发过程 积存在蒸发器水盘中的饱和水(点1)通过蒸发器泵均匀喷淋在蒸发器管簇的外表面，吸收管内冷媒水的热量而蒸发，使用于制冷的饱和水(即冷剂水)在等压、等温下由点1转变为点1，11表示制冷剂水在蒸发器中的汽化过程。第三节

47、第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 (5)(5)吸收过程吸收过程 温度为t4、压力为pk、溴化锂质量分数为wr的浓溶液，由发生器流至溶液热交换器，将部分热量传给稀溶液，温度降至t8、溴化锂质量分数不变(点8)，48表示浓溶液在溶液热交换器中的放热过程。状态点8的浓溶液与吸收器中的部分稀溶液(点2)混合，形成溴化锂质量分数为w0、温度为t9的中间溶液(点9)，然后被吸收器泵增压后均匀地喷淋在吸收器管簇的外表面。中间溶液进入吸收器后，因压力突然下降首先闪发出一部分水蒸气，使溶液的溴化锂质量分数增大，用点9表示。由于吸收器管簇内流动的冷却水不断地带走吸收过程中放出的吸收热，因此中间溶液具有

48、不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力，使溶液的溴化锂质量分数降至wa，温度由t9降至t2(点2)。89和29表示第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 吸收器中的部分稀溶液与来自溶液热交换器的浓溶液相混合的过程。92表示吸收器中的吸收过程。如果浓溶液直接进入吸收器，则吸收过程为62。设送往发生器的稀溶液的质量流量为稀溶液的质量流量为qm,f，溴化锂质量分数为wa，产生质量流量为质量流量为qm,d的水蒸气的水蒸气，剩下质量流量为qm,fqm,d、溴化锂质量分数为wr的浓溶液出发生器。根据发生器中的物量平衡关系物量平衡关系得到下式：(518)因而 (519)令 ，则 (520)rdmfm

49、fmawqqqw)(,rdmfmdmfmawqqqqw)1(,aqqdmfm,arrwwwarawawa)1(第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 a称为称为循环倍率循环倍率。它表示在发生器中产生。它表示在发生器中产生1kg水蒸气需要的水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量。溴化锂稀溶液的循环量。wrwa称为称为放气范围放气范围。通常情况。通常情况下，下，a1020；wrwa0.03 0.06。上述分析过程是对理想情况而言的。实际上，由于流动阻力的存在，水蒸气经过挡水板时压力下降，因此在发生器中发生压力pg应大于冷凝压力pk，在加热温度不变的情况下，将引起浓溶液的溴化锂质量分数降低。另

50、外，由于溶液液柱的影响，底部溶液在较高压力下发生，同时又由于溶液加热管表面的接触面积和接触时间有限，使发生发生终了浓溶液的溴化锂质量分数为终了浓溶液的溴化锂质量分数为wr小于理想情况下的溴化小于理想情况下的溴化锂质量分数锂质量分数wr，wrwr称为称为发生不足发生不足。在吸收器中，吸收压力pa小于蒸发压力p0，在冷却水温度不变的情况下，第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机 它将引起稀溶液的溴化锂质量分数的增大。此外，因吸收剂与被吸收的水蒸气之间的接触面积和接触时间有限，加上系统中不凝性气体的存在，均降低溶液的吸收效果，故吸收终了时稀溶液的溴化锂质量分数吸收终了时稀溶液的溴化锂质量