制冷与低温技术原理—第5章 吸收式制冷(氨水)

氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：
•1a-1 进入精馏塔的浓溶液被加热的过程； •1-2 浓溶液在发生段的加热汽化过程； •3’’-1’’ 提馏段的热交换过程； •1’’-5’’ 精馏段热质交换过程，含水氨蒸气浓度进一步提高； •5’’-6 冷剂氨蒸气在冷凝器中的冷凝过程； •6-6a 冷剂氨蒸气在过冷器中的过冷过程； •6a-7 6点状态的过冷液体经节流阀节流到p0 压力， 其湿蒸气达到点7状态的节流过程； •7-8 蒸发器中的蒸发过程；
5 ’’ 8 ’’ ’’ 7 8
h
pk
2
1 1a 4 a 4
6 7 7’ w ‘’r
p0
8
’
w ‘a
w ‘r
w
5’’ 1kg wr’’
5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算 精馏段
回流冷凝器
qR
1a f kg wr’
提馏段 在已知制冷量，冷凝温度和蒸发温度的情况下， qh 发生器 可以根据h-w图进行热力计算。
5.1.1 吸收式制冷原理
举例
目前吸收式制冷机主要应用的工质对：
氨水吸收式制冷机（氨-水） 可制取0℃以下的冷量，用于低温制冷装置。 溴化锂吸收式制冷机（水-溴化锂） 制取0℃以上的冷量，用于空调。 6. 吸收式制冷机的经济性 吸收式制冷机的热力系数： 式中：Q0 -- 蒸发器中的制冷量； Qh -- 发生器的耗热量。
制冷与低温技术原理
第五章 吸收式制冷
第五章 吸收式制冷
主要内容： 吸收式制冷原理； 溴化锂吸收式制冷机； 氨水吸收式制冷机。
5.1 吸收式制冷原理
5.1.1 吸收式制冷原理
Qk
发生器
冷凝器 节 流 阀 蒸发器
Qo QH
以热能为动力 的制冷机。
两个回路 制冷剂回路
溶液热 交换器
QA 吸收器
蒸气吸收式制冷的基本系统
蒸发器单位制冷量： q0 h8 h7 冷凝器单位热负荷： qk h5 h6 发生器单位热负荷： •由精馏塔的热平衡关系：
qh f h1a h5 ( f 1)h2 qR
2 (f-1) kg wa’
5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算
•溶液的循环倍率： 为产生1kg氨蒸气所需的浓溶液量。 •根据精馏塔的质量平衡计算： 吸收器单位热负荷： •根据吸收器的热平衡关系：Biblioteka 5.1.1 吸收式制冷原理
4. 吸收式制冷机工质对的特征： 两个组分的沸点相差要大，当溶液沸腾时， 被蒸发出来的只能是制冷剂。 吸收剂必须具备强的吸收能力，即在相同压力 下能强烈吸收温度比它低的制冷剂。 制冷剂的蒸发潜热要大，而吸收剂的比热容要小。 成本低，容易得到，对金属腐蚀小。
2a
1a f kg
4a
H
A精馏塔 B冷凝器 C过冷器 D蒸发器 E吸收器 F溶液热交换器 G.I节流阀 H溶液泵
5.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程
精馏塔内的精馏过程：
5’’ 1kg wr’’ 回流冷凝器 精馏段 提馏段
qR
1a f kg wr’
发生器 2 (f-1) kg wa’
qh
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图
qa f h4 h8a ( f 1)h3
qa
w wa r f w wa r
2a G 3 (f-1) kg E
8a 1kg
4 f kg
5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算
溶液热交换器热负荷： •浓溶液侧：
qtw1 f (h1a h4a )
A 2 (f-1) kg 4a 1a f kg
qk h6 h6a h8a h8
循环系统的热平衡关系：
q0 qh q k qa qR
循环的热力系数：
q0 qh
一般热力系数的范围在0.3—0.4之间。
5.2.4 其他形式的吸收式制冷机
1. 双级氨吸收式制冷循环；
2. 复合吸收式制冷循环；
3. GAX吸收制冷循环；
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（含过冷器）
pk p0
2 ’’ 3 ’’ 1 ’’ 8a 8 h
5 ’’
8 ’’ ’’ 7
pk p0
2
1
1a 4 a
6 6a-7 8
’
4 8’a
w ‘a w ‘r
7’ w ‘’r
w
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图（不含过冷器）
pk p0 2 ’’ 3 ’’ 1 ’’
5’’ 1kg
2a
G
E F 4 H 8a 1kg
•稀溶液侧：
qtw2 f 1 (h2 h2a ) （ ）
•热交换器出口溶液h1a值：
f 1 h1a 0.95 ( h2 h2a ) h4a f
0.95为溶液热交 换器热损失系数
5.2.3 氨水吸收式制冷循环的热力计算
过冷器单位热负荷：
5.2.2 氨水吸收式制冷循环的h-w图
氨水吸收式制冷机工作循环的热力过程：
点2状态的饱和稀溶液，由发生器引出后经历热力过程； •2-2a 发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程； •2a-3 降温后的引出液的节流过程（2a和3点重合）； •3-8a’ 稀溶液进入吸收器后的吸收过程； 点4状态的浓溶液经溶液泵提升到pk压力，达到点4a状态, 升压过程其浓度和焓值均不变（点4a和4重合）。
4. 扩散-吸收式制冷机。
课外阅读
单级可达-30℃ 多级最低可达 -55~-60℃
5.2 氨水吸收式制冷机
对有色金属有腐蚀作用 氨水溶液无色，有刺激性气味，对有色金属材料（除磷 青铜）有腐蚀作用，因而在氨吸收式制冷系统中不采用 铜及铜合金材料。
5.2 氨水吸收式制冷机
5.2.1 氨水吸收式制冷的工作流程
5’’ 1kg B G 3 E 6 C 8 F A 2 (f-1) kg 4 8a 1kg I 7 6a D
Q0 Qh
5.2 氨水吸收式制冷机
氨-水溶液的性质
氨具有极大的溶水性，常温下，一个体积的水，甚至可 以溶解700倍于自身体积的氨； 氨水溶液呈弱碱性； 氨水溶液在低温下容易析出晶体，如根据浓度的不同， 在-79℃时会析出NH3.H2O，或2NH3.H2O等纯水冰， 纯氨冰或氨的水合物。因此在吸收式制冷机中所能 达到的最低温度将受限制； 氨水溶液中氨和水的沸点相差不大，氨水在发生器被 加热时，有部分水会随氨一起蒸发出来， 因此必须采用精馏装置，获得较纯的氨蒸气。
溶 液 泵
溶液回路
5.1.1 吸收式制冷原理
说明
1. 吸收式制冷机利用的是低温热源。 如：0.03-0.8MPa的低压蒸气，高于75℃的热水， 燃气，废烟气，化学反应热，太阳能等。
2. 吸收式制冷机的制冷量可大可小。 小到几十瓦的冰箱，大到百万瓦的制冷装置。
3. 吸收式制冷机的工质为制冷剂 - 吸收剂工质对。 其中低沸点的工质为制冷剂，高沸点的工质 为吸收剂。