吸收式制冷循环

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2．拉乌尔定律 对于多元液体，当溶液与蒸气平衡共存时，溶液表面上
部某组分 i 的分压力 pi 就是该组分的饱和蒸气压。如果溶
液中的所有组分都是挥发性的，则溶液表面上部空间中总蒸
气压力 p 就等于各组分蒸气分压力之和，即
p p1 p2 pn pi
对于理想溶液，拉乌尔根据实验测得某组分的蒸气分压
l.以水作为制冷剂的工质对
(1)水－溴化锂溶液(H2O－LiBr)。 (2)水－氯化锂溶液(H2O－LiCl)。 (3)水－碘化锂溶液(H20--LiD。 (4)水－溴化锂－氯化锂溶液(H2O－LiBr－LiCl)。 (5)水－氯化锂－硫氰酸锂溶液(H2O－LiCl－LiSCN)。 在上述几种工质对中，水－氯化锂溶液和水－碘化锂溶液
力与该组分的摩尔浓度成正比。
即
p1

piO i

pi0
ni n
(6－3)
式中 pi0 － 在与溶液相同温度下，组分 i 单独存在时
的饱和蒸气压力。
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§6—2 吸收式制冷循环的工质与工质对
一、吸收式制冷循环工质的选择
1．对制冷剂的要求 在吸收式制冷中，对制冷剂的选择要求与蒸气压缩式中相似：
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图6－1 吸收式制冷基本原理图
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吸收式制冷基础 一、吸收式制冷原理：制冷剂在吸收剂中不同温度下具有 不同溶解度。
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吸收式制冷原、溶质和溶剂
所谓溶液，是指由两种或两种以上的物质均匀混合而成
的液体。在溶液中，习惯上把占比分较大的组分叫溶剂①，而
把其他的组分叫溶质。
2．溶液的浓度
(1)质量分数－溶液中某组分的质量与溶液的质量之比。
如果某种溶液由多种物质均匀混合而成，其中组分 1 的
质量为 m1 ，组分 2 的质量为 m2 ，组分 i 的质量为 mi ，
总质是为 M ，则：
组分
i
的质量分数：
i

mi m1 m2
mn

mi M
成的机械能)作为逆向循环的补偿，耗电量较大。本章要进一
步讨论的吸收式制冷虽然也属于相变制冷，却以消耗低品位的
热能作为循环的补偿。压力在O．03 MPa以上的低压工业余汽、
温度为60℃的工业废水、地热等都可以作为吸收式制冷循环
的补偿，甚至可以直接利用太阳能。因此，在能源越来越紧张
以及含氯氟利昂制冷剂被禁用的当今世界，吸收式制冷逐渐引
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(3)导热系数要大，密度、黏度和质量热容要小。这样 可以提高正向循环的工作效率。
(4)化学性质方面的要求与制冷剂要求相似，即无毒、不 燃烧、不爆炸、无腐蚀性、化学稳定性好。
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图6－2 吸收式制冷设置精馏环节的原因
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二、吸收式制冷循环工质对
吸收式制冷循环工质对因制冷剂不同大致分为4类。
i

ni n1 n2
nn

ni N
显然
1 2 n 1
(6－2)
① 当气体或固体溶解于液体时，不管彼此间的相对含量如何，通常把
液20体20/称2/1为2 溶剂，而把气体或固体称为溶质。
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二、溶解热
物质的溶解过程是一个复杂的物理、化学过程，一般情 况下物质相互溶解时不但会产生体积的变化，还会伴随着热 量的吸收或放出。
起人们的重视，并得到越来越多的应用，其使用前景十分看好。
关于吸收式制冷的基本原理在第二章里已作了简要介绍，
本章重点介绍吸收式制冷中的工质对和溴化锂吸收式制冷的热
力20循20/2环/12。
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§6－1 溶液及溶液特性
如图6－1所示，吸收式制冷循环是依靠溶液的正循环来 实现制冷剂的逆循环的，因此，要分析吸收式制冷循环就必 须了解溶液及其特性。
显然
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1 2 n 1
(6－1)
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(2)摩尔浓度－溶液中某组分的摩尔数与溶液的摩尔数之比。
如果某种溶液由多种物质均匀混合而成，其中组分 1 的
摩尔数为 n1 ，组分 2 的摩尔数为 n2 ，组分 i 的摩尔数为 ni ，总摩尔数为 N ，则：
组分 i 的摩尔浓度：
第六章 吸收式制冷循环
§6－1 溶液及溶液特性 §6－2 吸收式制冷循环的工质与工质对 §6－3 溴化锂吸收式制冷循环 §6－4 影响溴化锂吸收式制冷的主要因素 习题五
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第六章 吸收式制冷循环
前面我们较为详细地介绍了各种蒸气压缩式制冷循环，这
类制冷方式以消耗高品位的能量——电能(或者说由电能转换
(2)与制冷剂的沸点相差大 沸点越高，吸收剂在发生器中就越难挥发，汽化出来的 制冷剂纯度就越高。如果吸收剂不是一种极难挥发的物质，则 发生器中汽化出来的将不全是制冷剂，这就必须通过精馏的方 法将混在制冷剂中的吸收剂分开，如图6－2所示，否则将影响 制冷效果。使用精馏方法将吸收剂与制冷剂分开需要专用精馏 设备，但将使制冷效率降低。
对设备的腐蚀性较小，且水－碘化锂溶液吸收式制冷循环利用
更低品位的热源更方便，但其溶解度较小，目前应用较为广
泛的是水－溴化锂溶液工质对。
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2．以氨作为制冷剂的工质对 (1)氨－水溶液(NH3－H20)。 (2)乙胺－水溶液(C2 H5NH2－H20)。 (3)甲胺－水溶液(CH3NH3－H2O)。 (4)硫氰酸钠－氨溶液(NaSCN－NHa)。 在上述几种工质对中，乙胺－水溶液和甲胺－水溶液能减 轻氨的毒性和燃爆性，且乙胺－水溶液吸收式制冷循环较适宜 于热泵循环，而硫氰酸钠－氨工质对较适宜于太阳能吸收式 制冷循环。在本系列中，常用的是氨－水溶液工质对。
(1)单位容积制冷量要大。 (2)工作压力不要太高或太低。 (3)无毒。 (4)化学稳定性好，不燃、不爆，无腐蚀性。 (5)价廉易获得。
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2．对吸收剂的要求 (1)吸收(制冷剂的)能力强 吸收能力越强，则设备所需要的吸收剂循环量就越少，发 生器工作热源的加热量、在吸收器中冷却介质带走的热量以及 溶液泵的消耗功率就越少。
各组分溶解成溶液时，为保持原来温度，所应吸收或放 出的热量称为溶解热。溶解时若需吸收热量，则溶解热为正； 溶解时若要放出热量，则溶解热为负。
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三、理想溶液及拉乌尔(Raouit)定律
1．理想溶液 所谓理想溶液是指满足下列条件的溶液： (1)各组分无论什么比例均能彼此均匀相溶。 (2)各部分混合时既无热效应，也没有容积变化，即溶 液的体积是各组分混合前的体积之和。 必须指出，虽然现实中真正的理想溶液并不存在，但 当溶液的浓度很低时，可把它看作理想溶液。