第八章 吸收式制冷
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《吸收式制冷》课件
案例分析
案例一 案例二 案例三
某酒店使用吸收式制冷设备取代传统压缩式制冷设 备，降低了能源消耗，并提高了宾客满意度。
一家工厂利用吸收式制冷系统回收余热，提供冷却 和供暖服务，实现了能源的综合利用。
某太空探索任务中，吸收式制冷系统为宇航员提供 了长期有效的食品储存和低温环境。
发展趋势
1
技术创新
吸收式制冷技术不断创新，改进制冷效率
应用领域
家庭冰箱
吸收式制冷技术被广泛应用于家庭冰箱，提供高效 率的制冷效果。
太空探索
吸收式制冷被用于航天器和国际空间站等太空探索 任务中，为宇航员提供冷藏和冷冻食物。
商用制冷
由于吸收式制冷技术的环保和能效优势，它也广泛 应用于商用制冷领域，如超市冷库和冷链物流。
能源系统
吸收式制冷技术也可以与能源系统结合，实现余热 回收和低温热能利用。
《吸收式制冷》PPT课件
本课件将全面介绍吸收式制冷技术，包括背景介绍、工作原理、应用领域、 优势与不足、案例分析、发展趋势以及总结和展望。
背景介绍
吸收式制冷是一种高效且环保的制冷技术，使用吸收剂和工质的相互作用来实现制冷效果。它广泛应用于家用和商 用制冷设备。
工作原理
• 通过吸收剂和工质的吸收和释放过程，将热能转化为制冷效果。 • 吸收剂与工质的循环往复使制冷系统持续运行。 • 工质在吸收过程中吸收热能，然后通过释放过程将热能移出制冷系统。
应用拓展
2
Hale Waihona Puke 和环保性能。吸收式制冷被应用于更多领域，如农业、
冷链物流以及新能源系统。
3
国际合作
各国之间加强合作，共同推动吸收式制冷 技术的发展和应用。
总结和展望
吸收式制冷技术具有广阔的发展前景，随着技术创新和应用拓展，它将在环 保和能源领域发挥重要作用。
吸收式制冷.
第七章 吸收式制冷吸收式制冷是液体气化制冷的另一种形式，它和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低温低压下气化以达到制冷目的的。
所不同的是：蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移，而吸收式制冷则依靠消耗热能来完成这种非自发过程。
第一节 吸收式制冷的基本原理一、基本原理对于吸收剂循环而言，可以将吸收器、发生器和溶液泵看作是一个“热力压缩机”，吸收器相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的压出侧。
吸收剂可视为将已产生制冷效应的制冷剂蒸气从循环的低压侧输送到高压侧的运载液体。
二、吸收式制冷机的热力系数蒸气压缩式制冷机用制冷系数ε评价其经济性，由于吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，故常以“热力系数”作为其经济性评价指标。
热力系数ζ是吸收式制冷机所获得的制冷量0φ与消耗的热量g φ之比。
gφζφ=(7-1)图7-1 吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 （a ）蒸气压缩式制冷循环 （b ）吸收式制冷循环 (b )(a )0g a k e P φφφφφ++=+=(7-2) 00g e S S S S ∆=∆+∆+∆≥ (7-3)0gegeS T T T φφφ∆=--+≥(7-4)g e e ggT T T T P T T φφ--≥- (7-5))()(000T T T T T T e g e g g --≤=φφζ (7-6)最大热力系数ζmax 为c c 0max εηζ=--=T T T T T T e ge g(7-6a)热力系数ζ与最大热力系数ζmax 之比称为热力完善度ηa ，即maxa ζηζ=(7-7)第二节 二元溶液的特性一、二元溶液的基本特性B A v v V )1(1ξξ-+=(7-8)两种液体混合前的比焓k蒸发器冷媒环境发生器热媒图7-2 吸收式制冷系统与外界的能量交换图7-3 可逆吸收式制冷循环B A h h h )1(1ξξ-+=(7-9)混合后的比焓ξξξξq h h q h h B A ∆+-+=∆+=)1(12(7-10)溴化锂与水混合，以及水与氨混合时都会放热，即混合热为负值。
制冷技术 第8章 溴化锂吸收式制冷系统
第八章
溴化锂吸收式制冷系统
>
（1）溴化锂水溶液的特性
溴化锂(LiBr)是无色结晶物，无毒，化学稳定性好，在大气中 不变质、不分解和不挥发。
溴化锂的分子量为86.856， 溴化锂溶点549℃，沸点1265℃， 溴化锂水溶液是无色液体，有咸味。
（1）溴化锂水溶液的特性-溶解度
析冰
析盐
饱和线
共晶点
（1）溴化锂水溶液的特性-吸收能力 溴化锂水溶液的水蒸气分压力很小。 例如，ξ=58％的溴化锂水溶液，当t=32℃时，溶液的水蒸气分
8.3.1 溴化锂吸收式机组的性能特点
（1）部分负荷性能
右图给出了直燃机在部分负荷条件下运行时的制冷量 与燃料耗量的关系，其测试条件为: ①冷水出口温度7℃，流量为100%，蒸发器水侧污垢系数 0.018㎡· ℃/kW; ②冷却水流量为100%，其进口温度在100%负荷率时为32℃， 20%负荷率时为24℃，中间温度随负荷减小呈线性变化， 污垢系数为0.086㎡· ℃/kW。
AB：发生器等压发生过程。
45℃
C点溶液等压下吸收水蒸气并被
冷却，则浓度减少 状态D。
此压力所吸收的水蒸气所对应的
饱和温度为5℃（蒸发温度）。
5℃
CD：吸收器等压吸收过程。
（3）溴化锂水溶液的比焓-浓度图
等压线 液相区
等温线
溶液相平衡的水蒸气 等压辅助曲线
h-ξ图是进行吸收式 制冷循环过程的理论分 析、热力计算和运行特 性分析的主要线图。
则会使蒸发器液囊的冷剂水位下降，造成蒸发器泵吸空，同时
制冷量的上升也趋于平缓。
8.3.1 溴化锂吸收式机组的性能特点
（2）变工况性能——冷却水温度
右图给出了蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组性能随冷却水入口 温度的变化情况。
溴化锂吸收式制冷系统
>
（1）溴化锂水溶液的特性
溴化锂(LiBr)是无色结晶物，无毒，化学稳定性好，在大气中 不变质、不分解和不挥发。
溴化锂的分子量为86.856， 溴化锂溶点549℃，沸点1265℃， 溴化锂水溶液是无色液体，有咸味。
（1）溴化锂水溶液的特性-溶解度
析冰
析盐
饱和线
共晶点
（1）溴化锂水溶液的特性-吸收能力 溴化锂水溶液的水蒸气分压力很小。 例如，ξ=58％的溴化锂水溶液，当t=32℃时，溶液的水蒸气分
8.3.1 溴化锂吸收式机组的性能特点
（1）部分负荷性能
右图给出了直燃机在部分负荷条件下运行时的制冷量 与燃料耗量的关系，其测试条件为: ①冷水出口温度7℃，流量为100%，蒸发器水侧污垢系数 0.018㎡· ℃/kW; ②冷却水流量为100%，其进口温度在100%负荷率时为32℃， 20%负荷率时为24℃，中间温度随负荷减小呈线性变化， 污垢系数为0.086㎡· ℃/kW。
AB：发生器等压发生过程。
45℃
C点溶液等压下吸收水蒸气并被
冷却，则浓度减少 状态D。
此压力所吸收的水蒸气所对应的
饱和温度为5℃（蒸发温度）。
5℃
CD：吸收器等压吸收过程。
（3）溴化锂水溶液的比焓-浓度图
等压线 液相区
等温线
溶液相平衡的水蒸气 等压辅助曲线
h-ξ图是进行吸收式 制冷循环过程的理论分 析、热力计算和运行特 性分析的主要线图。
则会使蒸发器液囊的冷剂水位下降，造成蒸发器泵吸空，同时
制冷量的上升也趋于平缓。
8.3.1 溴化锂吸收式机组的性能特点
（2）变工况性能——冷却水温度
右图给出了蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组性能随冷却水入口 温度的变化情况。
第八章吸收式制冷
一、基本原理 图示出了蒸气压缩式制冷与吸收式制冷的基
本原理。蒸气压缩式制冷的整个工作循环包括压 缩、冷凝、节流和蒸发四个过程，如图(a)。其中， 压缩机的作用是，一方面不断地将完成了吸热过 程而气化的制冷剂蒸气从蒸发器中抽吸出来，使 蒸发器维持低压状态，便于蒸发吸热过程能持续 不断地进行下去；另一方面，通过压缩作用，提 高气态制冷剂的压力和温度，为制冷剂蒸气向冷 却介质(空气或冷却水)释放热量创造条件。
制冷剂。
对于吸收剂循环来讲，可以将吸收器、发生 器和溶液泵看做是一个“热力压缩机”，吸收器 相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的 压出侧。吸收剂可视为将已产生制冷效应的制冷 剂蒸气从循环的低压侧输送到高压侧的运载液体。 值得注意的是，吸收过程是将冷剂蒸气转化为液 体的过程，和冷凝过程一样为放热过程，故需要 由冷却介质带走其吸收热。
一、二元溶液的基本特性 两种互相不起化学作用的物质组成的均匀
混合物称二元溶液。所谓均匀混合物是指其内 部各种物理性质，如压力、温度、浓度、密度 等在整个混合物中各处都完全一致，不能用纯 机械的沉淀法或离心法将它们分离为原组成物 质；所有气态混合物都是均匀混合物。用作吸 收式制冷机工质对的混合物，在使用的温度和 浓度范围内都应当是均匀混合物。
(三)二元溶液的比焓-浓度图
对二元溶 液进行实际分 析计算时，常 用比焓-浓度图。 图示为具有典 型性的氨水溶 液的比焓-浓度 图。
比焓-浓度图的横坐标为氨水的质量浓度ξl， 纵坐标为溶液温度t，图中给出了氨水溶液的饱和压 力p(kPa)、饱和蒸气比焓hv(kJ／kg)、饱和液体比焓 h1(kJ／kg)和氨蒸气浓度ξv(kg NH3／kg vapor)等 参数线族。
或 由式(8-2)和(8-4)可得
本原理。蒸气压缩式制冷的整个工作循环包括压 缩、冷凝、节流和蒸发四个过程，如图(a)。其中， 压缩机的作用是，一方面不断地将完成了吸热过 程而气化的制冷剂蒸气从蒸发器中抽吸出来，使 蒸发器维持低压状态，便于蒸发吸热过程能持续 不断地进行下去；另一方面，通过压缩作用，提 高气态制冷剂的压力和温度，为制冷剂蒸气向冷 却介质(空气或冷却水)释放热量创造条件。
制冷剂。
对于吸收剂循环来讲，可以将吸收器、发生 器和溶液泵看做是一个“热力压缩机”，吸收器 相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的 压出侧。吸收剂可视为将已产生制冷效应的制冷 剂蒸气从循环的低压侧输送到高压侧的运载液体。 值得注意的是，吸收过程是将冷剂蒸气转化为液 体的过程，和冷凝过程一样为放热过程，故需要 由冷却介质带走其吸收热。
一、二元溶液的基本特性 两种互相不起化学作用的物质组成的均匀
混合物称二元溶液。所谓均匀混合物是指其内 部各种物理性质，如压力、温度、浓度、密度 等在整个混合物中各处都完全一致，不能用纯 机械的沉淀法或离心法将它们分离为原组成物 质；所有气态混合物都是均匀混合物。用作吸 收式制冷机工质对的混合物，在使用的温度和 浓度范围内都应当是均匀混合物。
(三)二元溶液的比焓-浓度图
对二元溶 液进行实际分 析计算时，常 用比焓-浓度图。 图示为具有典 型性的氨水溶 液的比焓-浓度 图。
比焓-浓度图的横坐标为氨水的质量浓度ξl， 纵坐标为溶液温度t，图中给出了氨水溶液的饱和压 力p(kPa)、饱和蒸气比焓hv(kJ／kg)、饱和液体比焓 h1(kJ／kg)和氨蒸气浓度ξv(kg NH3／kg vapor)等 参数线族。
或 由式(8-2)和(8-4)可得
第八章--吸收式制冷
蒸气压缩式制冷系统：逆卡诺循环旳制冷系数最大εmax； 吸收式制冷系统：也存在最大热力系数ζmax：
第一节 吸收式制冷旳基本原理
根据热力学第一定律：
g 0 P a k e (8 2)
设：
系统对周围环
➢该吸收式制冷循环是可逆旳； 境旳放热量
➢热媒温度、蒸发温度、冷凝温度、环境温度均为常量
液相区，气态为纯水蒸汽，集中 在ξ＝0旳纵轴上。因为平衡时气 液同温度，可经过某等压辅助线 和等焓线交点拟定。
等压饱和液液线 等温液线
第三节 溴化锂吸收式制冷机
一、 溴化锂吸收式制冷机旳特点
(1)不需要设置蒸汽精馏设备，系统简朴，热力系数较高； (2)能够利用多种热能驱动，节省用电； (3) 构造简朴，运动部件少，安全可靠； (4) 对大气臭氧层无害，噪音较低。 (5)一次能源消耗量不小于压缩式，提倡利用废热制冷。
(一)、溴化锂水溶液旳压力－饱和温度图
溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液 旳蒸气压为水蒸气旳分压。由图可知：
纯水旳压力－饱和温度关系
➢一定温度下溶液旳水蒸气饱和分压力低于
纯水旳饱和分压力，而且浓度越高，分压力 越低：
➢结晶线表白在不同温度下
旳饱和浓度。温度越低，饱 和浓度也越低。
➢溴化锂溶液旳浓度过高或
•
又名“制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ冷剂—吸收剂”工质对
• 制冷剂——沸点低者
• 常见二元溶液：
第一节 吸收式制冷旳基本原理
二、吸收式制冷机旳热力系数
1、定义
——吸收式制冷机所制取旳制冷量φ0与所消耗旳热量φg之比。
2.定义式
＝0 g
(8 1)
式中：φ0－吸收式制冷机所制取旳制冷量；
第八章 吸收式制冷
三联供系统优点
1. 环保 2. 能源合理梯级利用 3. 综合能源利用率高 4. 供能安全性提高 5. 缓解用电高峰 6. 提高天然气管网的输送经济性 7. 投资回报率高 8. 系统形式多、可选设备多、适用性广 9. 比大型燃气热电厂节约天然气。
案例
工程简介： 项目名称：北京市燃气集团指挥调度中心 建设单位：北京市燃气集团建设 工程概况：北京市燃气集团指挥调度中心 大楼总建筑面积32000m2，建筑高度42m， 地上十层，地下二层。机房建筑面积600m2， 主机房、控制室、水泵间位于地下二层， 水箱间、燃气调压计量间等位于地下一层。
系统形式： 本系统以天然气为燃料，燃气内燃机作为 原动机驱动发电机发电，产生高品位的电 能供大楼使用；燃气内燃机发电产生的余 热量通过余热型直燃机，冬季为大楼提供 采暖热水，夏季提供空调冷水，实现冷、 热、电三联供，使天然气资源得到合理的 梯级利用。
溴化锂溶液的再生方法
① 将溶液从机组中抽出，置于大型容器中，经沉 淀吸取容器上部的清液，抛弃沉在底部的残液， 达到清除沉淀物之目的 ( 但溶液长时间暴露于大 气环境中) ； ② 使用过滤网对溶液进行过滤 ( 但溶液长时 间暴 露于大气环境中) ； ③ 制冷系统内安装再生装置，使污浊的溴化锂溶 液可在制冷系统内真空条件下进行再生处理，并 充分发挥制冷系统中原有设备的功能，使用方 便， 省时有效，可随时再生溶液，清除沉淀物，保 证 溶液通畅循环。
热电三联产
原理 冷热电联供系统是一个同时生产电力、热能 和冷能的联合系统。由于它是以独（多） 栋建筑、多功能小区为对象，建立集中能 源供应站，实现能源按品位分级利用，所 以也被称作区域能源站。
重要性 在目前条件下，高效合理地利用有限的天 然气资源，实现“分配得当、各得所需、 温度对口、梯级利用”的能源利用方针， 带来更大经济和环境效益是一个十分重要 的课题。许多学者都认为应该发展燃气热 电冷联产系统，合理推广应用这种系统， 将会在经济、能效和环境等方面凸现其优 势。
冷热源工程第8章 吸收式制冷及设备
压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动 压缩机的动力装置的热效率之后，才能与 吸收式制冷机的热力系数进行比较。
在吸收式制冷机中，氨吸收式制冷机 的热力系数很低，约为0.15左右。就是采 用了提高措施，也只能达到0.5。溴化锂 吸收式制冷机的热力系数较高，单效溴化 锂吸收式制冷机的热力系数可达0.7以上。
2、吸收式制冷工质对的特性 （1）两组分的沸点不同 （2）吸收剂对制冷剂要有强烈的吸 收性能 （3）吸收式制冷工质对二元溶液的 质量浓度 对二元溶液来说，除了需知道压力和 温度外，还需知道其组成溶液的成分，而 溶液的组分常用质量浓度来ξ表示。
如果已知吸收式制冷工质对的二元 溶液中，制冷剂的质量为M1kg/h，吸收 剂的质量为M2kg/h，则： M1 kg/kg 制冷剂质量浓度 1 M1 M 2
0
ΔS=ΔSg+ΔS0+ΔSe≥0 或
（8-8）
S
g
Tg
0
T0
e
Te
（8-9）
由式（10-7）和（10-9）可得
g
(Tg Te ) Tg
(Te T0 ) 860P ≥ 0 T0
（8-10）
若泵的功率忽略不计，则吸收式 制冷机的热力系数： T0 (Tg Te ) 0 （8-11） ≤ g Tg (Te T0 ) 最大热力系数为：
） 90 ℃ （ t' 80 0% 度 3 0% 4 温 剂 70 0% 冷 5 制 60
120 110
200 150 100
30
% 60 % 70
20 10 5 4 3 2 1
100 110 120 130 140 150 160 170 180 溶液温度（℃）
第8章 吸收式制冷及设备.
节流装置
清华大学建筑学院建筑技术科学系
“热力压缩机”
2、吸收式制冷工质对的特性
（1）两组分的沸点不同
（2）吸收剂对制冷剂要有强烈的吸收性 能
（3）吸收式制冷工质对二元溶液的质量 分数
对二元溶液来说，除了需知道压力和温 度外，还需知道其组成溶液的成分，而 溶液的组分常用质量分数ξ来表示。
如果已知吸收式制冷工质对的二元溶液
6、热力计算
热力计算的原始数据：制冷量φ0，加 热介质温度th，冷却水温度tw和冷冻水 温度tcw。
tw2
Φa
tw1
5 1
溶液热 交换器
2
图8.5 单级溴化锂吸收式制冷装置流程
溶液热交换器的作用是使发生器出 来的热浓溶液将热量传给吸收器出来的 冷稀溶液，以减少发生器的耗热量，同 时减少吸收器的冷却水消耗量，以提高 制冷机的经济性。
采取这一措施可使循环的热力系数 提高大约50%。
❖ 在溴化锂吸收式制冷装置中，冷却水 系统如果采用串联式，则冷却水首先 通过吸收器，出来后再去冷凝器冷却。 采用这种串联冷却水系统，由于进出 溴化锂吸收式制冷机的冷却水温差大， 因此冷却塔应选用中温型。
8.1.3 溴化锂吸收式制冷
1945年美国CARLIN公司制成第一台制 冷量为每小时45万千卡(523.3kW)的溴化 锂吸收式制冷机。由于它具有不少优点， 如噪音小，无振动，无磨擦等，因而得 到了迅速的发展，特别是在空调制冷方 面占有显著地位。
1、溴化锂水溶液的特性
溴化锂是无色粒状结晶物，性质和食盐相似， 化学稳定性好，在大气中不会变质、分解或 挥发，此外，溴化锂无毒（有镇静作用）， 对皮肤无剌激。无水溴化锂的主要物性：
5、溴化锂吸收式制冷机的溶液循环倍 率
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22
第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
(2) 溶液的循环倍率f 定义：系统中每产生1kg的制冷剂所需要的制冷剂－吸收剂的千克数。 设从吸收器进入发生器的稀溶液流量为F，发生器中产生的水蒸汽 的质量流量为D，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为F－D，根据 发生器内溴化锂的制冷平衡方程可导出：
ξs F f = = D ξs − ξw
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第二节 二元溶液的特性
(一)、溴化锂水溶液的压力－饱和温度图
溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液 的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知： 一定温度下溶液的水蒸气饱和分压力低 于纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分 压力越低： 结晶线表明在不同温度下 的饱和浓度。温度越低，饱 和浓度也越低。 溴化锂溶液的浓度过高或 溶液温度过低均易形成结 晶。(机组运行时应防止发生结晶 机组运行时应防止发生结晶) 机组运行时应防止发生结晶
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可逆吸收式制冷循环
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第二节 二元溶液的特性
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第二节 二元溶液的特性
在吸收式制冷循环中，制冷剂－吸收剂工质对(二元混合物)的特 性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。 对于吸收式制冷机通常规定： 溴化锂水溶液的浓度指溶液中溴化锂的质量浓度 溴化锂的质量浓度； 溴化锂的质量浓度 (在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。) 氨水溶液的浓度指溶液中氨的质量浓度 氨的质量浓度。 氨的质量浓度 (在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。)
4
吸收式制冷的 2、吸收式制冷机的构成
膨 胀 阀
蒸 发 器
冷 凝 器
发 生 器
吸 收 器
节 流 装 置
溶 液 泵
式制 冷
机 吸收 吸
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第一节 吸收式制冷的基本原理 3、制冷剂－吸收剂液称之为制冷剂 －吸收剂溶液。(也称之为制冷剂－吸收剂工质对 制冷剂－ 制冷剂 吸收剂工质对)
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
一、单效溴化锂吸收式制冷理论循环 1、单效溴化锂吸收式制冷机的流程(见flash)
单效溴化锂吸收式制冷机的流程
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
2、单效溴化锂吸收式制冷机理论循环
1→2：泵的加压过程，来自吸收器 的稀溶液由压力P0下的饱和液变为压力 Pk下的过冷液，浓度不变，温度近似不 变，点1与点2基本重合。 2→3：过冷的稀溶液在预热器中的 预热，浓度不变，温度升高。 3→4：稀溶液在发生器中的加热过程， 其中3→3g过冷稀溶液变为饱和液的过程； 3g→4为稀溶液在等压Pk下沸腾气化变为 浓溶液的过程。发生器排出的蒸汽可认为 是与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水 与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水 蒸气(状态7的过热水蒸汽) 蒸气
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第一节 吸收式制冷的基本原理
可见： 吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在Tg与Te之间的卡诺循环的热效率 卡诺循环的热效率 与工作在T0和Te 之间的逆卡诺循环的制冷系数 逆卡诺循环的制冷系数的乘积。 逆卡诺循环的制冷系数 最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的 升高而增大。 因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡诺循环 与逆卡诺循环构成的联合循环 联合循环，如右图所示。故 联合循环 吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比， 只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热 力系数是相同的。 压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩 机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制 冷机的热力系数相比。
吸收器
利用热源使溶液 中的制冷剂气化
气液共存) 低压制冷剂(气液共存 气液共存
节流阀
冷凝器
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第一节 吸收式制冷的基本原理
1、吸收式制冷循环
相当于一个压缩机
冷凝器
发生器
膨 胀 阀
制冷剂循环－ 制冷剂循环－ 逆循环
节 流 装 置
吸收剂循环－ 吸收剂循环－ 正循环
蒸发器
吸收器
泵
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可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增大热力 系数，需减小循环倍率。 为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度。
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
二、单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构与流程 (一) 单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构
1、吸收式制冷机是在高真空度下工作的，要求系统密封性好。结构安排必 须紧凑，连接部件尽量减少，通常把发生器等四个主要换热设备置于一个 或两个密闭筒体内，即通常所说的单筒结构和双筒结构 单筒结构和双筒结构。 单筒结构和双筒结构 2、因设备内压力很低，为减少制冷剂蒸汽的流动损失，将压力相近的设备 合放在一个筒体内，使外部冷却介质在管束内流动，制冷剂在管束外较大 制冷剂在管束外较大 的空间内流动。 的空间内流动 3、蒸发器和吸收器采用喷淋式换热设备 喷淋式换热设备，以减少静液高度对蒸发温度的影 喷淋式换热设备 响(在蒸发器低压下，100mm高的水层将使蒸发温度上升10－12ºC)。发生 器虽多采用沉浸式，但液层的高度要求小于300－350mm。 －
2011-3-20 结晶线 纯水的压力－ 纯水的压力－饱和温度关系
溴化锂水溶液蒸汽压图
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第二节 二元溶液的特性
(二)、溴化锂水溶液的比焓－浓度图
当压力较低 压力较低时，压力对液体的比 对液体的比 压力较低 焓和混合热的影响很小，可认为溶液 焓和混合热的影响很小 的比焓只是温度和浓度的函数。 饱和液态和过冷液态的比焓在h－ 图 可 温 和 浓度 的 。 在溴化锂溶液的h－ξ图 只 液 ， 态为 水 ， 在ξ 0的 。 时 液 温度， 可 过 和 焓 压 。
根据热力学第一定律：
φ g + φ0 + P = φa + φk = φe
假设： 该吸收式制冷循环是可逆的； 发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝 温度、环境温度均为常量。 则： 发生器热媒引起的熵增为：
吸收器 冷凝器
∆S g = −
φg
Tg
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吸收式制冷系统与外界的能量交换
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第一节 吸收式制冷的基本原理
一方面确保机组的密封性维持机 组内高真空，长期不运行时可充入氮 气；另一方面在溶液中加入缓蚀剂。
2、抽真空装置 3、防止结晶问题
3、理想溴化锂吸收式制冷循环的热 力系数
(1) 决定吸收式制冷循环的外部条件 被冷却介质的温度tcw：决定蒸发压 力(蒸发温度t0)； 冷却介质温度tw：决定冷凝压力 Pk(冷凝温度tk)及吸收器内的最低温 度t1； 热源温度th：决定发生器内的最高温 度t4。
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h－ξ图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 － 图上溴化锂吸收式制冷机理论循环
1、吸收式制冷机热力系数 热力系数ζ的定义 热力系数 吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即：
φ0 ζ＝ φk
式中：Ø0－吸收式制冷机所制取的制冷量； Øk－吸收式制冷机所消耗的热量。 2、吸收式制冷机热力系数分析 (1)吸收式制冷系统与外界的能量交换
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第一节 吸收式制冷的基本原理
在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，吸收剂溶液 吸收剂溶液 与制冷剂－吸收剂溶液的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。 制冷剂－吸收剂溶液 制冷剂
常用的制冷剂－吸收剂工质对： 水－溴化锂 水－氯化锂 氨－水
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第一节 吸收式制冷的基本原理
一、吸收式制冷机的热力系数
h－ξ图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 － 图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 2011-3-20 20
第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
7→8：为冷剂水蒸气在冷凝器中的 冷凝过程，压力为Pk。 8→9：为冷剂水的节流过程，压力 由Pk变为P0下的湿蒸气，状态9的湿蒸 气为由状态9′的饱和水与状态9′′的饱和 水蒸气组成。 9→10：为状态9的湿蒸汽在蒸发器 内吸热气化至状态10的饱和水蒸汽过程， 其压力为P0。 4→5：为浓溶液在热交换器中的预 冷过程，即由压力为Pk的饱和液变为过 冷液。 5→6：浓溶液的节流过程，将压力 为Pk的过冷液变为压力P0下的湿蒸汽。
≥ φ0
Te − T0 −P T0
若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：
φ0 T0 (Tg − Te ) ζ = ≤ φ g Tg (Te − T0 )
则吸收式制冷机的最大热力系数ζmax为：
ζ max =
Tg (Te − T0 )
T0 (Tg − Te )
(T =
g
− Te ) Tg
T0 ⋅ = η cε c Te − T0
∆ξ＝ξ s－ξ w
“放气范围” 放气范围” 放气范围
F，ξw 1kg D F－D， ξs f kg
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
(3) 理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数
ζ =
φ0 D(h10 − h9 ) h10 − h9 = = φg F (h4 − h3 ) + D(h7 − h4 ) f (h4 − h3 ) + (h7 − h4 )
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第二节 二元溶液的特性
一、溴化锂水溶液的特性
溴化锂－水溶液是目前空调用吸收式制冷机 空调用吸收式制冷机采用的工质对。 空调用吸收式制冷机 溴化锂的性质： 无水溴化锂为无色粒状结晶物，性质和食盐相似，化学稳定性好，在大 气中不变质、分解、挥发。无毒，对皮肤无刺激。 通常固体溴化锂含一个或两个结晶水。 溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀性。 溴化锂的沸点比水高很多，溴化锂水溶液发生沸腾时只有水汽化，生成 纯制冷剂，故不需设蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高。其主要弱点 在于以水为制冷剂，蒸发温度不能太低 蒸发温度不能太低。并且系统对真空度要求较高 真空度要求较高。 蒸发温度不能太低 真空度要求较高
第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
(2) 溶液的循环倍率f 定义：系统中每产生1kg的制冷剂所需要的制冷剂－吸收剂的千克数。 设从吸收器进入发生器的稀溶液流量为F，发生器中产生的水蒸汽 的质量流量为D，则由发生器进入吸收器的浓溶液流量为F－D，根据 发生器内溴化锂的制冷平衡方程可导出：
ξs F f = = D ξs − ξw
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第二节 二元溶液的特性
(一)、溴化锂水溶液的压力－饱和温度图
溴化锂溶液沸腾时，只有水被汽化，故溶液 的蒸气压为水蒸气的分压。由图可知： 一定温度下溶液的水蒸气饱和分压力低 于纯水的饱和分压力，并且浓度越高，分 压力越低： 结晶线表明在不同温度下 的饱和浓度。温度越低，饱 和浓度也越低。 溴化锂溶液的浓度过高或 溶液温度过低均易形成结 晶。(机组运行时应防止发生结晶 机组运行时应防止发生结晶) 机组运行时应防止发生结晶
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可逆吸收式制冷循环
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第二节 二元溶液的特性
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第二节 二元溶液的特性
在吸收式制冷循环中，制冷剂－吸收剂工质对(二元混合物)的特 性是关键问题，工质对的特性受溶液浓度的影响。 对于吸收式制冷机通常规定： 溴化锂水溶液的浓度指溶液中溴化锂的质量浓度 溴化锂的质量浓度； 溴化锂的质量浓度 (在溴化锂吸收式制冷机中，吸收剂是浓溶液。) 氨水溶液的浓度指溶液中氨的质量浓度 氨的质量浓度。 氨的质量浓度 (在氨吸收式制冷机中，吸收剂是稀溶液。)
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吸收式制冷的 2、吸收式制冷机的构成
膨 胀 阀
蒸 发 器
冷 凝 器
发 生 器
吸 收 器
节 流 装 置
溶 液 泵
式制 冷
机 吸收 吸
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第一节 吸收式制冷的基本原理 3、制冷剂－吸收剂液称之为制冷剂 －吸收剂溶液。(也称之为制冷剂－吸收剂工质对 制冷剂－ 制冷剂 吸收剂工质对)
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
一、单效溴化锂吸收式制冷理论循环 1、单效溴化锂吸收式制冷机的流程(见flash)
单效溴化锂吸收式制冷机的流程
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
2、单效溴化锂吸收式制冷机理论循环
1→2：泵的加压过程，来自吸收器 的稀溶液由压力P0下的饱和液变为压力 Pk下的过冷液，浓度不变，温度近似不 变，点1与点2基本重合。 2→3：过冷的稀溶液在预热器中的 预热，浓度不变，温度升高。 3→4：稀溶液在发生器中的加热过程， 其中3→3g过冷稀溶液变为饱和液的过程； 3g→4为稀溶液在等压Pk下沸腾气化变为 浓溶液的过程。发生器排出的蒸汽可认为 是与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水 与沸腾过程溶液的平均状态相平衡的水 蒸气(状态7的过热水蒸汽) 蒸气
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第一节 吸收式制冷的基本原理
可见： 吸收式制冷机的最大热力系数等于工作在Tg与Te之间的卡诺循环的热效率 卡诺循环的热效率 与工作在T0和Te 之间的逆卡诺循环的制冷系数 逆卡诺循环的制冷系数的乘积。 逆卡诺循环的制冷系数 最大热力系数随热源温度的升高、环境温度的降低及被冷却介质温度的 升高而增大。 因此，可逆吸收式制冷循环可看成卡诺循环 与逆卡诺循环构成的联合循环 联合循环，如右图所示。故 联合循环 吸收式制冷与由热机驱动的压缩式制冷机相比， 只要外界的温度条件相同，二者的理想的最大热 力系数是相同的。 压缩式制冷机的制冷系数应乘以驱动压缩 机的动力装置的热效率后，才能与吸收式制 冷机的热力系数相比。
吸收器
利用热源使溶液 中的制冷剂气化
气液共存) 低压制冷剂(气液共存 气液共存
节流阀
冷凝器
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第一节 吸收式制冷的基本原理
1、吸收式制冷循环
相当于一个压缩机
冷凝器
发生器
膨 胀 阀
制冷剂循环－ 制冷剂循环－ 逆循环
节 流 装 置
吸收剂循环－ 吸收剂循环－ 正循环
蒸发器
吸收器
泵
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可见：循环倍率对吸收式制冷的热力系数影响很大，为增大热力 系数，需减小循环倍率。 为减小循环倍率，需增大放气范围及减小浓溶液浓度。
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
二、单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构与流程 (一) 单效溴化锂吸收式制冷机的典型结构
1、吸收式制冷机是在高真空度下工作的，要求系统密封性好。结构安排必 须紧凑，连接部件尽量减少，通常把发生器等四个主要换热设备置于一个 或两个密闭筒体内，即通常所说的单筒结构和双筒结构 单筒结构和双筒结构。 单筒结构和双筒结构 2、因设备内压力很低，为减少制冷剂蒸汽的流动损失，将压力相近的设备 合放在一个筒体内，使外部冷却介质在管束内流动，制冷剂在管束外较大 制冷剂在管束外较大 的空间内流动。 的空间内流动 3、蒸发器和吸收器采用喷淋式换热设备 喷淋式换热设备，以减少静液高度对蒸发温度的影 喷淋式换热设备 响(在蒸发器低压下，100mm高的水层将使蒸发温度上升10－12ºC)。发生 器虽多采用沉浸式，但液层的高度要求小于300－350mm。 －
2011-3-20 结晶线 纯水的压力－ 纯水的压力－饱和温度关系
溴化锂水溶液蒸汽压图
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第二节 二元溶液的特性
(二)、溴化锂水溶液的比焓－浓度图
当压力较低 压力较低时，压力对液体的比 对液体的比 压力较低 焓和混合热的影响很小，可认为溶液 焓和混合热的影响很小 的比焓只是温度和浓度的函数。 饱和液态和过冷液态的比焓在h－ 图 可 温 和 浓度 的 。 在溴化锂溶液的h－ξ图 只 液 ， 态为 水 ， 在ξ 0的 。 时 液 温度， 可 过 和 焓 压 。
根据热力学第一定律：
φ g + φ0 + P = φa + φk = φe
假设： 该吸收式制冷循环是可逆的； 发生器热媒温度、蒸发温度、冷凝 温度、环境温度均为常量。 则： 发生器热媒引起的熵增为：
吸收器 冷凝器
∆S g = −
φg
Tg
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吸收式制冷系统与外界的能量交换
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第一节 吸收式制冷的基本原理
一方面确保机组的密封性维持机 组内高真空，长期不运行时可充入氮 气；另一方面在溶液中加入缓蚀剂。
2、抽真空装置 3、防止结晶问题
3、理想溴化锂吸收式制冷循环的热 力系数
(1) 决定吸收式制冷循环的外部条件 被冷却介质的温度tcw：决定蒸发压 力(蒸发温度t0)； 冷却介质温度tw：决定冷凝压力 Pk(冷凝温度tk)及吸收器内的最低温 度t1； 热源温度th：决定发生器内的最高温 度t4。
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h－ξ图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 － 图上溴化锂吸收式制冷机理论循环
1、吸收式制冷机热力系数 热力系数ζ的定义 热力系数 吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比，即：
φ0 ζ＝ φk
式中：Ø0－吸收式制冷机所制取的制冷量； Øk－吸收式制冷机所消耗的热量。 2、吸收式制冷机热力系数分析 (1)吸收式制冷系统与外界的能量交换
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第一节 吸收式制冷的基本原理
在吸收式制冷机中，吸收剂通常以二元溶液的形式参与循环，吸收剂溶液 吸收剂溶液 与制冷剂－吸收剂溶液的区别在于前者所含制冷剂的浓度比后者低。 制冷剂－吸收剂溶液 制冷剂
常用的制冷剂－吸收剂工质对： 水－溴化锂 水－氯化锂 氨－水
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第一节 吸收式制冷的基本原理
一、吸收式制冷机的热力系数
h－ξ图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 － 图上溴化锂吸收式制冷机理论循环 2011-3-20 20
第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
7→8：为冷剂水蒸气在冷凝器中的 冷凝过程，压力为Pk。 8→9：为冷剂水的节流过程，压力 由Pk变为P0下的湿蒸气，状态9的湿蒸 气为由状态9′的饱和水与状态9′′的饱和 水蒸气组成。 9→10：为状态9的湿蒸汽在蒸发器 内吸热气化至状态10的饱和水蒸汽过程， 其压力为P0。 4→5：为浓溶液在热交换器中的预 冷过程，即由压力为Pk的饱和液变为过 冷液。 5→6：浓溶液的节流过程，将压力 为Pk的过冷液变为压力P0下的湿蒸汽。
≥ φ0
Te − T0 −P T0
若忽略泵的功耗，则吸收式制冷机的热力系数为：
φ0 T0 (Tg − Te ) ζ = ≤ φ g Tg (Te − T0 )
则吸收式制冷机的最大热力系数ζmax为：
ζ max =
Tg (Te − T0 )
T0 (Tg − Te )
(T =
g
− Te ) Tg
T0 ⋅ = η cε c Te − T0
∆ξ＝ξ s－ξ w
“放气范围” 放气范围” 放气范围
F，ξw 1kg D F－D， ξs f kg
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第三节 单效溴化锂吸收式制冷机
(3) 理想溴化锂吸收式制冷循环的热力系数
ζ =
φ0 D(h10 − h9 ) h10 − h9 = = φg F (h4 − h3 ) + D(h7 − h4 ) f (h4 − h3 ) + (h7 − h4 )
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第二节 二元溶液的特性
一、溴化锂水溶液的特性
溴化锂－水溶液是目前空调用吸收式制冷机 空调用吸收式制冷机采用的工质对。 空调用吸收式制冷机 溴化锂的性质： 无水溴化锂为无色粒状结晶物，性质和食盐相似，化学稳定性好，在大 气中不变质、分解、挥发。无毒，对皮肤无刺激。 通常固体溴化锂含一个或两个结晶水。 溴化锂水溶液对一般金属有腐蚀性。 溴化锂的沸点比水高很多，溴化锂水溶液发生沸腾时只有水汽化，生成 纯制冷剂，故不需设蒸汽精馏设备，系统简单，热力系数较高。其主要弱点 在于以水为制冷剂，蒸发温度不能太低 蒸发温度不能太低。并且系统对真空度要求较高 真空度要求较高。 蒸发温度不能太低 真空度要求较高