溴化锂吸收式制冷原理及设计介绍

第六章 溴化锂吸收式制冷,制冷原理与设备,主要内容,6.1 溴化锂水溶液的性质 6.2 溴化锂吸收式制冷机原理 6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算 6.4 双效溴化锂吸收式制冷机 6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施 6.7 溴化锂吸收式制冷机的特点,6.1 溴化锂水溶液的性质,一、水 无毒、不燃烧、不爆炸； 气化潜热大（约2500kJkg，比R12大16倍）； 比容大，为43.37m3/kg； 常压下的蒸发温度较高，常温下的饱和压力很低。例如当温度为25时，它的饱和压力为3.167kPa； 一般情况下，水在0时就结冰，因而限制了它的应用范围。,6.1 溴化锂水溶液的性质,二、溴化锂 溴化锂（LiBr）的性质与Nacl（食盐）相似，属盐类，有咸味，呈无色粒状晶体； 融点为549，沸点为1265，在常温或一般高温下可以认为是不挥发的； 极易溶于水； 性质稳定，在大气中不变质、不分解；,6.1 溴化锂水溶液的性质,三、溴化锂水溶液 无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液至淡黄色； 溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低； 水蒸气分压力很低，它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而有强烈的吸湿性； 溴化锂水溶液具有吸收温度比它低的水蒸气的能力；当溴化锂水溶液浓度为50、温度为25时，饱和蒸气压力为0.85kPa，而水在同样温度下的饱和蒸气压力为3.167kPa。如果水的饱和蒸气压力大于0.85kPa，例如压力为1kPa（相当于饱和温度为7）时，上述溴化锂溶液就具有吸收它的能力。,6.1 溴化锂水溶液的性质,三、溴化锂水溶液 由溴化锂水溶液中产生的水蒸气总是处于过热状态；如果压力相同，溶液的饱和温度一定大于水的饱和温度 密度比水大，并随溶液的浓度和温度而变； 比热容较小，这意味着加给溶液较少的热量水就会蒸发； 粘度、表面张力较大； 溴化锂水溶液的导热系数随浓度之增大而降低，随温度的升高而增大； 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，因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响很大。,6.1 溴化锂水溶液的性质,四、溴化锂水溶液物性参数的计算公式 溴化锂水溶液的饱和温度； 溴化锂水溶液的定压比热容； 溴化锂水溶液的密度； 溴化锂水溶液的质量浓度； 溴化锂水溶液的导热率； 溴化锂水溶液的动力粘度； 溴化锂水溶液的表面张力,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,一、工作原理与循环 1.工作原理,图4-1 吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理 a）吸收式制冷机 b）蒸汽压缩式制冷机 E 一蒸发器 C 一冷凝器 EV 一膨胀阀 CO 一压缩机 G 一发生器 A 一吸收器 P 一溶液泵,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,一、工作原理与循环 1.工作原理,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,1.工作原理,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,2.制冷系统,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,2.制冷系统,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,3、工作过程 发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水，经U形管进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。 发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器、吸收由蒸发器产生的冷剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液输送至发生器，重新加热，形成浓溶液。,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,二、工作过程在焓浓度图上的表示,稀溶液的加压和预热过程 发生器中的蒸气发生过程 浓溶液的冷却与节流过程 吸收器中的吸收过程,溴化锂吸收式制冷循环过程 1）冷凝过程 2）节流过程 3）蒸发过程,6.2 溴化锂吸收式制冷机原理,再循环倍率发生不足发生终了浓溶液的浓度低于理想情况下的浓度 吸收不足吸收终了的稀溶液浓度比理想情况下的高,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,一、热力计算1.已知参数 制冷量Q0 冷媒水出口温度tx 冷却水进口温度tw 加热热源温度 2.设计参数的选择 吸收器、发生器冷却水出口温度tw1、tw2 考虑串连情况：总温升控制在79,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,2.设计参数的选择 冷凝温度tk和冷凝压力pk蒸发温度t0和蒸发压力p0吸收器内稀溶液最低温度吸收器内压力,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,2.设计参数的选择 稀溶液浓度浓溶液浓度发生器内浓溶液最高温度溶液热交换器出口温度,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,2. 设计参数的选择 吸收器喷淋溶液状态,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,3.设备热负荷计算 冷剂水流量发生器热负荷,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,3. 设备热负荷计算 冷凝器热负荷吸收器热负荷,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,3.设备热负荷计算 溶液热交换器热负荷,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,4. 装置的热平衡式、热力系数及热力完善度 装置热平衡式热力系数热力完善度,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 加热蒸气的消耗量吸收器泵的流量,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 发生器泵的流量冷媒水泵的流量,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,5. 加热蒸气的消耗量及各类泵的流量 冷却水泵的流量蒸发器泵的流量,对于吸收器,对于冷凝器,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,二、传热计算1.传热计算公式,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,1.传热计算公式,各种流动状态下的a、b值,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,2. 各种换热设备传热面积的计算 发生器的传热面积 冷凝器传热面积吸收器传热面积,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,2.各种换热设备传热面积的计算 蒸发器的传热面积 溶液热交换器传热面积3.传热系数由实验数据而得,6.3 溴化锂吸收式制冷机的热力计算及传热计算,三、举例 已知：制冷量冷媒水进口温度冷媒水出口温度冷却水进口温度加热工作蒸气压力 相当于蒸气温度,6.4 双效溴化锂吸收式制冷机,一、双效溴化锂吸收式制冷机的循环1. 串联流程,1：高压发生器 2：低压发生器 3：冷凝器 4：蒸发器 5：吸收器 6：高温热交换器 7：溶液调节阀 8：低温热交换器 9：吸收器泵 10：发生器泵 11：蒸发器泵 12：抽气装置 13：防晶管,6.4 双效溴化锂吸收式制冷机,2. 串联流程焓浓度图,6.4 双效溴化锂吸收式制冷机,3. 并联流程,图4-4 双效溴化锂吸收式制冷机并联系统流程 1高压发生器泵 2高温换热器 3吸收器 4蒸发器 5高压发生器 6冷凝器 7低压发生器 8、12引射器 9冷剂水泵 10凝水换热器 11低温换热器 13溶液泵,6.4 双效溴化锂吸收式制冷机,二、双效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算（略）,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,一、溴化锂吸收式制冷机的性能1.加热蒸气压力（温度）变化对性能的影响,加热蒸气压力与制冷量的关系,加热蒸气压力变化对循环的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,2. 冷媒水出口温度的变化对性能的影响,冷媒水出口温度与制冷量的关系,冷媒水出口温度变化对循环的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,3.冷却水进口温度变化对性能的影响,冷却水进口温度变换对循环的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,4.冷却水水量、冷媒水量对性能的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,5. 冷却水、冷媒水水质变化对性能的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,6. 稀溶液循环量变化对性能的影响,稀溶液循环量的变化对制冷量的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,7. 不凝性气体对机组性能的影响,不凝性气体对制冷量的影响,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,二、提高制冷系统性能的途径1.及时抽取不凝性气体,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,2. 调节溶液的循环量 过大：溶液浓度差减少，冷剂蒸气量减少，吸收液温度升高； 过小：机组部分负荷运行，溶液浓度差增大浓度过高有结晶危险 3. 强化传热传质过程 添加能量添加剂辛醇（可提高制冷量1020） 减少冷剂蒸气流动阻力 提高换热管内介质流速 传热管表面进行脱脂和防腐蚀处理 改善喷淋溶液的雾化情况 提高水质（冷却水和冷媒水） 采用强化传热管 合理调节喷淋密度,6.5 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径,4. 采取适当的防腐措施防止腐蚀产生的不凝性气体影响 采用钢制材料成本高 加入铬酸锂和适量的氢氧化锂 其它缓蚀剂,6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施,一、冷量调节,（1）加热蒸气量调节法 （2）加热蒸气压力调节法 （3）加热蒸气凝结水量调节法 （4）冷却水量调节法 （5）溶液循环量调节法 （6）溶液循环量与蒸气量组合调节法 （7）溶液循环量与加热蒸气凝结水量组合调节法,7.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施,二、安全保护措施1. 防止溴化锂结晶措施 设置自动溶晶管只能消除结晶，不能防止结晶 在发生器出口浓溶液管道上设温度继电器，用它控制加热蒸气阀门的开启度 在蒸发器液囊中装液位控制器，使冷剂水旁通到吸收器中，从而防止溶液因浓度过高而结晶 装设溶液泵和蒸发器泵延时继电器，使机组在关闭加热蒸气阀门后，两泵能继续运行10分钟左右，使吸收器中的稀溶液和发生器中的浓溶液充分混合，也可使蒸发器中的冷剂水能被喷淋溶液充分吸收，溶液得到稀释，就能防止停车后溶液因温度降低而结晶。 加设手动阀门控制的冷剂水旁通管。如果运行时突然停电，打开手动阀门，使蒸发器中的冷剂水旁通到吸收器中，溶液被稀释，从而防止了结晶的产生。,6.6 溴化锂吸收式制冷机的冷量调节及安全保护措施,2. 预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施 可在冷剂水管道上装设温度继电器，在冷媒水管道上装设压力继电器或压差继电器 3. 屏蔽泵的保护 在蒸发器和吸收器液囊中装设液位控制器，保证屏蔽泵有足够的吸入高度 在屏蔽泵电路中装设过负荷继电器，对电机和叶轮等起保护作用 在屏蔽泵出口管道上装没温度继电器，以防润滑油温度过高使轴承受到损坏4. 预防冷剂水污染的措施发生在冷却水温度过低时 在冷却水进口处装设水量调节阀，通过减少冷却水量的办法提高冷却水进冷凝器的温度及冷凝压力，从而预防冷剂水的污染,6.7 溴化锂吸收式制冷机的特点,无臭、无味、无毒，对人体无危害； 对热源的要求不高； 除泵以外没有其它运动部件； 结构简单，制造方便； 装置处于真空下运行，无爆炸危险； 操作简单，维护保养方便，易于实行自动化运行； 能在l0100的范围内进行制冷量的自动无级调节，而且在部分负荷时机组的热力系数并不明显下降； 溴化锂溶液对金属，尤其对黑色金属有强烈的腐蚀性，特别在有空气存在的情况下； 冷却水消耗量大； 只能制取5以上的冷水； 热力系数较低； 溴化锂价格较贵，机组充灌量大，初投资较高。,