第一类溴化锂吸收式热泵的设计

1、毕业设计（论文）中文摘要第一类漠化锂吸收式热泵的设计摘要：漠化锂吸收式热泵能够有效的回收大量的低温热源，对能源多层次的利用有一 定的意义。油田生产过程中会产生大量的热污水，这部分是大量的低温热源，温 度比环境高出15C左右，直接排放，不仅浪费了大量低温热源，而且对环境产生 热污染。如果采用吸收式热泵对低温热源进行回收利用，既有利于保护环境，有 可以产生一定的经济效益，更重要的是使能源从不同能级得到利用。本文在参考一些国内资料的基础上，采用第一类漠化锂吸收式热泵系统对油 田热污水余热进行回收利用，产生可以用于供热热水。通过设计计算，本文的第 一类漠化锂吸收式热泵系统可以利用45 C的热污水，产生70C的供热热水，热泵 系统的C OP约为1.76。关键词： 漠化锂；热泵；余热回收毕业设计（论文）外文摘要The first class of lithium bromide absorption heat pump designAbstractLithium bromide absorption heat pump can be an effective recovery of a large

2、 number of low temperature heat sources, which has certain significance for multi-level energy use. Oilfield production process will produce a lot of heat sewage. This part is a lot of low temperature heat source, which temperature about 15 C higher than the ambient. Direct emissions, not only waste a lot of low temperature heat source and thermal pollution on the environment. Absorption heat pump for recycling of the low temperature heat source, is conducive to protecting the environment, and c

3、an produce some economic benefits, but more importantly the energy to be utilized from a different level.In reference to some internal information on the basis of the first class of lithium bromide absorption heat pump system to the oilfield heat Sewage Waste for recycling, produce can be used for heating hot water. Design calculations, first-class lithium bromide absorption heat pump system can take advantage of 45 C heat sewage, heating hot water of 70 C, COP of the heat pump system is about 1

4、.76.Keywords:Lithium bromide absorption; heat pump; oilfield waste heat utilization目录1绪论11.1热泵的发展简介11.2热泵的热源及其分类12第一类漠化锂热泵特点及原理23漠化锂吸收式热泵的理论计算63.1漠化锂溶液的物理化学特性63.2吸收式热泵的设计计算83.2.1热力计算83.2.1.1参数选定93.2.1.2设备热负荷计算123.2.1.3各个流体流量的统计133.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算143.2.3各换热设备管程数、单管程管子数计算174第一类漠化锂吸收式热泵结构及装配示意图204.1各换热器配管接管及其法兰设计计算214.2发生器和冷凝器的装配示意图234.3吸收器和蒸发器的装配示意图244.4溶液热交换器的装配示意图254.5漠化锂吸收式热泵总装配示意图264.6本章小结26全文总结27参考文献28致 谢错误!未定义书签。主要符号Cp定压比热，kJ/(kgK)COP性能系数K传热系数，W/(m - K)H焓，kJ/kgD制冷工质质量流量，kg/st温度，。Ct传热温差，CP压

5、力，PaP压力差，PaQ总的热负荷，KWa溶液循环倍率F表面积，m 2L管长，mXL吸收器出口稀溶液浓度，%XH发生器出口浓溶液浓度，%5圆管壁厚，md管径，m下角标：e蒸发器g发生器c冷凝器a吸收器ex溶液换热器i内侧o外侧l液体v蒸汽1绪论1.1热泵的发展简介热泵是一种制热的设备，该装置以消耗少量电能或燃烧热能为代价，能将大 量的无用低品位热能变为高温热能。热泵的理论基础可以追溯的。1824年，卡诺发表关于卡诺循环的论文。1850 年，开尔文，指出制冷装置可以制热。1852年，威廉-汤姆森提出热泵的构想。 至19世纪70年代，制冷技术和设备得到迅速发展，但由于加热有各种简单的方法 可以实现，热泵发展一直到20世纪初才展开。到20世纪20-30年代，热泵逐步发展，1930年，霍尔丹在他的著作中介绍了 在苏格兰安装的和实验的家用热泵，用热泵吸收环境空气中的热量，为室内采暖， 大概是蒸汽压缩式热泵的原型了。最早的大型热泵的应用是1930-1931年间，在美国南加利福尼亚爱迪生公司 的洛杉矶办事处，自此，热泵开始的到迅速发展，至20世纪40年代后期，已出现 了许多有代表性的热泵设计。此后由

6、于技术，能源价格等因素，热泵发展出现了波动，但总体趋势是应用 越来越广泛。并且，由于能源危机，节能意识的增强，低品位能源回收利用成为 一个焦点，热泵技术也将迎来发展机遇。热泵发展至今，制热温度（即供给用户的热能温度）低于50C的热泵已较为 成熟，且由于部件和工质基本与制冷设备通用，应用广泛。制热温度在50-100C 之间的热泵，其工业应用正不断扩展，相关部件及体系在完善。制热温度大于 100C的热泵，大规模应用依然有许多问题需要解决1。1.2热泵的热源及其分类热泵可以将低品位热能提高为高品位热能。热泵在运行过程中，通过蒸发器 从低温热源处吸收低品位热量，所以热泵热源对于整个热泵系统很重要。热泵可 于利用热源可分为两大类：一是自然界中的热源。如空气，土壤，水（地下水， 湖水，河流，海水等），太阳能等。二是生活或工业生产中排放的余热，废热， 比如工业废水等，尤其工业废热，温度高，来源稳定，是近年余热利用的重心。 上述两种热源都属于低温热源，不能直接利用生产或发电，但可以通过热泵来回 收利用这部分热量以。热泵的分类方法有很多，主要有按其工作原理，驱动热源，低温热源及用途 四种分类方法。在此简

7、述，热泵按其低温热源的分类：（1）空气热源热泵；（2） 土壤源热泵（也称地源热泵）；（3）水源热泵（地下水，湖水等）；（4）废热源热 泵（工业废热，城市污水废热等）；（5）太阳能热泵。吸收式热泵是按工作原理划分的名称，可以分两类。第一类吸收式热泵，又 称增热型热泵，是利用少量高温热原，产生大量中温可用热能，第一类吸收式热 泵的性能系数大于1，一般1.5-2.5。第二类吸收式热泵，也称升温型热泵，是利 用大量中温热源和低温热源的热势差，制取少量高温热源，第二类吸收式热泵西 能系数总小于1，一般0.4-0.5 3,4,5,6。两者应用不同，有各自的侧重点，所以不能单纯由性能系数大小而评价优劣。 本文主要应用第一类漠化锂热泵，下章将分析其特点及原理。2第一类溴化锂热泵特点及原理第一类漠化锂吸收式热泵采用热能（如燃油、燃气、蒸汽、高温热水等）驱 动，吸收低温余热源（如河水、原油分离水、城市下水处理水、海水和冷却水、 地下温泉水等）的热量，提供中温的采暖或工艺用热水。在高温和低温热源的 温度满足要求的情况下，第一类漠化锂吸收式热泵机组的热媒温度可达100 C， 而且第一类漠化锂吸收式热泵机组可以

8、在20%100%的负荷范围内无级调节，且 部分负荷的性能指数要高于满负荷的性能指数。第一类漠化锂吸收式热泵机组主 要应用在有废热资源，而且有燃油、燃气、蒸汽、高温热水等驱动热源的场合1,2， 具有单机容量较大（可达4 180X104 kJ/h以上），热水出口温度高，变工况变 负荷性能优良等特点，且具有安全、节能、环保效益，符合国家有关能源利用方 面的产业政策，是国家重点推广的高新技术之一。第一类漠化锂热泵的工质对是漠化锂和水，水为制冷剂，漠化锂为吸收剂。 水为制冷剂，优势在于，汽化潜热大，易获得，无毒，无味，不燃，不爆，缺点， 蒸发压力低，蒸发比体积大。漠化锂，盐类，常温下，是一种无色粒状晶体，熔点549C，沸点1265C， 而常压下，水沸点100C，两者相差1165C，因而，发生器中沸腾蒸汽几乎全是 水蒸汽。漠化锂极易溶于水，并且漠化锂溶液仍有很强的吸水性。漠化锂溶液对一般金属有较大的腐蚀，特别是存在空气（主要是氧气）时。 在高真空条件下，加入缓蚀剂，可有效缓解腐蚀，目前腐蚀问题已基本解决，但 通常，漠化锂吸收式热泵工作在真空条件下。漠化锂吸收式热泵主要装置，有发生器，冷凝器，吸收器

9、，蒸发器，节流装 置，溶液交换器和溶液泵等设备组成。其中前四个是主要的设备，基本上，属于 管壳式换热器，由于漠化锂吸收式热泵在真空下工作，所以设备的气密性很重要。 另外，在高真空条件下，水蒸汽的比体积很大，系统中允许的阻力损失很小，蒸 汽流通通道要求很大，所以通常，将发生器，冷凝器，蒸发器，吸收器放在一个 筒体中，按此分类，有单筒，双筒等。图1.1是一个双筒体的第一类漠化锂工作原理流程：其工作原理是，通过加热发生器内的溶液，使溶液中工质水蒸发，变成高温 高压的水蒸汽，溶液变成吸收剂漠化锂浓溶液。高温高压水蒸汽进入冷凝器，冷 凝放热，工质变成液态水。经过节流装置，部分气化，成为气液共存状态，然后 进入蒸发器中，低压蒸发吸收热量，变为气态水蒸汽。气态工质进入吸收器，在 发生器流入吸收器浓溶液喷淋作用下，放热，并形成吸收剂与制冷工质组成的稀 溶液。吸收器中稀溶液，被浓溶液泵泵入发生器中，继续加热，继续蒸发，蒸发 的工质继续进入下轮循环。溶液热交换器，使高温浓溶液与低温稀溶液换热，减 少高品位热能的消耗。乜待加热水4R 出口二I工质蒸气 口工质水 叵日稀溶液xzz 液双简型单效漠化鲤.吸收式制冷与热泵机组示意图1一冷凝器 2发生器3M发器 可一换热器5 引射器6一吸收器7溶液泵一制冷剂泵图2.1第一类漠化锂吸收式热泵工作流程图 第一类漠化锂吸收式热泵的能量转换表示在图1.2。图2.2第一类吸收式热泵能量转换示意图其中，ThTvTL,即，用少量高温热源做驱动热能，与大量低温热源经过 第一类热泵，获得大量中温热源。这个过程的热平衡可表示为：Qg + Qe = Qa + Qc式中；Qg-为发生器中的驱动热量Qe-为蒸发器中蒸发吸收的热量Qa-为吸

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