吸收式制冷机复习

考试时间：第九周周三下午1:30考试地点：阶梯教室五※第一章 理论基础§1-2 溶液热力学基础 溶液是由溶质和溶剂所组成的均匀体系 在吸收式制冷机中，制冷剂不断地被溶液吸收或放出。

溶液在循环过程中发生压力、温度 和浓度的变化，并与外界进行热交换。

溶液热力学研究溶液的热力学性质及溶液在加热（或放热）过程中状态的变化情况，是吸收式制冷机的重要热工基础。

一.溶液、溶液的成分溶液：溶体：由两种或两种以上的物质所组成的均匀混合物称溶体。

气态溶体、液态溶体、固态溶体。

其中液态溶体称溶液。

2．溶液的成分：溶液的成分表示各组分在溶液中所占的百分比。

3．质量分数：是溶液中某一组分的质量与溶液总质量之比。

mm i i =ζ摩尔分数 ：是溶液中某一组分的摩尔数与溶液总摩尔数之比。

nn x i i = 二. 相、独立组分数、自由度和相律 1．相和相数 体系中物理及化学性质完全均一的部分总称为一个“相”。

相与相之间有明显的分界面，越过界面时，物理及化学性质发生突变。

体系中所具有的相的总数，称为“相数”。

用φ表示。

例1：H2o 在1大气压下，高于100℃为单一的气相；达到100℃时为汽、液共存的两相；降到0.0099℃和4.58mmHg 时，形成固态冰、液态水和水蒸汽三相共存。

例2：盐溶于水形成的体系，常温常压下，浓度较小时，可形成单相的不饱和溶液；如加多盐，将形成饱和溶液和结晶盐两相共存；若将温度降低到一定值，体系中会出现固体冰，此时为三相共存；若再将压力降到足够低，体系中将蒸发出水蒸汽，此时形成四相共存，即：固体冰、固体盐、饱和溶液和水蒸汽。

气相：由于各种气体能无限地均匀混合，所以一个体系中无论有多少种气体存在，也只能有一个相。

液相：由于不同种液体的互相溶解程度不同，一个体系中可以出现一个、两个，甚至同时有三种液相共存 固相：如果不同种固体没有达到分子程度的扩散、混合，即没有形成固溶体，那么体系中有多少种固体物质，就有多少个固相。

如果达到分子程度的均匀混合，形成了固溶体，例如处于熔融状态时能完全溶解的不同种金属，冷却后就形成合金。

合金的固溶体是一个固相，而不是多个固相。

↓ζ2．独立组分数 确定平衡体系中各相组成所需要的最小数目的独立物质，称为独立组分。

在物质间没有化学反应的情况下，独立组分数就是平衡体系中的物质数。

用k 表示。

3．自由度 在不引起旧相消失和新相形成的前提下，可以在一定范围内自由变化的强度性质，称为体系在指定条件下的自由度。

强度性质为压力、温度、浓度。

自由度用f 表示。

例1：一个容器中，储存有液体的水，p 、t 可以在一定范围内变化，f=2； 例2：水与平衡蒸汽共存，f=1；因此时p=f(t)，在一定压力下，温度达到一定值时，才能达到两相共存，即只要一个状态参数（p 或t ）确定，体系的状态就确定了。

例3：不饱和盐水，f=3；（压力、温度、浓度） 例4：饱和盐水与固体盐，f=2；在一定p 和T 下，盐的溶解度是一定的，即饱和盐水的浓度是固定的， 不可能， 则固体盐会溶解，∴f=2。

4．吉布斯定律——相律 用来表示平衡体系内自由度、相数和组分数之间的关系。

ζ↑2+=+k f φφ-+=∴2k f ：第一类溶液的蒸气压——气相组成线是与蒸气压——液相组成线两端重合，中间不重合的曲线。

在p-x 图上，气相线位于液相线的下方。

产生熔解热的原因： （1）溶质分子溶于溶剂中并扩散时的吸热过程； （2）溶质分子与水分子之间相互结合成水合物的放热过程 （LiBr ）结晶：一定温度下的饱和溶液，当温度降低时，溶解度减小，溶液中就有固体溶质的结晶析出。

精馏原理：对于两组分体系，把液相部分地汽化（蒸发）或把气相部分地冷凝，都能起到在液相中浓集难挥发组分和在气相中浓集易挥发组分的作用 方法：不断地分别从系统中取出液体和气体，将溶液液体进行加热，又产生新的液体与气体，而液体的浓度比未加热前的A 组分浓度加大了，再取出液体，再加热，不断重复，最后可以得到纯的难挥发组分。

1.混合现象 两种液体混合时，混合前后的容积和温度一般都有变化※第二章 制冷剂与吸收剂2．混合后焓hm 及浓度ξm 需要混合的两种物质的质量为m1和m2，它们的浓度、比焓和温度分别为ξ1、h1和t1，以及ξ2、h2和t2。

试求缓和后的比焓hm 和浓度ξm 。

从混合物中的质量平衡关系，得到： 从混合物中的浓度平衡关系，得到： 联立（1）、（2），可以导出： 由热平衡可得： 把（3）代入（5），得： 3．节流 无论是溶液还是纯工质，节流的过程可以认为是绝热的，因此节流后焓不变，溶液的浓度也不变，但其压力降低，温度下降，处于两相状态。

mm m =+21mm m m ξξξ=+2211m m m 1212ξξξξ--=m m m 1221ξξξξ--=)(1221212211ξξξξξξ-++=+=m m m m m m m 2211h m h m mh m +=)(121211h h h h m m ---+=ξξξξ二．吸收剂应具有的性质 1.在相同压力下，吸收剂的沸点比制冷剂的高，而且相差的越大越好； 2.具有强烈地吸收制冷剂的能力； 3.无毒、无臭、不燃烧、不爆炸，安全可靠； 4.对金属材料的腐蚀性小； 5．价格低廉。

易于获得。

§2-2 溴化锂溶液的性质 溴化锂水溶液是由固体的溴化锂溶解在水中而成的。

在常压下，水的沸点是100℃，而溴化锂的沸点是1265℃，两者相差1165℃。

一.水作为制冷剂的特点 优点：1.价格低廉，取用方便；2.汽化潜热大； 3. 无毒、无味、不燃烧、不爆炸。

缺点：常压下蒸发温度高，当蒸发温度降低时，蒸发压力也很低；蒸汽的比容大；不能制取0℃以下的低温。

溴化锂水溶液具有下列特点： 1．无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色； 2．水蒸汽分压很小，它比同温度下纯水的饱和蒸汽压小的多，故有强烈的吸湿性； 3．溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，很容易产生结晶；※第三章 单效溴化钾吸收式制冷剂4．溴化锂溶液对黑色金属和紫铜管等普通材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时情况更为严重，因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响较大； 5．溴化锂溶液的密度与温度、质量分数有关；溴化锂溶液的密度比水大，当温度一定时，随着质量分数增大，其密度增大；如质量分数一定，则随着温度的升高，其密度减小。

6．在一定温度下。

随着质量分数的增大，粘度急剧增大；在一定质量分数下，随着温度升高，粘度下降。

7．溴化锂溶液的表面张力与温度和质量分数有关：质量分数不变时，随温度的升高而降低；温度不变时，随质量分数的增大而增大。

8．溴化锂溶液的比热很小。

一．氨水溶液的特点：1．氨水溶液无色，有特殊的刺激性臭味；2．氨腐蚀铜及铜合金（磷青铜除外）； 3．低温时氨水将析出结晶；4．氨对人体有较大的毒性；氨可以燃烧与爆炸；5．氨极易溶于水组成氨水溶液；评价经济性能指标 式中 η——工作在高温热源Th 和环境温度Tk 间的正卡诺循环的热效率， ε——工作在低温热源T0和环境温度Tk 间的逆卡诺循环的制冷系数， 热力完善度，用β表示。

热力完善度越大，表明循环中的不可逆损失越小，循环越接近理想循环。

ηεζ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==000max T T T T T T Q Q k h k h h h k h T T T -=η00T T T k -=εm ax ζζβ=§3-3 单效溴化锂吸收式制冷实际循环 双筒的也必须会 1-发生器2-冷凝器3-蒸发器4-吸收器5-溶液热交换器6-U 型管节流装置7-冷剂泵8-发生器泵9-吸收器泵三．实际循环在h-ξ图上的表示忽略压力、浓度在过程中的变化，与理论循环的区别在于：溶液热交换器具有端部温差，即浓溶液出口温度不等于稀溶液入口的温度。

§3-4 单效溴化锂吸收式制冷机各设备负荷 (推导热负荷)制冷机中各换热设备的热负荷可通过对循环过程及各设备热平衡关系的分析求得。

一．发生器的热负荷加入发生器的总热量为： 流出发生器的总热量为：在稳定状态下，加入发生器的总热量流出发生器的总热量相等。

即令F/D=a ，a 称为循环倍率，它表示在发生器中每产生1kg 冷剂水蒸汽所需要的溴化锂稀溶液的循环量。

q h 称为发生器的单位热负荷。

意义：在发生器中产生1kg 冷剂蒸汽所需加入的热量。

)(7kw Fh Q h +)()(4'3kw h D F Dh -+4'37)(h D F Dh Fh Q h -+=+74'3)(Fhh D F Dh Q h --+=∴7'34)1(ah h h a D Q q hh -+-==∴※第四章 双效溴化锂吸收式制冷机a 可以通过发生器中溴化锂的质量平衡关系求得。

进发生器的溴化锂量为F ξ a kg/s ，出发生器的溴化锂量为(F-D) ξr kg/s 。

由于发生过程中溴化锂量是不挥发的，所以： 两边同除D ， 称为放汽范围。

溶液的循环倍率a 为发生器出口浓溶液的浓度与放汽范围之比。

r a r D F F ξξ)(-=r a ra a ξξ)1(-=a r r a ξξξ-=a r ξξ-§3-5 热力计算 设计计算的任务：根据设计任务书提出的要求和给定的条件，进行制冷循环计算，以求得与制冷量相适应的工作介质循环量和各换热设备的热负荷，确定传热面积、结构以及配管尺寸、泵、阀的型号选择等。

设计计算分：热力计算，传热计算和结构计算。

热力计算的目的:是根据给定的技术条件（制冷量、冷媒水出水温度、冷却水进水温度及加热热源条件等），合理选定热力参数，并依据溶液的热力性质图表来完成循环的热力过程计算，为传热计算提供必要的数据。

ξr 一般在60～65%的范围。

浓溶液浓度ξr ξr －ξa 最好在4～5%（或3～6%）。

§4-1双效溴化锂吸收式制冷机工作原理 一．组成 双效溴化锂吸收式制冷机与单效溴化锂吸收式制冷机相比，多了一个高压发生器、一个高温溶液热交换器、一个凝水换热器。

蒸汽型双效机组与单效机组相同，也有蒸汽回路、溶液回路、冷剂回路、冷却水回路和冷水回路构成。

二．循环流程 根据稀溶液进入高、低压发生器的方式，双效循环流程可以分为：串联流程、并联流程、倒串联流程和串并联流程。

1．串联流程图 （重点单效） 1-高压发生器 2-低压发生器 3-冷凝器 4-吸收器 5-蒸发器 6-低温溶液热交换器 7-高温溶液热交换器 8-发生器泵 9-吸收器泵 10-冷剂泵 11-U 型管四．将循环表示在h-ξ图上1.串联流程2-11’稀溶液在低温溶液热交换器的升温过程；11’-12’稀溶液在高温溶液热交换器的升温过程；12’-12稀溶液在凝水换热器的升温过程；12-6-7稀溶液在高压发生器中的预热与发生过程；7-8中间溶液在高温溶液热交换器中的温降过程；8-5中间溶液在低压发生器中的发生过程；3’’’-3’’高压发生器冷剂蒸汽在低压发生器传热管内冷凝过程；3’’-3高压冷剂水节流过程；3’-3低压发生器的冷剂蒸汽在冷凝器内的冷凝过程；1-1’冷剂水在蒸发器内的蒸发过程。