氨水制冷及冰蓄冷

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二、扩散－吸收式循环
①发生、精馏过程：从储液器流出的浓氨水在 溶液热交换器被加热后，通过热虹吸泵输送 至发生器； 溶液在发生器中被再次加热，产生的氨 蒸汽上升到精馏器，最后较纯的氨蒸汽进入 冷凝器； 而发生中产生的稀溶液借助于发生器和 吸收器之间的高度差经过溶液热交换器进入 吸收器。 ②氨蒸汽在冷凝器依靠空气自然对流冷却冷凝。 ③从冷凝器来的氨液以及一股来自吸收器的氨 氢混合气体均从蒸发器上部进入，使蒸发器 内充满氨氢混合物。虽然蒸发器总压等于冷 凝器压力，但是氨蒸汽的分压力减小，氨液 蒸发，实现制冷。
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5、设原始溶液中，A组分摩尔分数为x，当温度 为T4时达到饱和，此时A组分在液相中摩尔 组分x4，汽相组分y4； 6、将引出汽加以冷却，温度为T3 、T2、 T1时， 汽相中A组分比例升高为y3，y2、y1；（温度
越低，易挥发组分因其沸点低比例越高）
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五、共晶盐蓄冷 共晶盐是一种相变材料（无机盐、水、成 核剂、水和稳定剂组成的混合物），可 以在较高温度时进行相变。将共晶盐封 装在塑料容器内，再沉浸在蓄冷槽内。 蓄冷时，蓄冷槽通载冷剂；释冷时，蓄 冷槽通空调冷媒水。术
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3、制冷循环及在焓浓图表示 ①发生、精馏过程： 1a点：进入精馏塔的初始状态点，处于过 冷状态； 1点：溶液在塔内被加热达到的饱和状态 点； 2点：发生终了的稀溶液状态点； 1”点：与溶液饱和状态点1相平衡的汽相 状态点； 5’’点：塔顶排出的蒸汽状态点。 1”－5’’ 表示蒸汽在精馏段进一步提纯的过程。
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④吸收过程：
3点：稀溶液状态点； 4点：吸收完成后的浓溶液状态点； 3－4：吸收过程。
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⑤溶液泵输送溶液过程：
系统图中4点溶液经泵做功后达到4a点，但是由 于焓差很小，焓浓图中认为两点重合。
⑥溶液热交换过程：
2－2a：稀溶液在溶液热交换器的被冷却过程； 4a－1a：浓溶液在溶液热交换器的被加热过程。 2a点经过节流为3点进入吸收器，(2a与3点重合)。
7、将引出的液体加热，温度为T5 、T6时，液 相中A组分比例降低为x5、x6，伴随着A组份 降低必然是B组分比例的升高。 8、经过反复蒸发和冷凝，使蒸汽沿汽相线下降， 最后得到很纯的A组分，使液体沿液相线上升， 最后得到很纯的B组分，这就是精馏的实质。
四、精馏装置
①精馏操作是在精馏塔内完 成的，精馏塔是直立圆形塔体； ②塔内装一层层的塔板或填料； ③塔板上有许多小孔，下层塔板 蒸汽可以通过塔板小孔上升，而 本层液体可以通过小孔下降到下 层。 ④通常液体会通过塔体中间某 一适当位置进入塔体，将进料 层板称为加料板，加料板以上 塔断称为精馏段，加料板以下 塔断称为提馏段。
六、单级氨水吸收式制冷的热力计算 ①发生、精馏过程： 精馏塔内物料衡算： fw' ( f 1)w' r a 精馏塔内热平衡：
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w qg fh1a h5 ( f 1)h2 qR
'' R
发生器的热负荷：
qg (h5 h2 ) f (h2 h1a ) qR
第三节
空调用蓄冷技术
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一、蓄冷技术概念 ①定义：将制冷机制取的冷量以显热或者潜热 的方式予以储存，在需要的时候再将其释放 出来的一种技术。 ②意义：可使空调系统的高峰用电负荷与其他 用户的高峰用电负荷错开，从而对电力负荷 实施“移峰填谷”，缓解电力紧张局面。 二、蓄冷技术分类 ①按照蓄冷原理分类：显热蓄冷、潜热蓄冷和 化学蓄冷； ②按照持续时间分类：昼夜蓄冷、季节性蓄冷； ③按照蓄冷材料分类：水蓄冷、冰蓄冷和共晶 盐蓄冷； ④按照蓄冷策略分类：分量蓄冷策略、全量蓄 冷策略。
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四、冰蓄冷 1、分类：制冰方法有静态制冰和动态制 冰；制冷系统构成有直接蒸发式和简介 冷媒式。 ①静态制冰：冰的制备和融化在同一位置 进行，蓄冰设备和制冰部件为一体结构。 具体形式有冰盘管式、完全冻结式、密 封件蓄冰。 ②动态制冰：冰的制备和储存不在同一位 置，制冰机和蓄冰槽相对独立。 ③直接蒸发式：将制冷系统的蒸发器直接 用作制冰元件。如盘管外制冰、制冰滑 落式等。 ④间接冷媒式：用载冷剂制冰。
②冷凝、过冷、节流过程： qk 过冷器热负荷：
h5 h6
qN h6 h6a h8a h8
③蒸发过程： q0 h8 h7 h8 h6a h8a h6
④吸收过程：
qa fh4 h8a ( f 1)h3
qa h8a h3 f (h3 h4 )
第一节
氨水吸收式制冷机
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一、原理： 制冷原理与溴化锂吸收式制冷相同，氨 为制冷剂，水为吸收剂； 氨水溶液常温时能强烈地吸收氨蒸汽， 而在高温下又可以将氨蒸汽释放出来； 与溴化锂吸收式制冷的区别： ①发生器发生出来的氨蒸汽会含有较多的 水份，因此必须设置精馏装置； ②氨作制冷剂制取0℃以下的低温。
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⑤溶液泵输送溶液过程： w 23.4
f
⑥溶液热交换过程：
w h4a h4 （容液泵出口比焓） f
r
( pg pa p)
f (h1a h4a ) ( f 1)(h2 h2a )
⑦循环热力计算：
q0 qg w qk qR qa q0 qg qk qR qa (忽略泵功耗) q0 qk
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④密封件式冰蓄冷：将密封件装水置于蓄 冰槽内，在载冷剂作用下，密封件内结 成冰球。密封件多采用聚乙烯材料制成， 内部装水及冰的成核剂，形状有圆球形、 哑铃型、长方块形，为了强化传热内加 金属蕊芯（又有单蕊芯冰球和双蕊芯冰 球）。 ⑤冰晶式冰蓄冷：采用特殊的制冷机组， 将低浓度载冷剂溶液（乙二醇）冷却至 冰点以下，使其成为细小而均匀的冰晶， 冰晶与载冷剂形成泥浆状物质，称为冰 泥，冰泥被泵输送至蓄冰槽。
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三、氨水焓浓图 ①上半部分为气态 制 冷 原 理 与 技 术
区，下半部分为液态 区，中间是湿蒸汽区，
②为了求的温度，给
出了一组辅助线；
三、精馏原理
1、 T2温度时A组分：在液 相摩尔分数x2，汽相分数 y2； 2、 T1温度时A组分：在液 相摩尔分数x1，汽相分数 y1，有y1>y2； 3、将T2温度下的饱和蒸汽 引出冷凝，会使得冷凝液A 组分含量大于T1温度下的 饱和溶液中A组分含量； 4、反之，将T1温度下的液 加热至T2温度，蒸汽中的B 组分含量会从（1－y1）增加到（1－y2）。
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三、水蓄冷
1、定义：水蓄冷就是利用水的显热来储存冷量 的，水经冷水机组冷却后储存于蓄冷罐中用 于次日的冷负荷供应。 2、方式：水蓄冷方式概括为四种：自然分层蓄 冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。
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①自然分层蓄冷：水的密度与其温度密切 相关，依靠密度大的水会自然聚集在蓄 冷罐的下部，形成高密度水层。具体来 说，温度为4℃～6℃的冷水聚集在蓄冷 罐底部，而10℃～18℃的空调回水自然 聚集在蓄冷罐上部，实现冷热水的自然 分层。
第二节
扩散－吸收式制冷
一、系统特点： 制 冷 原 理 与 技 术
①循环中除了制冷剂－氨、吸收剂－水之外还加 入了扩散剂－氢作为辅助工质； ②整个系统处于同一压力下，利用氢气的扩散作 用省略了节流过程，不设任何阀门； ③利用热虹吸原理输送溶液，不设机械泵。 ④结构简单，无任何运动机械，无噪声，寿命长； ⑤虽然热力系数较低，为0.3～0.5；但可以采用余 热废热等多种热源，具有较好的前景。
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二、氨水溶液的性质 1、氨与水能以任意比例完全互溶； 2、氨水溶液对有色金属有腐蚀作用（磷 青铜除外），因此 氨水系统禁用铜 及铜合金； 3、密度随浓度增大 而减小；
4、比热变化见下图：
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5、导热率变化见下图：
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6、粘度变化见下图：
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④从蒸发器底部流出的氨浓度很高的混合 气体经过气体热交换器进入储液器的上 部空间，然后沿着吸收器管道向上流动， 其中的氨气逐渐被从上而下流动的稀溶 液吸收，吸收热被管外自然对流空气带 走。 稀溶液吸收氨气后变成浓溶液进入 储液器中。而混合气体中随着氨气量减 小，密度逐渐减小，向上浮力加大，使 得混合气体流出吸收器，这股气体在气 体热交换器中冷却后进入蒸发器。
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2、具体方式： ①冰盘式直接蒸发式冰蓄冷：蓄冰时盘管 内制冷剂蒸发，盘管外逐渐结冰；释冷 时将空调回水送入蓄冰槽，与冰直接接 触。 ②完全冷冻式间接冰蓄冷：制冰时，制冷 机制出冷量全部用于冷却载冷剂（25％ 乙二醇），载冷剂走管内，管外结冰， 使蓄冰罐的水完全冻结；释冷时空调回 水走管内，使管外冰融化。 ③制冰滑落式冰蓄冷：属于动态制冰方式， 将水喷淋在蒸发器管外逐渐结冰，当冰 层达到一定厚度，将其除下存储。
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②冷凝和节流过程： 6点：从塔顶排出的蒸汽（5’’点）在等压 等浓度下冷凝成液体6点； 7点：液氨经节流压力下降，形成处于蒸 发压力下的湿蒸汽7点；其液相点7’和汽 相点7’’可以采用三角形试凑法得到。 （6、7两点焓浓均相等，位置不变） ③蒸发过程： 8点： 蒸发器蒸发出来的氨状态点8（可 能是湿蒸汽、饱和蒸汽甚至是过热蒸汽， 取决于被冷却物体的需求温度），蒸发 过程浓度不变。若8点为湿蒸汽，其汽 相点和液相点分别为8’和8’’。
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②多罐式蓄冷：将冷水和热水分别储存在 不同的蓄冷罐中，并保证在蓄冷和释冷 开始时有一个罐是空的。利用空罐实现 冷热水的分离，从而保证送至符合的冷 水温度不变。 ③迷宫式蓄冷：采用隔板将大水槽分成许 多个小单元格，按水流设计路线依次流 过每个单元格。在蓄冷和释冷过程中， 水交替地从顶部或底部进入单元格。 ④隔膜阀蓄冷：在蓄冷罐中部安装一个活 动的柔性隔膜或可移动刚性隔板，将蓄 冷罐分成冷热水两个存储空间。
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五、单级氨水吸收式制冷循环
1、精馏装置：将精馏装置中的全凝器和再沸器 和塔体做成一体，构成精馏塔，并且由发生 器取代再沸器，并将全凝器叫做回流冷凝器。 2、精馏流程： ①浓溶液由提馏段b进入精馏塔，与精馏 段c流下的溶液一起沿提馏段流至发生器a， 在此过程中与从发生器蒸发出来的蒸汽进行 热质交换，使得溶液逐渐变稀，而上升的蒸 汽浓度逐渐变浓。 ②产生的氨气继续上升到精馏段c，与来 自回流冷凝器d的回流液进行热质交换，浓度 进一步提高，同时回流液浓度逐渐降低。