吸收式热泵工作原理与维护

QC Qa Qg
COPTg T0 • Tc Tg Tc T0
Qg
W
Qa
p
T Qc Tg
Ta Tc
可逆热 泵
Qe
可逆热 机
T0
S
COPTg T0 • Tc Tg Tc T0
第一类吸收式热泵的热力学计算
▪ 质量衡算： 再生器：
吸收剂 的浓度
f m3 x4 m7 x4 x3
吸收器：m2 m3 m6 m4
吸收热泵的性能系数 远低于压缩式热泵
（7~9）
如果将这套装置用于制冷，则性能系数为
大约
Coefficient Of Performance
2.2.2 第二类吸收式热泵
废热
第一类吸收式热泵 第二类吸收式热泵
第二类吸收式热泵的热力学计算
▪ 热力学系数/制热系数 （COP）
COPH
Qa Qg Qe
吸收式热泵的工作原理和维护
主要内容
▪ 2.1 吸收式热泵概述 ▪ 2.2 吸收式热泵的热力学分析 ▪ 2.3 吸收式热泵的工质对 ▪ 2.4 吸收式热泵机组的换热过程和结构 ▪ 2.5 吸收式热泵的安装调试与维护
2.1 吸收式热泵概述
2.1.1吸收式热泵的概念及结构简图
吸收式热泵是一种以热能为动力，利用溶液的吸收特 性来实现将热量从低温热源向高温热源的泵送的大型 水/水热泵机组
吸收式热泵特 有的
第 一 类 吸 收 式 热 泵 在 图 上 的 表 示
P-T
第一类吸收式热泵的热力学计算
▪ 热力学系数/制热系数
（COP）
Qg
Qc
COPH
Qc Qa Qg
与Qg比，数量很
Wp Qa
Fra Baidu bibliotek
Qe
小，可以忽略
Coefficient Of Performance
第一类吸收式热泵的理想循环
m10 m7
x2 x3
x6 x4
第一类吸收式热泵的热力学计算
▪ 能量衡算： 再生器 吸收器 冷凝器
泵
蒸发器
Q gQ eW pQ aQ c
单效溴化锂第一类吸收式热泵循环在h-ξ图上的表示
7
10，9“ 气态平衡线 比 焓
/ kJ/kg)
（ 8，9
饱和液线
9‘
3g 4
35 21
6
浓度（%）
例2.1 下表中给出了一溴化锂\水 吸收式热泵中各点的有关参数（各 状态点对应于图，根据这些参数计 算系统的循环倍率和各元件的热量 及系统COP。
（c）
另一个与质量有关的参数，并且是一个经常用到 的参数是溶液循环倍率，用 f 来表示。
上式表明，通过泵的流体质量流量是 离开再生器的蒸汽质量流量的 10.84 倍 。
能量平衡 蒸发器 冷凝器 再生器
吸收器 泵
由于泵消耗的功率与其他单元的热传递速率相比很小， 所以，在进行过程热力学分析时，可以将其忽略。
质量衡算
在稳定流动状态，进出每一个单元的工质质量 必须相等，因为水和溴化锂之间没有化学反应， 所以每个组分进出每一个单元的质量也应当相 等。又因为工质中只有两个组分（水和溴化 锂），所以有两个独立的质量平衡方程。 例如，考虑再生器的质量平衡，工质质量平衡为
（a）
组分 LiBr 的质量平衡 （b）
水的质量平衡可以由式（b）减去式（a）得到，即
3. 按驱动热源分： 蒸汽型 热水型
热泵 直燃型 余热型 复合型
4.按驱动热源的利用方式分： 单效热泵：驱动热源在机组中被直接利用一次 多效热泵：驱动热源在机组中被直接或间接利用多次 多级热泵：驱动热源在多个压力不同的发生器中依次
被直接利用
5.按溶液循环流程分（流经不同压力发生器和吸收器 的顺序）：
1. 热损失小 2. 热应力小 3. 结构简单，制作方便 4. 合适大热量机组的分
割运输 5. 高度高 6. 连接管路多 7. 可能的泄漏点多
2.2 吸收式热泵的热力学分析
2.2.1 第一类吸收式热泵 2.2.2 第二类吸收式热泵
2.2.1 第一类吸收式热泵
与其他热泵完 全相同
防结晶、热回 收作
假设：
1. 整个吸收式热泵循环过程 是可逆的；
2. 发生器热媒的温度为Tg； 3. 蒸发器中低温热源的温度 为T0； 4. 吸收器的吸收温度Ta等于 冷凝器中温度Tc； 5. 忽略泵的功耗Wp；
根据热力学第二定律：
S Sg S0 Sa Sc0
根据热力学第一定律：
QgQ0QaQc
COP的定义
COPH
缺点： •热力系数较低，一般为0.4～2； •设备比压缩热泵循环庞大，灵活性较小,难以实现空冷 化。
3.1.3 吸收式热泵的分类
1. 根据制热的目的来分： 第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵。
第一类吸收式热泵（Type Ⅰ Absorption Heat Pump, Heat Amplifier ），也称增热型热泵，是以消耗高温热能作为代 价，通过向系统输入少量高温热能，进而从低温热源中回收一 部分热能，产生大量中温位的热能供给用户。 特点：提高高位能源利用率。
Qa：吸收器放出的热量 Qc：冷凝器放出的热量 Qg：供给发生器的热量 Qe：蒸发器吸收的热量
串联式
倒串联式 并联式
热泵
串并联式
6. 按机组的结构分：
单筒式
双筒式 三筒式
热泵
多筒式
4 31
2
4
1
3
2
a. 单筒式
b. 双筒式
1.蒸发器；2.吸收器；3.发生器；4.冷凝器
两种结构的特点
▪ 单筒型
1. 结构紧凑 2. 密封性好 3. 高度低 4. 制作复杂 5. 热应力大 6. 热损失大
▪ 双筒型
吸收式热泵是利用两种沸点不同的物质组成的溶液(通 常称为工质对或者二元溶液)的气液平衡特性来工作的。
结构简图
再生器的作用，则 是使制冷剂 (水)从 二元溶液中汽化， 使稀溶液变浓。
吸收器的作用，是 把制冷剂蒸汽输送 回二元溶液中去。 依靠溶液泵来提高 工质的压力。
2.1.2吸收式热泵的特点
优点： •吸收式热泵是一种以热为动力的制热方式，驱动它的 热量可以来自煤、气、油等燃料的燃烧，也可以利用 低温热能，如太阳能、地热等，特别是可以直接利用 工业生产中的余热或废热； •制热量非常大，通常制热能力可达每小时几百万千焦； •体系中除溶液泵外，无其它传动设备，耗电量很少。
第二类吸收式热泵（Type Ⅱ Absorption Heat Pump）或称为热变换器(升温型热泵)（Heat Transformer）则靠输入大量中温热能（通常是废热） 驱动系统运行，将其中一部分热能的温位提高，即吸 收过程放出的热量，产生少量的高温有用热能。 特点：提高能源品位。
废热
2. 按热泵所用工质对来分： 水-溴化锂热泵 氨-水热泵