第章吸收式热泵的工作原理
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第3章 吸收式热泵的工作原理
3.1 吸收式热泵概述 3.2 吸收式热泵的工质对 3.3 吸收式热泵的循环及其计算 3.4 溴化锂吸收式热泵机组 3.5 溴化锂吸收式热泵的安装调试与维护
3.1 吸收式热泵概述
3.1.1 吸收式热泵的工作过程 3.1.2 吸收式热泵的分类 3.1.3 吸收式热泵的热力系数
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3.1.1 吸收式热泵的工作过程
3.1.2 吸收式热泵的分类
吸收式热泵的种类繁多，可以按其工质对、 驱动热源及其利用方式、制热目的、溶液循环 流程以及机组结构等进行分类。 1．按工质对划分 （1）水-溴化锂热泵 水为制冷剂，溴化锂为 吸收剂。 （2）氨-水热泵 氨为制冷剂，水为吸收剂。
2．按驱动热源划分
（1）蒸汽型热泵 以蒸汽的潜热为驱动热源。
（2）热水型热泵 以热水的显热为驱动热源。 热水包括工业余、废热水、地热水或太阳能热 水。
（3）直燃型热泵 以燃料的燃烧热为驱动热源。 可分为燃油型、燃气型或多燃料型。
（4）余热型热泵 以工业余热为驱动热源。
（5）复合热源型热泵 如热水与直燃型复合、 热水与蒸汽型复合、蒸汽与直燃型复合等形式。
溴化锂吸收式热泵机组是由各种换热器，并 辅以屏蔽泵、真空阀门、管道、抽气装置、控制 装置等组合而成。按照各换热器的布置方式分为 单筒型、双筒型或三筒型结构。
单效溴化锂吸收式热泵机组由下列九个主要部 分构成：
蒸发器 借助制冷剂水的蒸发来从低温热源 吸收热量。 吸收器 吸收制冷剂蒸汽，保持蒸发压力恒 定，同时放出吸收热。
6．按机组结构划分
（1）单筒式 机组的主要热交换器布置在一个 筒体内。
（2）双筒式 机组的主要热交换器布置在二个 筒体内。
（3）三筒式 机组的主要热交换器布置在三个 筒体内。
（4）多筒式 机组的主要热交换器布置在多个 简体内。
(a)
(b)
(c)
(d)
图3—15 单筒型结构布置方式 1—蒸发器；2—吸收器；3—发生器；4—冷凝器
3．按驱动热源的利用方式划分
（1）单效热泵 驱动热源在机组内被直接利用 一次。
（2）双效热泵 驱动热源在机组内被直接和间 接地利用两次。
（3）多效热泵 驱动热源在机组内被直接和间 接地利用多次。
（4）多级热泵 驱动热源在多个压力不同的发 生器内依次被直接利用。
4．按制热目的划分
（1）第一类吸收式热泵 也称增热型热泵, 是 利用少量的高温热源热能，产生大量的中温有 用热能。即利用高温热能驱动, 把低温热源的 热能提高到中温，从而提高热能的利用效率。
1．溴化锂水溶液的物理性质 一般性质、溶解度、密度、质量定压热容、饱 和蒸气压 表面张力、粘度、热导率 2．溴化锂溶液的热力状态图 压力-温度(p-t)图 、比焓-浓度(h-ξ)图
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3.3 吸收式热泵的循环及其计算
3.3.1 吸收式热泵循环 3.3.2 单效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算 3.3.3 双效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
发生器 使稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓 缩。 冷凝器 使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热。 溶液热交换器 在稀溶液和浓溶液间进行热交换，提高机 组热效率。 液泵和制冷剂泵 输送溴化锂溶液和制冷剂水。 抽气装置 抽除影响吸收与冷凝效果的不凝性气体。 控制装置 有热量控制装置、液位控制装置等。 安全装置 确保安全运转所用的装置。
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3.2.1 工质对的选择
吸收式热泵中常用的工质对通常 是二组分溶液 。 1.工质对的种类 以水作为制冷剂 以醇作为制冷剂 以氨作为制冷剂 以氟利昂作为制冷剂
1.对工质对的要求 吸收式热泵对制冷剂的要求和压缩式热泵基本 相同。 对吸收剂则要求具有一些特别的性质（P73）。
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3.2.2 溴化锂水溶液的性质
第一 发生器
第一 热交换器
第二 发生器
第二 热交换器
吸 收 器
溶液泵
热水 （回水）
冷 凝 器 节流阀
热水 （供水）
蒸 发 器
冷剂泵
低温 热源
焓 质量分数 （%）
3.4 溴化锂吸收式热泵机组
3.4.1 单效溴化锂吸收式热泵机组的结构 3.4.2 双效溴化锂吸收式热泵机组的结构
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3.4.1 单效溴化锂吸收式热泵机组的结构
(a)
(b)
(c)
(d)
图3—17 双筒型结构布置方式 1—蒸发器；源自文库—吸收器；
3—发生器；4—冷凝器；5—热交换器
3.1.3 吸收式热泵的热力系数
Qh QaQc
Qg Qg
QaQ gQcTg T gT0TeT eT0cCO c P
3.2 吸收式热泵的工质对
3.2.1 工质对的选择 3.2.2 溴化锂水溶液的性质
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3.3.1 吸收式热泵循环
T
Tg
循环5—6—7—8—5为制
冷循环
Ta
Tc
循环1—2—3—4—1为动 力循环
T0
S
3.3.2 单效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
1．单效溴化锂吸收式热泵的理论循环
热水（供水）
冷凝器
蒸发器 10
发生器 溶 液 热 交 换 器
吸收器
热水（回水）
比焓（Kj/kg）
气态平衡辅助线 饱和液线
浓度（%）
2．热力计算 确定各循环节点参数 各设备的单位热负荷 各设备的热负荷 热力系数
3.3.3 双效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
1．双效溴化锂吸收式热泵的理论循环
双效(也称两效)吸收式热泵有两个发生器， 第一发生器中产生的制冷剂蒸汽，又用作第二发 生器的热源，因此，热力系数可明显提高。但是， 由于第一发生器中溶液的温度升高，其腐蚀性增 强；高、低压部分的压差增大，机组结构也比较 复杂。
5．按溶液循环流程划分
（1）串联式 溶液先进入高压发生器，再进入 低压发生器，然后流回吸收器。
（2）倒串联式 溶液先进入低压发生器，再进 入高压发生器，然后流回吸收器。
（3）并联式 溶液同时进入高压发生器和低压 发生器，然后流回吸收器。
（4）串并联式 溶液同时进入高压发生器和低 压发生器，流出高压发生器的溶液再进入低压 发生器，然后流回吸收器。
（2）第二类吸收式热泵 也称升温型热泵, 是 利用大量的中温热源热能产生少量的高温有用 热能。即利用中低温热能驱动, 用大量中温热 源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度 高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到 更高温的品位上，从而提高了热能的利用品位。
第二类吸收式热泵可利用中温的废热作驱 动。其特点是热泵循环中发生器的压力低于吸 收器的压力，冷凝器的压力低于蒸发器的压力。
3.1 吸收式热泵概述 3.2 吸收式热泵的工质对 3.3 吸收式热泵的循环及其计算 3.4 溴化锂吸收式热泵机组 3.5 溴化锂吸收式热泵的安装调试与维护
3.1 吸收式热泵概述
3.1.1 吸收式热泵的工作过程 3.1.2 吸收式热泵的分类 3.1.3 吸收式热泵的热力系数
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3.1.1 吸收式热泵的工作过程
3.1.2 吸收式热泵的分类
吸收式热泵的种类繁多，可以按其工质对、 驱动热源及其利用方式、制热目的、溶液循环 流程以及机组结构等进行分类。 1．按工质对划分 （1）水-溴化锂热泵 水为制冷剂，溴化锂为 吸收剂。 （2）氨-水热泵 氨为制冷剂，水为吸收剂。
2．按驱动热源划分
（1）蒸汽型热泵 以蒸汽的潜热为驱动热源。
（2）热水型热泵 以热水的显热为驱动热源。 热水包括工业余、废热水、地热水或太阳能热 水。
（3）直燃型热泵 以燃料的燃烧热为驱动热源。 可分为燃油型、燃气型或多燃料型。
（4）余热型热泵 以工业余热为驱动热源。
（5）复合热源型热泵 如热水与直燃型复合、 热水与蒸汽型复合、蒸汽与直燃型复合等形式。
溴化锂吸收式热泵机组是由各种换热器，并 辅以屏蔽泵、真空阀门、管道、抽气装置、控制 装置等组合而成。按照各换热器的布置方式分为 单筒型、双筒型或三筒型结构。
单效溴化锂吸收式热泵机组由下列九个主要部 分构成：
蒸发器 借助制冷剂水的蒸发来从低温热源 吸收热量。 吸收器 吸收制冷剂蒸汽，保持蒸发压力恒 定，同时放出吸收热。
6．按机组结构划分
（1）单筒式 机组的主要热交换器布置在一个 筒体内。
（2）双筒式 机组的主要热交换器布置在二个 筒体内。
（3）三筒式 机组的主要热交换器布置在三个 筒体内。
（4）多筒式 机组的主要热交换器布置在多个 简体内。
(a)
(b)
(c)
(d)
图3—15 单筒型结构布置方式 1—蒸发器；2—吸收器；3—发生器；4—冷凝器
3．按驱动热源的利用方式划分
（1）单效热泵 驱动热源在机组内被直接利用 一次。
（2）双效热泵 驱动热源在机组内被直接和间 接地利用两次。
（3）多效热泵 驱动热源在机组内被直接和间 接地利用多次。
（4）多级热泵 驱动热源在多个压力不同的发 生器内依次被直接利用。
4．按制热目的划分
（1）第一类吸收式热泵 也称增热型热泵, 是 利用少量的高温热源热能，产生大量的中温有 用热能。即利用高温热能驱动, 把低温热源的 热能提高到中温，从而提高热能的利用效率。
1．溴化锂水溶液的物理性质 一般性质、溶解度、密度、质量定压热容、饱 和蒸气压 表面张力、粘度、热导率 2．溴化锂溶液的热力状态图 压力-温度(p-t)图 、比焓-浓度(h-ξ)图
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3.3 吸收式热泵的循环及其计算
3.3.1 吸收式热泵循环 3.3.2 单效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算 3.3.3 双效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
发生器 使稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓 缩。 冷凝器 使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热。 溶液热交换器 在稀溶液和浓溶液间进行热交换，提高机 组热效率。 液泵和制冷剂泵 输送溴化锂溶液和制冷剂水。 抽气装置 抽除影响吸收与冷凝效果的不凝性气体。 控制装置 有热量控制装置、液位控制装置等。 安全装置 确保安全运转所用的装置。
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3.2.1 工质对的选择
吸收式热泵中常用的工质对通常 是二组分溶液 。 1.工质对的种类 以水作为制冷剂 以醇作为制冷剂 以氨作为制冷剂 以氟利昂作为制冷剂
1.对工质对的要求 吸收式热泵对制冷剂的要求和压缩式热泵基本 相同。 对吸收剂则要求具有一些特别的性质（P73）。
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3.2.2 溴化锂水溶液的性质
第一 发生器
第一 热交换器
第二 发生器
第二 热交换器
吸 收 器
溶液泵
热水 （回水）
冷 凝 器 节流阀
热水 （供水）
蒸 发 器
冷剂泵
低温 热源
焓 质量分数 （%）
3.4 溴化锂吸收式热泵机组
3.4.1 单效溴化锂吸收式热泵机组的结构 3.4.2 双效溴化锂吸收式热泵机组的结构
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3.4.1 单效溴化锂吸收式热泵机组的结构
(a)
(b)
(c)
(d)
图3—17 双筒型结构布置方式 1—蒸发器；源自文库—吸收器；
3—发生器；4—冷凝器；5—热交换器
3.1.3 吸收式热泵的热力系数
Qh QaQc
Qg Qg
QaQ gQcTg T gT0TeT eT0cCO c P
3.2 吸收式热泵的工质对
3.2.1 工质对的选择 3.2.2 溴化锂水溶液的性质
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3.3.1 吸收式热泵循环
T
Tg
循环5—6—7—8—5为制
冷循环
Ta
Tc
循环1—2—3—4—1为动 力循环
T0
S
3.3.2 单效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
1．单效溴化锂吸收式热泵的理论循环
热水（供水）
冷凝器
蒸发器 10
发生器 溶 液 热 交 换 器
吸收器
热水（回水）
比焓（Kj/kg）
气态平衡辅助线 饱和液线
浓度（%）
2．热力计算 确定各循环节点参数 各设备的单位热负荷 各设备的热负荷 热力系数
3.3.3 双效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算
1．双效溴化锂吸收式热泵的理论循环
双效(也称两效)吸收式热泵有两个发生器， 第一发生器中产生的制冷剂蒸汽，又用作第二发 生器的热源，因此，热力系数可明显提高。但是， 由于第一发生器中溶液的温度升高，其腐蚀性增 强；高、低压部分的压差增大，机组结构也比较 复杂。
5．按溶液循环流程划分
（1）串联式 溶液先进入高压发生器，再进入 低压发生器，然后流回吸收器。
（2）倒串联式 溶液先进入低压发生器，再进 入高压发生器，然后流回吸收器。
（3）并联式 溶液同时进入高压发生器和低压 发生器，然后流回吸收器。
（4）串并联式 溶液同时进入高压发生器和低 压发生器，流出高压发生器的溶液再进入低压 发生器，然后流回吸收器。
（2）第二类吸收式热泵 也称升温型热泵, 是 利用大量的中温热源热能产生少量的高温有用 热能。即利用中低温热能驱动, 用大量中温热 源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度 高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到 更高温的品位上，从而提高了热能的利用品位。
第二类吸收式热泵可利用中温的废热作驱 动。其特点是热泵循环中发生器的压力低于吸 收器的压力，冷凝器的压力低于蒸发器的压力。