制冷技术第四章 吸收式制冷循环

（4）溶液的p—ξ图
制 冷 原 理 与 装 置
湿蒸气状态C点 是由同压力的 饱和液状态点D 与饱和蒸气状 态E组合而成.
（5）溶液的h—ξ图
制 冷 原 理 与 装 置
一组液体定温线 若干组气体定温线
一组定压饱和气线
一组定压饱和液线
制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 原 理 与 装 置
在图中确定与饱和NH3-H2O溶液A 点对应的饱和蒸气点状态
1. 单效吸收式制冷系统示意图
10-5.swf
机组特征
制 冷 原 理 与 装 置


单效制冷机使用能源广泛， 可以采用各种工业余热， 废热，也可以采用地热、 太阳能等作为驱动热源， 在能源的综合利用和梯级 利用方面有着显著的优势。 而且具有负荷及热源自动 跟踪功能，确保机组处于 最佳运行状态。 单效制冷机的驱动热源为 低品位热源，其COP在 0.65-0.7. 如果业主具备 高品位的热源，应选择远 大直燃机或蒸汽双效制冷 机，其COP在1.31以上。
第四章 吸收式制冷循环
第一节
制 冷 原 理 与 装 置
பைடு நூலகம்
吸收式制冷方法
吸收式制冷目前在日本,中国和韩国得
到了较普遍的应用.随着我国西气东输 工程的实施和天然气的引进或开采,吸 收式制冷正在制冷空调中发挥重要作 用. 按充分利用余热的冷热电联产系统将 使得吸收式制冷必不可少; 广泛的燃气 供应, 以及夏季燃气低谷和用电高峰, 可以使得燃气直燃式吸收式空调得到 更广泛的应用.
制 冷 原 理 与 装 置
用途
工质对
驱动 热源
制 驱动热 冷 源的利用 方式 原 理 与 装 置 低温
热源
驱动热源在机组内被直接利用一次 单效 驱动热源在机组内被直接和间接地 双效 二次利用 多效 驱动热源在机组内被直接和间接地 多级发 多次利用 生 驱动热源在多个压力不同的发生器 内被多次直接利用 以水冷却散热或作为热泵的低温热 源 以空气冷却散热或作为热泵的低温 热源 以各类余热作为热泵的低温热源
1.工质对（二元溶液）： 两种可以相互吸收的液体形成的溶液。 2.吸收式制冷常用工质对： 溴化锂水溶液；氨水溶液 3. 工质对的要求：两种液体互溶性好， 且具有不同的沸点 低沸点液体：制冷剂——水、氨 高沸点液体：吸收剂 ——溴化锂、水
工质对的热质传递过程
制 冷 原 理 与 装 置 1、蒸发与冷凝过程
a qmf (qmf qmd ) r a
令 qmf qmd qmf qmd ( qmf qmd 1) r
a，则
a
r a
r
循环倍率a: 表示发生器中每产生1kg水蒸气需要 的溴化锂稀溶液的循环量 放气范围： ξ r- ξ a
三、双级与双效溴化锂吸收式循环
制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 原 理 与 装 置
a）单效冷水机组的循环流程 b）单效制冷循环 单效双筒蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程 1- 冷凝器 2- 发生器 3- 蒸发器 4- 溶液热交换器 5- 引射器 6- 吸收器 7- 溶液泵 8- 冷剂泵
制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 原 理 与 装 置
单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循 环流程的溶液回路包括下列过程：
制 冷 一、溴化锂水溶液的特性 原 1. 溴化锂具有强烈的吸水性； 理 2. 溴化锂水溶液具有很强的吸湿性； 与 3. 溴化锂与水的沸点相差很大； 装 4.溶液温度过低或浓度过高，均易发生结晶； 置
5.对金属具有较强的腐蚀性； 6.无毒，对人体无害。
二、单效溴化锂吸收式循环
制 冷 原 理 与 装 置
氨水溶液的p—t图，图中标出等质量分 数线簇，左侧的 0 线代表氨的特性， 1 线代表水的特性，并 右侧的 在右侧标出了氨的饱和温度 t’。
制 冷 原 理 与 装 置
溴化锂溶液的p—t图
制 冷 原 理 与 装 置
氨水溶液的p—t图
（3）溶液的t—ξ图
制 冷 原 理 与 装 置
湿蒸气状态C点 是由同温度的 饱和液状态点D 与饱和蒸气状 态E组合而成.
机组结构
单筒 多筒
筒体的布 置方式
卧式 立式
吸收式制冷的系统构成
制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 剂 回 路 蒸 汽 型
溶 液 回 路
驱 动 热 源 回 路
直 燃 型 热 水 型
冷 却 水 回 路
冷 水 回 路
抽 气 装 置
自 动 控 制 装 置
安 全 保 护 装 置
余 热 型
第四节
溴化锂吸收式制冷循环
分类依据、特点和应用
供应0C以下冷量 供应冷水 交替或同时供应冷水和热水 向低温热源吸热，供应热水或蒸 汽或向空间供热 采用NH3/H2O工质对 采用H2O/LiBr工质 以蒸汽的潜热为驱动热源 以燃料的燃烧热为驱动热源 以热水的显热为驱动热源 以工业和生活余热为驱动热源 以其它类型的热源为驱动热源， 如太阳能、地热能等
（1）稀溶液经溶液热交换器的加热升 温过程 （2）稀溶液在发生器中的发生过程 （3）浓溶液经溶液热交换器的冷却降 温过程 （4）浓溶液和稀溶液在进入吸收器之 前的混合过程 （5）混合溶液在吸收器中的吸收过程
制 单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组循 环流程的制冷剂回路包括下列过程： 冷 原 （1）冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程 理 与 装 置 （2）冷剂水在蒸发器中的蒸发过程
NLiBr /( NH O NLiBr ) 100%
2
3.
制 冷 原 理 与 装 置
溶液的相平衡
(1)气液相平衡
双组分的吸收式制冷工质对气液相平 衡状态方程式为
F p, T , 0
（2）溶液的p—t图
制 冷 原 理 与 装 置
溴化锂溶液的p—t图，图中标出等质量 分数线簇，左侧的 0 线代表水的特 性，并标出了水的饱和温度 t’。
冷凝压力低 工况特点 冷凝压力高 制冷工质 制 冷 剂 （ 氨 、 氟 里 昂 工质对：吸收剂-制冷剂 ） （溴化锂-水、水-氨）
在 压缩式 制冷循环中
制 冷 原 理 与 装 置
利用 压缩机 改变制冷剂蒸气压力
在 吸收和吸附式 制冷循环中
利用 液体吸收剂改变制冷剂蒸气压力
五、吸收式制冷热力学原理
第二节
制 冷 原 理 与 装 置
二元溶液的性质
单一组分工质

压缩式制冷循环

吸收式制冷循环
双组分工质对
1、溶液的质量分数
制 冷 原 理 与 装 置
溶液中某组分的质量百分数为
i
= Mi / (M 1 + M 2 + + M i + + M n) 100 %
双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶液, 其质量分数 是以溶液中溶质的质量百分数表 示的。 溴化锂溶液的质量分数为
因此吸收式制冷循环的热力系数ζ为:
制 冷 原 理 与 装 置
max
Tg TH Tg
Tc TH Tc
吸收式制冷循环的热力完善度β为:

max
六、经济技术分析
制 冷 原 理 与 装 置


优点：1.工质环保 2.结构简单，运动部件少，安全可靠 3.以热能为动力，节电效果明显 4.可以利用余热废热 缺点：1.价格无优势 2.耗能大，机组笨重 3.热力系数COP低于压缩式制冷循环 4.利用热能促进全球变暖
制 冷 原 理 与 装 置
根据热力学第一定律:
制 Q Q Q 0 g k 冷 原 制冷循环的热效率用热力系数ζ来表示: 理 与 Q0 装 Qg 置
根据热力学第二定律:
制 冷 原 理 与 装 置
Q0 Qg Qk Tc Tg TH
其中: TH-----高温热源的温度 Tc -----低温热源的温度 Tg -----外界环境的温度
制 冷 原 理 与 装 置
溴化锂溶液的液固相平衡图
第三节
制 冷 原 理 与 装 置
吸收式机组
吸收式机组是一种以热能为驱动 能源、以溴化锂溶液或氨水溶液等为 工质对的吸收式制冷或热泵装置。 1、溴化锂吸收式制冷循环
2、氨水吸收式制冷循环
吸收式机组的种类
分类方式 机组名称
制冷机组 冷水机组 冷热水机组 热泵机组 氨—水 溴化锂 蒸汽型 直燃型 热水型 余热型 其它型
在吸收过程中: 吸收剂浓溶液吸收制冷剂蒸汽变为稀 溶液，排放吸收热
在发生过程中: 吸收剂稀溶液受热析出制冷剂蒸汽,吸 收剂稀溶液变成浓溶液
四、吸收式与压缩式制冷方法的比较
制 冷 原 理 与 装 置
比较项目 压缩式 结 构 压缩机 耗能类型 机械能 吸收式 吸收器、液泵、发生器 热能（蒸汽、燃油、燃 气、废热、余热）
多级循环采用的是简单复迭方式， 为一典型的两级溴化锂吸收式制冷机 系统构成，与单效吸收式系统比具有 很多优点 多效循环是对于高温热源的热量 予以多次利用，使得系统COP有明显 的提高。

双效溴化锂吸收式循环
制 冷 原 理 与 装 置
1. 双效型吸收式制冷系统示意图
制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 原 理 与 装 置
2
MLiBr /MH O MLiBr 100%
2、溶液的摩尔分数
制 冷 原 理 与 装 置
溶液中某一组分的摩尔分数为
i Ni /N1 N2 Nn 100%
ni M i / M
双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶 液，其摩尔分数 是以溶液中溶质的摩尔百 分数表示的。 溴化锂溶液的摩尔分数为
在吸收和吸附式制冷循环中，制冷剂的蒸发 或冷凝过程是在 恒定的 蒸发温度或冷凝温度下 进行的。
在蒸发过程中: 制冷剂吸收蒸发潜热，由液体蒸发成气体
在冷凝过程中: 制冷剂排放冷凝潜热，由蒸气冷凝成液体
2、吸收与发生过程
制 冷 原 理 与 装 置
在吸收式制冷循环中，制冷剂 蒸气的吸收或发生过程是在 恒定的 压力下进行的
制 冷 原 理 与 装 置
在图中确定与饱和LiBr-H2O溶液A 点对应的水蒸气点状态
制 冷 原 理 与 装 置
二元溶液的混合、加压和节流
3、液固相平衡
制 冷 原 理 与 装 置
在一定的温度下, 溶质在溶剂中 的溶解量是有限的。这时的溶液称为 饱和溶液, 这时的温度称为 结晶温度。 图2-134为溴化锂溶液的液固相平衡图。 等质量分数线簇右下方的一条曲线就 是溶液的结晶曲线。
制 冷 原 理 与 装 置
2．单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机 组的主要部件和结构型式
主要部件 热 源 回 路 冷 却 水 回 路
冷 水 回 路
冷 剂 水 回 路
溶 液 回 路
制 冷 原 理 与 装 置
结构型式
单 筒 类 型
双 筒 类 型
三 筒 类 型
制 冷 原 理 与 装 置
单筒单效蒸汽型溴化锂冷水机组 1－冷凝器 2－发生器 3－蒸发器 4－吸收器 5－溶液热交换器 6－溶液泵I 7－冷剂泵 8－溶液泵II
制 冷 1.组成设备：蒸发器、冷凝器、吸收器、 原 发生器、溶液泵、节流阀。 理 ①吸收器：吸收制冷剂蒸汽 与 ②发生器：加热、释放制冷剂 ③溶液热交换器：内部能量利用，提高效率 装 置 ④溶液泵：加压作用
2.循环 ：制冷剂循环
溶液循环：相当于压缩机的作用
二、吸收式制冷系统组成
三、工质对
制 冷 原 理 与 装 置
3、单效溴化锂系统的抽气装置 制 冷 原 理 与 装 置
制 冷 原 理 与 装 置
4、单效溴化锂系统的防结晶装置
5、单效溴化锂系统的动力装置
6、工作过程在h-ξ图上的表示
制 冷 原 理 与 装 置
循环倍率与放气范围
制 冷 原 理 与 装 置

设送往发生器的稀溶液的流量为qmf,浓度为 ξa,产生qmd的冷剂水蒸气,余下的浓溶液流量为 qmf-qmd,浓度为ξr,离开发生器。
一、吸收式制冷原理
制 冷 原 理 与 装 置
1. 属于液体气化制冷方法：制 冷剂气化吸热达到对外制冷 的目的 2. 制冷剂在吸收剂中不同温度 下具有不同溶解度
3.吸收式制冷的系统及工作过程
制 冷 原 理 与 装 置
制冷剂蒸发
吸收热量制冷
气体制冷剂回复液体状态
利用吸收方式
吸收式制冷的工作过程
制 冷 原 理 与 装 置
水 空气 余热
制 冷 原 理 与 装 置
第一类热泵
低温热源 的利用 方式 第二类热泵 多级吸收
向低温热源吸热，输出热的温 度低于驱动热源 向低温热源吸热，输出热的温 度高于驱动热源 吸收剂在多个压力不同的吸收 器内吸收制冷剂，制冷 机组有多个蒸发温度或热泵机 组有多个输出热温度 机组的主要热交换器布置在一 个筒体内 机组的主要热交换器布置在多 个筒体内 主要筒体的轴线按水平布置 主要筒体的轴线按垂直布置