吸收式制冷原理

对于二元溶液，总饱和蒸气压等于两组分的蒸
气压之和：
p
pA0 xA
pB0 xB
p
0 A
xA
pB0 (1
xA)
因为y A
yB
1（，xA
xB
1，）因此
气液相平衡
对于溴化锂水溶液，由于溴化锂的沸点比水高 得多，因此：
p0 LiBr
p0 H 2O
p
p0 H 2O H 2O
p 0 LiBr LiBr
第五章
溴化锂吸收式制冷循环
Absorption Refrigeration
前言
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。 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。
第二节
吸收式制冷机的 溶液热力学基础
二元溶液的质量分数
两种互相不起化学作用的物质组成的均匀混合 物称为二元溶液。
吸收式制冷工质对是一种二元溶液,其质量分数
w 是以溶液中溶质的质量百分数表示的。
溴化锂水溶液的质量百分数：
w mLiBr /(mH2O mLiBr ) 100 %
二元溶液的摩尔分数
吸收式制冷一般只能制取0℃以上的冷水，多用于空调系统。
压缩式与吸收式制冷的异同
不同点
压缩式制冷
❖工质不同
吸收式制冷
单组分或多组分工质 双组分工质对
溴化锂－水 氨－水
吸收剂 制冷剂
高沸点组分 低沸点组分
吸收剂
对吸收剂的要求：
1) 有强烈吸收制冷剂的能力； 2) 在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸 腾温度高得多； 3) 不应有爆炸、燃烧的危险，并对人体无毒害； 4) 对金属材料的腐蚀性小； 5) 价格低，易获得。
p0 H 2O H 2O
即气相中只有水蒸气。
混合现象
两种液体混合时容积和温度的变化
混合现象
混合热：每生成1kg混合物所需要加入或排出的热
量，称为混合物的混合热 。
目前吸收式制冷机多用二元溶 液，习惯上称低沸点组分为制冷剂， 高沸点组分为吸收剂。
基本原理
吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 (a)蒸气压缩式制冷循环；(b)吸收式制冷循环
基本原理
整个系统包括 两个回路：
制冷剂回路 溶液回路
吸收式制冷是利 用工质对的质量 分数变化，完成 制冷剂的循环， 因而被称为吸收 式制冷。
压缩式与吸收式制冷的异同
不同点
❖消耗的能量不同 蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。 ❖吸收制冷剂蒸气的方式不同 利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。 蒸气压缩式用压缩机A吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收 器内吸取制冷剂蒸气。 ❖将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同 蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则 是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。 ❖提供的冷源温度不同 蒸气压缩式制冷可以提供0℃以下的低温冷源，应用范围广泛；而
评价指标：吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，常
以热力系数 作为其经济性评价指标。
热力系数 是吸收式制冷机所制取的制冷量QO与消耗的热
量Qh之比：
＝Q0 / Qh
最大热力系数
因此，最大热力系数为：
逆卡诺 循环的 制冷系
数
卡诺循 环的热 效率
热力完善度
热力系数与最大热力系数之比，称为 热力完善度。
最大热力系数
可逆吸收式制冷循环
可逆吸收式制冷循环是卡 诺循环与逆卡诺循环构成的联 合循环。
吸收式制冷机与由热机直 接驱动的压缩式制冷机相比， 在对外界能量交换的关系上是 等效的。只要外界的温度条件 相同，二者的理想最大热力系 数是相同的。
压缩式制冷机的制冷系数 应乘以驱动压缩机的动力装置 的热效率后，才能与吸收式制 冷机的热力系数进行比较。
(2)溶液循环
发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器，吸收由蒸发 器产生的冷剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液输送至发生 器，重新加热，形成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压 缩式制冷循环中压缩机所起的作用。
压缩式与吸收式制冷的异同
共同点
高压制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝后，经节流元 件节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸 发器内汽化，实现制冷。
可供考虑使用的制冷剂--吸收剂溶液很多，按溶 液中含有的制冷剂种类区分，可分为水类、氨类、 乙醇类和氟里昂类。
吸收式制冷的特点
(1)可以利用各种热能（蒸气、废热、余 热、燃油、燃气等）驱动； (2)可以大量节约用电； (3)结构简单，运动部件少，安全可靠； (4)对环境和大气臭氧层无害。
热力系数
二元溶液的摩尔分数 是以溶液中溶质的摩尔 百分数表示的。
溴化锂水溶液的摩尔分数：
x nLiBr / nH2O nLiBr 100 %
气液相平衡
拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液任一组分 的蒸气分压等于其纯组分的饱和蒸气压乘以该组 分在液相中的摩尔分数。pA Nhomakorabeap
0 A
x
A
，
pB pB0 xB
基本原理
发生器和冷凝器（高 压侧）与蒸发器和吸 收器（低压侧）之间 的压差通过安装在相 应管道上的膨胀阀或 其它节流机构来保持。 在溴化锂吸收式制冷 机中，这一压差相当 小，一般只有6.5～ 8kPa，因而采用U型 管、节流短管或节流 小孔即可。
基本原理
发生器 generator 吸收式制冷机中，通 过加热析出制冷剂的 设备。
吸收器 absorber 吸收式制冷机中，通 过浓溶液吸收剂在其 中喷雾以吸收来自蒸 发器的制冷剂蒸气的 设备。
基本原理
综上所述，溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个 部分：
(1)制冷剂循环
发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水，经 U形管进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。这些过 程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产 生的过程完全相同；
我国在吸收制冷设计和制造方面处于国际先进水平， 出现了江苏双良，长沙远大，大连三洋等一系列著名品 牌。
第一节
吸收式制冷的基本原理
基本原理
制冷剂蒸发
吸收热量制冷
气体制冷剂回复到液体状态 （利用吸收方式）
基本原理
吸收式制冷利用溶液在一定条 件下能析出低沸点组分的蒸气，在 另一种条件下又能吸收低沸点组分 这一特性完成制冷循环。