作业：氨水吸收式制冷机

氨水吸收式制冷机的计算

姓名：李泓坤学号：201230110353 专业：制冷及低温工程

计算：设有带精馏装置的单级低温氨吸收式制冷机，试进行热计算。该制冷机的参数如下：制冷量Q E=1000,000kcal/h；蒸发温度t E=-34℃；冷却水温=23℃；加热蒸汽压=3kgf/cm2G.

1.循环的确定

本计算题中以实际循环为准，及其中考虑了不完全精馏和吸收；

装置和配管内有压力损失；以及有不完全热交换等因素。因此确定循环的各点时，假定与理想循环有一定的偏离。

引入的假定如下：

精馏后蒸气浓度ξ=0.998

实际蒸发温度t EA=t E=-34℃

实际蒸发压力PEA=pE-0.05=0.95kgf/xm2abs

式中 P E——对应于温度t E时的氨的饱和压力。

设冷却水并联流过冷凝器和吸收器。冷凝器，吸收器的状态如下：冷凝温度t C=30.4℃；冷凝压力P C=12kgf；过冷温度t u=27℃；吸收器溶液出口温度t Aa=30℃；

求ξr处的点4的溶液出温度为t AE=t Aa+9=39℃

溶液出口（浓溶液）浓度ξr=0.23kg/kg

而发生器中的状态如下：

加热蒸汽的饱和温度t D=143℃

发生器溶液出口温度t KE=t D-6=137℃

由上述等参数可求得溶液出口（稀溶液）浓度为ξa=0.18.

以上述为基础，可绘出如图1所示的循环图。表1中绘出了循环各点的压力、浓度、温度和焓值。

图1 h-ξ图上表示的循环

表1图1中工作过程的状态值

浓度差Δξ=ξr-ξa=0.05

精馏后的浓度假定如下：

=0.998（0.2%的水分）

ξ

Ra，

因此，溶液循环比a按下式计算：

a=ξ

Ra，

−ξ

a

ξ

r

−ξ

a

=16.3kg/kg

表1 图1中工作过程的状态值

2.换热设备的热计算

（1）冷凝器的热负荷

精馏后蒸气的焓值：

P C=12kgf/cm2abs

=0.998kcal/kg

ξ

Ra，

由此从图中求得E，并可差得：

=404kcal/kg

h

Ra，

过冷温度t u=27℃，由此可从图上求得点2a，并查得h u=113

因而过冷器的冷负荷计算如下：

−h u=291kcal/kg

q c=h

Ra，

（2）蒸发器的热负荷

蒸发蒸气在tE=-34℃下进入过冷器，若过热至tg=20℃。即图中，点7的蒸气被加热至过热点g’。可将这部分氨蒸气看成是单纯的组份，因为蒸气的焓值可由氨的莫里尔图求得。但使用时应注意，h-ξ图焓的零点与莫里尔图焓的零点并不一致。h-ξ图中的零点在莫里尔图中为16.5kcal/kg。因此，将莫里尔图中读得的数值，通过下式换算成h-ξ中的数值：

，=390.5−16.5=374kcal/kg

h

7

h g，=419−16.5=402.5kcal/kg

若将蒸发器与过冷器作为一体考虑，则制冷效果q EN表示如下：

q EN =h g ，

−h u =402.5−113=289.5kcal/kg

（3）过冷器

蒸发温度愈低，设置过冷器愈有效。过冷器中的热交换量q N 表示如下：

q N =h g ，

−h 7，

=402.5−374=28.5kcal/kg

氨液被过冷到t f 。该点的焓h f 求法如下：

h f =h u −q N =113−28.5kcal/kg

从h-ξ图中读出相应于h f 点（2b ）的温度，t f =1℃ 无过冷器时的制冷效果q E 用下式计算：

q E =h 7，−h u =374−113=261kcal/kg

因此使用过冷器后的效果（q N /q E ）表示如下：

q N q E =28.5

261

=0.109 (4)分凝器

从发生器加热面上发生的蒸气，和沸腾的浓溶液近似平衡，状态点用1’来表示，浓度ξKA ，=0.83。在分凝器和精馏段中，蒸气精馏至ξRa ，

=0.998.回流理论比R th 由式求得：

R th =

ξRa ，

−ξKA ，

ξKA ，−ξr

=99.8−8383−23

=0.28kg/kg R =0.280.83=0.34kg/kg ⁄

理论分凝热q Rth 由下式：

q Rth =h KA ，−h Ra ，+R th (h KA ，

−h KA )

=484−404+0.28(484−110)=185kcal/kg

(5) 热交换器

若h 为点1和点4b 的焓值，则为了将浓溶液从点4b 加热到沸腾温度t KA =125℃。所需的热量如下：

由于稀溶液和浓溶液热交换，稀溶液由点6冷却到点5.其热交换量为

这里假定点5a 的温度为48℃。

根据上述假定，浓溶液侧温度上升，虽是微小的数值，但引起部分闪发。闪发成蒸气的热量为：

因而，发生器的热负荷可减少上述数值。 （6）发生器

h Ke ≈h KA ,而h Ke 和h KA 分别表示点6和点1的焓值，则h K 为

h K =125−16.3×(125−110)=−120kcal/kg

在上述的h K 中考虑到前述的（q H -q ’）影响，可得到发生器中的加热量q Gp 。其中h Ra ’是点E 的焓值。

q Gp =h Ra ’−h K −(q H −q’)+q Ra =404+120−3+207

=728kcal/kg

（7）吸收器

吸收器中的浓溶液出口温度，不等于热交换器的进口温度，吸收热 q A 可按照取值：