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：
q A=h g’−h Ae+a(h Ae−h Aa)=402−31+16.3×(31−9)
=730kcal/kg
（8）溶液泵
泵用于抽送浓度为0.23，温度为30℃的氨水溶液，并将其压力由0.95kgf/cm2abs升高到12kgf/cm2abs。

泵驱动功率的热当量q p如下：
q p=vaA（P c−qP E）
式中 v——比容
P c——发生器压力
P A——吸收器压力
q p=vaA(P c−qP E)=
1
910
×16.3×
1
427
×(120000−9500)
=4.6kcal/kg
由此可知，与泵功率相当的热量不超过加热量的0.63%。

（9）热平衡
装置的热平衡计算如下：
（10）热力系数ε
ε=289
728
=0.397
吸收式制冷机的设计，根据给定的参数，先在h-ξ图上画出循环吸收和精馏过程图，并以此为基础，从热平衡、质平衡和氨平衡出发，求得一定制冷量时所需的冷剂循环量，溶液循环量、分凝器的回流量及各热设备的换热量。

氨水吸收式制冷机的热效率并不高，一般都是用在工业存在废热的场所。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。