氨吸收式制冷机.

第六章氨吸收式制冷机

教学目的、要求：

1．了解吸收式制冷机与单级蒸汽压缩式制冷机的制冷循环的区别；

2．了解氨水溶液的性质；

3．掌握氨吸收式制冷循环的原理、流程和特点。

教学重点及难点：

氨吸收式制冷循环的原理、流程和特点。

课时安排：4学时

授课方式：本章的教学方法与手段是以讲授为主，课堂讨论和提问相结合。利用多媒体课件辅助课堂教学。

教学基本内容：

第一节概述

氨水吸收式制冷机与压缩式制冷机不同之处是：（1）消耗热能进行补偿。（2）利用吸收器、液泵、发生器、节流阀将低压蒸气变为高压蒸气（如压缩机）。

制冷工质为二元溶液，低沸点组分为制冷剂（氨），高沸点组分为吸收剂（水）。吸收器能强烈吸收氨蒸气，发生器能析出氨气。

对吸收剂的要求（1）～（5）

第二节氨水溶液的性质

6．2．1氨在水中的溶解

质量分数：ξ=0～1氨的质量/溶液总质量

6．2．2氨对有色金属的腐蚀作用

对有色金属有腐蚀作用，不能用铜及铜合金材料。

6．2．3密度、比热容、导热率、粘度及表面张力

①密度：ρ=1-0.35ξ随ξ↑，ρ↓。

②比热容：随ξ↑，c↑。

③导热率：随ξ↑，λ↓。

①粘度：先随ξ↑，μ↑；后随ξ↑，μ↓。

②表面张力：随ξ↑，表面张力↓。

第三节单级氨水吸收式制冷机循环过程及其在h-ξ图上的表示

6．3．1系统中的压力和温度

系统由低压侧和高压侧组成。

低压侧：蒸发器（P0，t0）和吸收器（P0/）P0/

高压侧：冷凝器（P k，t k）和发生器（P k/）P k/ >P k

讨论时忽略上述压差。吸收器和冷凝器的温度由冷却水温决定，发生器的温度由加热介质温度决定。

6．3．2单级氨水吸收式制冷机的循环过程

设精馏塔提高氨蒸气的浓度。含提馏段、精馏段、发生器、回流冷凝器。

流程图：1a(ξ/r,f) 过冷Pk→发生器得蒸气3//→提馏段1//(ξd//,1+R)→精馏段

和回流冷凝器得①高浓度氨蒸气(ξ

Ra //,1)5//→冷凝器冷凝液体P

k

6→节流阀节

流7P

→蒸发器8

②稀溶液（ξa/，f-1）2→溶液热交换器降温P

k

2a→节流阀节

流3P

→吸收器(ξ/r,f)

4→液泵升压P

k

过冷4a→溶液热交换器加热1a

6．3．3循环过程在h-ξ图上的表示

说明

1）溶液的蒸发和冷凝在定压下进行，但不是定温，因为在冷凝时随着溶液中低沸点组分的增多，溶液的饱和温度降低；在蒸发时随着溶液中低沸点组分的减少，溶液的饱和温度提高。湿蒸气的干度越大，蒸发温度越高。

2）溶液热交换器：提高进入发生器的浓溶液（流量f）的温度，减少加热蒸气的消耗量；降低进入吸收器的稀溶液（流量f-1）的温度，减少冷却水的消耗量。

3）气-液热交换器：用蒸发器的湿蒸气使冷凝器液体过冷。但增加了吸收器的冷却水量。

4）系统制取的最低温度与加热热源的温度和冷却水温度有关。t

≧-25℃。

第四节氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机的性能比较

6．4．1性能比较

蒸气压缩式制冷机消耗功；吸收式制冷机消耗热量，其热力系数低于前者。存在更多的不可逆过程。

吸收式制冷机在较低温下运行费用较低。

6．4．2氨水吸收式制冷机的特点

第五节吸收-扩散式制冷机

6．5．1概述

家用或医疗用冰箱采用三组分循环工质的吸收式制冷机，制冷量0.1kW，冰箱容积为25升～250升。

特点：

1）制冷剂为NH

3

，吸收剂为氨水，氢气为平衡气体。

2）无溶液泵，流动靠密度差（对发生器加热），高度差（发生器与吸收器），管路倾斜（冷凝器、蒸发器）。

3）无膨胀阀，蒸发器与冷凝器液体压力相同，为了使蒸发器中的氨液蒸发，通入氢气吸收溶液中的氨。

6．5．2工作过程

（1）氨水溶液的循环

贮液器的浓溶液→溶液热交换器→发生器→①氨蒸气→精馏器分离水→冷凝器

②稀溶液→发生器外套→溶液热交

换器内管→吸收器（稀溶液）（2）氨、氢气循环

发生器的氨蒸气→精馏器分离水→冷凝器(液氨)→蒸发器(与氢气混和，氨蒸发)

→下部气体热交换器(H

2、NH

3

混合气)→贮液器(上行)→吸收器

①NH

3

被吸收成浓溶液→返回贮液器

②H

2

上行→下部气体热交换器（另管降温）→蒸发器

设计要点

1）合理设计结构

2）加热器加热量适中：过多使蒸气中水分增多；过少使氨蒸气量少。

3）蒸发器与气体热交换器可设计为双管结构

4）强化吸收器的散热效果。

电加热吸收式冰箱热力系数低0.2～0.4，但可利用其它能源，如太阳能。

思考题：

1．氨吸收式制冷机的系统图，组成系统的设备名称，h-ξ图。

2．氨水吸收-扩散式制冷机中工质的流动及蒸发器中液氨能在低温下沸腾的原因。

课后小结：

本章讲述了氨水溶液的性质；氨吸收式制冷循环的原理、流程和特点。