溴化锂吸收式制冷机的工作原理及设计计算

溴化锂吸收式制冷机的工作原理是：

令狐采学

冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在再生器内，外部高温水加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽，进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。该系统由两组再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵及热回收器组成，并且依靠热源水、冷水的串联将这两组系统有机地结合在一起，通过对高温侧、低温侧溶液循环量和制冷量的最佳分配，实现温度、压力、浓度等参数在两个循环之间的优化配置，并且最大限度的利用热源水的热量，使热水温度可降到66℃。以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。

溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于空调系统。

溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水

蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。

工作原理与循环

溶液的蒸气压力是对平衡状态而言的。如果蒸气压力为

0.85kPa的溴化锂溶液与具有1kPa压力（7℃）的水蒸气接触，蒸气和液体不处于平衡状态，此时溶液具有吸收水蒸气的能力，直到水蒸气的压力降低到稍高于0.85kPa（例如：

0.87kPa）为止。

图1 吸收制冷的原理

0.87kPa和0.85kPa之间的压差用于克服连接管道中的流动阻力以及由于过程偏离平衡状态而产生的压差，如图1所示。水

在5℃下蒸发时，就可能从较高温度的被冷却介质中吸收气化潜热，使被冷却介质冷却。

为了使水在低压下不断气化，并使所产生的蒸气不断地被吸收，从而保证吸收过程的不断进行，供吸收用的溶液的浓度必须大于吸收终了的溶液的浓度。为此，除了必须不断地供给蒸发器纯水外，还必须不断地供给新的浓溶液，如图1所示。显然，这样做是不经济的。

图2 单效溴化锂吸收式制冷机系统图3 双筒溴化锂吸收式制冷机的系统

1-冷凝器；2-发生器；3-蒸发器；4-吸收器；5-热交换器；6-U型管；

7-防晶管；8-抽气装置；9-蒸发器泵；10-吸收器泵；11-发生

器泵；12-三通阀

实际上采用对稀溶液加热的方法，使之沸腾，从而获得蒸馏水供不断蒸发使用，如图2所示。系统由发生器、冷凝器、蒸发器、节流阀、泵和溶液热交换器等组成。稀溶液在加热以前用泵将压力升高，使沸腾所产生的蒸气能够在常温下冷凝。例如，冷却水温度为35℃时，考虑到热交换器中所允许的传热温差，冷凝有可能在40℃左右发生，因此发生器内的压力必须是7.37kPa或更高一些（考虑到管道阻力等因素）。

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。

离开发生器的浓溶液的温度较高，而离开吸收器的稀溶液的温度却相当低。浓溶液在未被冷却到与吸收器压力相对应的温度前不可能吸收水蒸气，而稀溶液又必须加热到和发生器压力相对应的饱和温度才开始沸腾，因此通过一台溶液热交换器，使浓溶液和稀溶液在各自进入吸收器和发生器之前彼此进行热量交换，使稀溶液温度升高，浓溶液温度下降。

由于水蒸气的比容非常大，为避免流动时产生过大的压降，需要很粗的管道，为避免这一点，往往将冷凝器和发生器做在一

个容器内，将吸收器和蒸发器做在另一个容器内，如图3所示。也可以将这四个主要设备置于一个壳体内，高压侧和低压侧之间用隔板隔开，如图4所示。图4 单筒溴化锂吸收式制冷机的系统

1－冷凝器；2－发生器；3－蒸发器；4－吸收器；

5－热交换器；6、7、8－泵；9－U型管

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)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；

(2)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。

工作过程在图上的表示

溴化锂吸收式制冷机的理想工作过程可以用图表示，见图5。理想过程是指工质在流动过程中没有任何阻力损失，各设备与周围空气不发生热量交换，发生终了和吸收终了的溶液均达到平衡状态。

图5 溴化锂吸收式制冷机工作过程在图上的表示

(1)发生过程

点2表示吸收器的饱和稀溶液状态，其浓度为，压力为

，温度为，经过发生器泵，压力升高到，然后送往溶液热交换器，在等压条件下温度由升高至，浓度不变，再进入发生器，被发生器传热管内的工作蒸气加热，温度由升高到压力下的饱和温度，并开始在等压下沸腾，溶液中的水分不断蒸发，浓度逐渐增大，温度也逐渐升高，发生过程终了时溶液的浓度达到，温度达到，用点4表示。2-7表示稀溶液在溶液热交换器中的升温过程，7-5-4表示稀溶液在发生器中的加热和发生过程，所产生的水蒸气状态用开始发生时的状态（点4' ）和发生终了时的状态（点3' ）的平均状态点3' 表示，由于产生的是纯水蒸气，故状态位于的纵坐标轴上。

(2)冷凝过程