吸收式热泵

445
2940 265 607 3103
0
0 58 0 0
约1
1 15.5 1 1
原理
2 3
结构
3′≈4′≈5′
4
5
浓溶液
稀溶液 浓溶液 稀溶液 浓溶液
发生器溶液出口
发生中 吸收器中 热交换器出口 热交换器出口
94
85 52 71 60
70
70 7 － －
349
332 297 312 298
62
58 62 58 62
结构
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
制冷剂液体先从蒸发器的喷淋装置喷淋到传热管上，
概述
吸收了传热管内流动的热源水(工厂排出的废热水)的热量
而蒸发成低温冷剂蒸汽进入吸收器，低温冷剂蒸汽在吸收
原理
器内被溴化锂浓溶液喷淋吸收，成为稀溶液，在吸收过程
中放出热量加热应用水，此应用水进入冷凝器。
稀溶液由泵输送到发生器内，受到外界高温热源的加
原理
结构
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
循环图的绘制 ：
概述
１)在已知输送给用户的热水出口温度的基础上，加上适当的温 差（冷凝温度与热水出口温度的差值,△Tem）即得冷凝温度Tc， 与冷凝温度相对应的水的饱和蒸汽压力即为冷凝压力Pc ２)从低温热源水出口温度中，减去适当的温度差(低温热源水出
原理
原理
结构
设计
性能
参数计算 1、用户需要热量 已知热水流量Vw=100m3/h=27.8kg/s(取水的密
原理
度1000kg/m3)，进吸收器的水温Twai=32℃，出冷凝器温度 Twco=41.5℃，设水的比热容为Cpw=4.2kj/(kg.℃)，则热量 为
结构
热，产生高压冷剂蒸汽，同时溴化锂溶液浓度提高，成为
浓溶液，经换热器放热进入吸收器。高压冷剂蒸汽进入冷
凝器凝结放热成冷剂水，同时此放热进一步加热应用水。
设计
溴化锂吸收式一类热泵的性能系数大约在1.5~1.7之间。其
可以利用15~40℃的废热源，将20~50℃的应用水加热到
性能
50~90℃的热水供用。
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
溴化锂吸
概述
收式二类热泵
的循环正好与
原理
溴化锂吸收一
类热泵的机内
循环相反，能
结构
有效地利用热
水或蒸汽在吸
收器内产生的
设计
热量，不需要
外界提供高温
性能
热源，其循环 图：
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 概述
溴化锂溶液先流入发生器，收到发生器管内外界提供的 废热蒸汽(热水)的加热，产生低压冷剂蒸汽，溴化锂溶液浓 度提高，成为浓溶液，由泵打入到吸收器。产生的冷剂蒸汽
溴化锂吸收式热泵
基础知识
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
溴化锂吸收式热泵是利用水的蒸发、冷凝，以及溴化
概述
锂水溶液吸收及解析水蒸气的循环过程中产生的传热作用。
其主要组成部件有蒸发器、吸收器、冷凝器及发生器。为
原理
进一步提高效率，在发生器和吸收器之间放置了溶液热交
换器。根据这些主要设备的组合情况不同，可分为一类吸
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
设计简例 ：
概述
设某用户需要温度为41.5℃的热水100m3/h，热水经用户后
温度降为32℃；低温热原水进蒸发器温度为 13℃，在其中降
原理
温5℃，出蒸发器温度为8℃；驱动热源采用2.0atm的蒸气。 1、基本工作参数的确定
结构
假定不考虑△ ξ A，△ ξ G的影响，其基本参数如下：
性能
４）在溴化锂溶液的h- ξ图上，找出等压曲线pe和等温曲线T2的
交点，该点的横坐标即为稀溶液浓度ξ 1
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 概述
5)确定适当的浓溶液与稀溶液之间的浓度差，由ξ 1加上浓度差， 则可得浓溶液的浓度ξ 2 6)等浓度线ξ 2与等压线pc的交点，从此点作等温线，可查发生器 出口浓溶液温度T4 ７)求等浓度线ξ 2与等压线pe交点，检查该点适当远离结晶线。
孔板或者开节流小孔，工质的流动组力为液封
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 安全装置 ： 概述
机组压力过高导致破裂，防止电动机绕组过流烧毁，保证直燃式机组的 燃烧安全等，相关的检测点及检测内容如下：
溴化锂吸收式热泵的安全装置主要用于防止工质水冻结、溶液结晶、
原理
１）蒸发器 工质水温度与流量，防止水冻结。 ２）高压发生器 溶液温度、压力和液位，防止出现溶液结晶。 ３）低压发生器 熔晶管处温度，防止出现溶液结晶。 ４）吸收器和冷凝器 待加热水温度和流量，防止溶液结晶。 ５）屏蔽泵 液囊液位，防止屏蔽泵吸空；电动机电流或绕组温度，防止 过流使绕组烧毁。 ６）直燃机组燃烧部分 火焰情况，确保安全点火及熄火自动保护；燃
1)Ｕ形管节流装置 将冷凝器和蒸发器的连接水管做成Ｕ形
原理
管，为防止低负荷工质水减少时发生传统现象(蒸汽未经过冷凝 直接进入蒸发器)U形管蒸发器一侧的U形管弯头部分的长度H，
必须大小按下式求得的值
结构
H=最大负荷时的压力差(mH2O)+ 余量(0.1~0.3mH2O) 2) 孔板节流装置 在连接冷凝器和蒸发器的工质水管中，装设
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 概述
由于溴化锂溶液的特殊性质，在利用废热蒸汽时，并 不是所有60~100℃范围内的蒸汽或热水都能输出100~150℃ 的热水或蒸汽的，它与冷却水的温度有关，更重要的与溴
原理
化锂溶液的浓度有关(浓度太高容易结晶)，也与溴化锂溶 液的放气范围有关。放气范围小，溶液循环量大，热效率
用途
冷水缺水保护，水量低于给定值一半时断开 冷剂水防冻，一般低于３℃时断开 防止溶液结晶 防止冷剂泵气蚀 防止高压发生器（特别是直燃机组中的高压发生器）中液位变换 防止高压发生器高温、高压 待加热水断水保护，一般水量低于给定值的７５％时断开 防止停机时结晶 保护屏蔽泵 保护溶液泵 防止溶液结晶及高温 结晶后自动熔晶 防止压力异常时筒体破裂 防止燃烧不充分积热回收装置部分故障，用于直燃机组 安全点火装置，燃气压力保护系统，熄火自动保护系统，风压过低 自动保护系统，燃烧机过流自动保护
14.5
15.5 14.5 15.5 14.5
设计
6 7 8
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
设计简例 ：
概述
主要部件的传热量 假定机组处于稳定工作状态，设循环工质的质量流量为 D=1kg/s，且已知溶液循环倍率为a=15.5，计算如下： 1、蒸发器吸热量QE QE=D(h1′-h3)=2332(kw) 2、冷凝器放热量QC QC=D(h4′-h3)=2496(kw) 3、吸收器放热量QA QA=D(h1′+(a-1)h8-ah2)=3162(kw) 4、发生器耗热量QG G=D((a-1)h4+ h4′-ah7）=3328(kw) 5、溶液热交换器的环热量QH QH=(h4- h8)(a-1)D=(h7h2)aD=731(kw) 6、机组热平衡分析 入机组的能量=QE+QG=5660(kw) 出机组的能量=QC+QA=5658(kw) 入、出机组的能量基本平衡，可以认为前面计算机基本正确。 7、热力系数 ∫=(QA+QC)/QG=5658/3327=1.7
结构
低，反之亦然。
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 主要部件： 概述
1）蒸发器 借助于工质的蒸发来从低温热源吸热 2）吸收器 吸收工质蒸汽，放出吸收热
原理
3）发生器 使稀溶液沸腾产生工质蒸汽，稀溶液同时被浓缩 4）冷凝器 使发生器产生的工质蒸汽凝结放出热量 5）溶液热交换器 在稀溶液和浓溶液之间进行热交换
原理
在冷凝器中被冷却成冷剂液体，由泵打入到蒸发器，蒸发器 内冷剂液体通过喷淋装置，吸收了传热管内外界提供的废热 蒸汽(热水)的热量蒸发成高压冷剂蒸汽进入吸收器，该冷剂
结构
蒸汽被溴化锂浓溶液吸收，成为溴化锂稀溶液，同时产生吸 收热，加热了应用热水。溴化锂吸收式二类热泵的性能系数
设计
在0.4~0.6之间。由于溴化锂吸收式二类热泵用的是60~100℃ 的废热，冷却水在10~40℃时，输出的热水或蒸汽的温度可 在100~150℃，因此节能效果十分明显。
结构
6）溶液泵 将稀溶液送往发生器 7）工质泵 将工质加压喷淋在蒸发器管子上
设计
8）抽气装置 抽出不凝性气体 9）制热量控制装置 根据用户的需热量控制热泵的制热量 10）安全装置 确保热泵安全运转所需要的装置
性能
此外，对于直燃式机组还有燃烧装置等
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 节流部件 ： 概述
节流板和Ｕ形管(也有成Ｊ形管)
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 概述
溴化锂吸收式 一类热泵循环同溴 化锂吸收式制冷机 循环相同，只是制 冷机获得冷量，吸 收式热泵获得热量。 该热泵可以从不容 易利用的低温热源 中取得热量制备热 水(一般最高90℃)。 另外溴化锂吸收式 一类热泵也可以在 夏季供冷，冬季供 热。 其循环流程 图：
原理
口温度与蒸发温度的差值,△Tem)即得蒸发温度Te，与蒸发温度
结构
相对应的水的饱和蒸汽压力即为蒸发压力Pe ３)选定适当的吸收器和冷凝器的热负荷比值QA/QC，并求得被
加热水出吸收器的温度。在此温度上，加上适当的传热温差，
设计
即得吸收器出口溶液温度T2(但应考虑吸收器出口实际循环中溶 液浓度与理论浓度的偏差对传热温差值的影响)
结构
设计
气压力，确保燃气管道安全、燃烧安全（如压力过低时防止回火），防
止燃烧波动过大；烟气温度，确保燃烧及烟气热量回收部分工作正常；
风压及燃烧器风机电流，确保空气供应部分工作正常。
性能
７）机组内的真空度 确保机组的密封性
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 安全装置 ： 概述
名称
冷水流量控制器 冷剂水低温控制器 冷剂水高位控制器
收式热泵和二类吸收式热泵。
结构
一类吸收式热泵，是以消耗高温热源作为代价，通过
向系统输入高温热能(蒸汽、燃料)，将低位热源(废热)的热
能，提高其温度以中温形式供给用户。
设计
二类吸收式热泵，是在不供给其它高温热源的条件下
靠输入的中温热能(废热)驱动系统运行，将其中一部分热能
性能
品位提高，成为高温热水或蒸汽送至用户，另一部份则排 放至环境。
原理
结构
一般里结晶线5～6℃即可。若无这一裕量，则要进行浓溶液与 稀溶液的混合 ８)考虑到循环的实际特性与上述描述有一定的差异，通常需要
进行修正，如吸收器出口与发生器出口处溶液的实际浓度与ξ 1 及ξ 2的差异(设实际循环吸收器出口出溶液浓度为ξ 1a， ξ 1- ξ 1a ＝△ ξ A；实际循环发生器出口溶液浓度为ξ 2a，ξ 2a－ ξ 2＝△ ξ G)。因此需要重新求取修正后的发生器出口温度T4a与吸收器出 口温度T2a，并校核在吸收器被加水出口温度上的传热温差值应 部小于(T2－T2a)）。在T4a上加以适当的传热温差，即得驱动热 源的温度(如加热蒸气的饱和温度与饱和压力)。
蒸发温度：Te＝6℃；冷凝温度：Tc＝44.5℃；发生器出
设计
口浓溶液出口温度：Tg＝94℃；吸收器稀溶液出口温度： T2＝42℃；溶液热交换器的热回收效率：∫ex＝0.73
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识 概述
设计简例 ： 2、循环参数的确定
根据前面确定各点状态点的方法，暂定循环工质的质量
原理
流量为1kg/s，得循环各个状态点的参数如下表：
结构
设计
性能
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
设计简例 ：
概述
点 1 1′ 物质 水 水蒸气 稀溶液 水 水蒸气 位置 蒸发器进口 蒸发器出口 吸收器出口 冷凝器出口 发生器蒸气出口 温度(℃)
压力 (mmHg）
焓(kj/kg)
质量分数 (LiBr)%
质量流量 (kg/s)
6
6 42 44.5 94
7
7 7 70 70
原理
冷剂水低位控制器 溶液液位控制器 高压发生器压力继电器
结构
待加热水流量控制器 稀释温度控制器及停机稀释装置 屏蔽泵过载继电器 溶液泵过载继电器
设计
溶液高温控制器 自动溶晶装置 安全阀 排烟温度继电器
性能
燃烧安全装置
溴化锂吸收式热泵原理基础知识
设计步骤：
概述
１)根据用户要求、能源条件，确定机组的工作参数 ２)根据确定的参数，划出机组的简图、工质与溶液循环 以及循环在P-T图和h -ξ图上表示 ３)根据热平衡、质平衡、溴化锂平衡，求得所需要制热 量相适应的工质循环量、溶液循环量和各设备的传热量 ４)根据各设备的传热量，确定传热面积 ５)根据工质、溶液的流量，确定配管的大小、对泵及阀 的流量要求等 ６)根据用户的空间及安装条件，确定采用单筒或者双筒 等结构形式，则可绘制设计横截面图 ７)根据设备布置，校核液滴分离是否有问题，连接各设 备的配管尺寸是否合理，介质通过管内的压力损失是否限 制在允许的范围内，可确定泵的扬程和必要的吸入性能， 并对泵和阀门选型。