单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械学院能动教研室,1,机械学院能动教研室,第六章氨水吸收式制冷机,6.1,概述,6.2,氨水溶液的性质,6.3,单级氨水吸收式制冷机循环过程及其在,h-w,图上的表示,6.4,氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机性能的比较,机械学院能动教研室第六章氨水吸收式制冷机 6.1概述,机械学院能动教研室,6.1,概 述,吸收式制冷机和蒸汽压缩式制冷机都是利用制冷剂的汽化潜热制冷的，两者的主要区别在于前者依靠消耗热能作为补偿实现制冷，后者则通过消耗功作为补偿实现制冷。,吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能折出低沸点组分的蒸汽，在另一条件下又能强烈吸收低沸点组分的蒸汽这一特性完成制冷循环。,机械学院能动教研室6.1 概 述 吸收式制冷机和蒸,机械学院能动教研室,气体制冷剂回复到液体状态,制冷剂蒸发,吸收热量制冷,（利用吸收方式）,吸收式制冷基本原理,机械学院能动教研室气体制冷剂回复到液体状态制冷剂蒸发吸收热量,机械学院能动教研室,吸收式制冷利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一种条件下又能吸收低沸点组分这一特性完成制冷循环。,目前吸收式制冷机多用,二元溶液,，习惯上称,低沸点组分为制冷剂,，,高沸点组分为吸收剂,。,吸收式制冷基本原理,机械学院能动教研室 吸收式制冷利用溶液在一定条件下,压缩机,高温高压,制冷剂气体,低温低压,制冷剂气体,高温高压,制冷剂液体,低温低压,制冷剂液体,节流装置,蒸发器,冷凝器,P,蒸气,压缩式,制冷,吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较,压缩机高温高压低温低压高温高压低温低压节流装置蒸发器冷凝器P,吸收式,制冷循环,膨胀阀,蒸发器,冷凝器,发生器,吸收器,泵,节流装置,相当于一个压缩机,制冷剂循环,逆循环,吸收剂循环,正循环,吸收式制冷循环膨胀阀蒸发器冷凝器发生器吸收器泵节流装置相当,机械学院能动教研室,吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较,(,a),蒸气压缩式制冷循环；(,b),吸收式制冷循环,机械学院能动教研室吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较,机械学院能动教研室,压缩式与吸收式制冷的异同,高压制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝后，经节流元件节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器内汽化，实现制冷。,共同点,机械学院能动教研室压缩式与吸收式制冷的异同 高压制冷,机械学院能动教研室,消耗的能量不同,蒸发压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗的是热能。,吸收制冷剂蒸气的方式不同,利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式用压缩机,A,吸收此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。,将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同,蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成，吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完成。,提供的冷源温度不同,蒸气压缩式制冷可以提供0以下的低温冷源，应用范围广泛；而吸收式制冷一般只能,制取0以上的冷水,，多用于空调系统。,不同点,压缩式与吸收式制冷的异同,机械学院能动教研室消耗的能量不同不同点压缩式与吸收式制冷的异,机械学院能动教研室,工质不同,压缩式制冷,吸收式制冷,单组分或多组分工质,双组分,工质对,溴化锂水,氨水,吸收剂 制冷剂,高沸点组分,低沸点组分,压缩式与吸收式制冷的异同,不同点,机械学院能动教研室工质不同压缩式制冷吸收式制冷单组分或多组分,机械学院能动教研室,基本原理,整个系统包括,两个回路：,制冷剂回路,溶液回路,机械学院能动教研室基本原理整个系统包括,机械学院能动教研室,(1)制冷剂循环,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)溶液循环,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。,基本原理,机械学院能动教研室(1)制冷剂循环基本原理,机械学院能动教研室,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6.58,kPa，,因而采用,U,型管、节流短管或节流小孔即可。,基本设备,节流阀,机械学院能动教研室发生器和冷凝器（高压侧）与蒸发器和吸收器（,机械学院能动教研室,发生器,generator,吸收式制冷机中，通过加热析出制冷剂的设备。,吸收器,absorber,吸收式制冷机中，通过浓溶液吸收剂在其中喷雾以吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气的设备。,基本设备,机械学院能动教研室基本设备,机械学院能动教研室,吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质，习惯上称,低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂,。,对于液体吸收剂，它应具有如下特性：,1),具有强烈吸收制冷剂的能力；,2),在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多；,3),不应有爆炸、燃烧和对人体有害的危险，,4),对金属材料的腐蚀性较小；,5),价格低廉、易于获得。,机械学院能动教研室 吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工,机械学院能动教研室,表,6-1,制冷剂,吸收剂工质对,机械学院能动教研室表6-1 制冷剂吸收剂工质对,机械学院能动教研室,6.2,氨水溶液的性质,6.2.1,氨在水中的溶解,氨在水中的浓度用质量分数,表示，等于溶液中氨的质量与溶液总质量之比。,水和液氨能以任意比例完全混合，在常温下能形成,等于,0,到,1,的全部溶液。在低温下，溶液的浓度受到纯水冰、纯氨冰或氨的水合物,NH3,H2O,和,2NH3,H2O,析出的限制。,氨溶于水后有微量的离子化现象出现，即,NH,3,H,2,O NH,4,+,OH,-,故氨水溶液呈弱碱性。,机械学院能动教研室 6.2 氨水溶液的性质 6.2.1,机械学院能动教研室,6.2.2,对有色金属的腐蚀作用,氨水溶液与液氨的性质相似，它无色、有刺激性臭味，对有色金属,(,除磷青铜外,),有腐蚀作用，所以，,氨水吸收式制冷系统中,不允许采用铜及铜合金材料,。,6.2.3,密度、比热、导热系数、粘度及表面张力,纯氨液在,0,时的密度为,0,64kg,l,对氨水溶液而言，它的密度随温度和浓度的变化而变化，图,62,给出了这种变化关系。通常也可按下面的公式近似地加以计算：,kg/l (6,1),式中,0,0,时密度，,氨水溶液的浓度,氨水溶液的密度,机械学院能动教研室6.2.2对有色金属的腐蚀作用,机械学院能动教研室,氨水溶液的比热,氨水溶液的导热系数,氨水溶液的粘度,机械学院能动教研室 氨水溶液的比热 氨水溶液的,机械学院能动教研室,6.3,单级氨水吸收式制冷机循环过程及其在,h,一,图上表示,6.3.1,系统中的压力和温度,蒸发器和吸收器属于低压侧。蒸发器内的压力由所希望的蒸发温度确定，该温度必须稍低于被冷却介质的温度；吸收器内的压力稍低于蒸发压力，一方面是因为在它们之间存在着管道的流动阻力，另一方面也是溶液吸收氨蒸汽所必须具有的推动力。,冷凝器和发生器属于高压侧。冷凝器内的压力是根据冷凝温度而定的，该温度必须稍高于冷却介质的温度；发生器内的压力由于要克服管道阻力等的影响而应稍高于冷凝器的压力。在进行下面的讨论时将忽略这些压差，然而在实际情况中，这种压差必须加以考虑，特别是在低温装置中，吸收器内一个较小的压差就能引起浓度的较大差别。,机械学院能动教研室6.3单级氨水吸收式制冷机循环过程及其在h,机械学院能动教研室,6.3.2,单级氨水吸收式制冷机的循环过程,氨与水的沸点分别为,-33,4,和,100,，,仅差,133,4,),因而对氨水溶液加热所产生的蒸气中含有较多的水分。氨蒸气浓度的高低，直接影响整个装置的经济性。,为了提高氨蒸气的浓度，必须进行,精馏。,机械学院能动教研室6.3.2单级氨水吸收式制冷机的循环过程,机械学院能动教研室,机械学院能动教研室,机械学院能动教研室,上图为单级氨水吸收式制冷机组循环系统图。其中特别设有一个包含有发生器的结构较为复杂的,氨精馏塔,。它通过溶液在塔内反复蒸发和冷凝，使气相和液相分别以饱和蒸气和饱和液体进行温度变化，即液相温度上升。气相温度逐渐下降，最后形成纯水和纯冷剂氨蒸气。,精馏塔结构以,进料口为界面,，,下部的热质交换区称为提馏段,；,上方的热质交换区称为精馏段,。提馏段下方设有发生段,(,即再沸段,),，用于加热浓溶液产生氨和水的蒸气，供进一步提馏用。,机械学院能动教研室 上图为单级氨水吸收式制冷机组循环系统图,机械学院能动教研室,当含量为,r,(,点,1a,状态,),的,f,kg,浓溶液进入精馏塔后，与精馏段下流的液体一起沿提馏段下流到发生段,(,再沸段,)a,，途中与从发生段蒸发出来向上流动的氨蒸气进行热交换，将溶液加热到沸腾状态点,1,，形成,(1+R)kg,、含量为 的氨蒸气，并继续上升经过精馏段,c,与分凝段,d,的回流液进行热质交换，蒸汽含量进一步提高到 ，达到点,5,状态。,在分凝段,d,中,冷凝,R,回流液,，其所放出的热量被冷却水带走。,机械学院能动教研室 当含量为r(点1a状态)的f,机械学院能动教研室,蒸发器出来的点,8,状态氨气，进入吸收器,B,被从发生段,a,底部引出含量为 的,(,f,1)kg,液体，经溶液热交换器,F,冷却达到,pk,压力，再经过节流阀节流到状态,3,，然后进入吸收器吸收蒸发器产生的,1kg,蒸气，变为点,4,，含量为 的,f,浓溶液。在吸收过程中浓溶液放出的热量,qa,被冷却水带走。该浓溶液然后由溶液泵输送，经溶液热交换器加热，再次进入精馏塔发生并精馏，如此不断循环。,从精馏塔顶出来的点,5,的纯氨气，在冷凝器中放出,qk,的热量后，凝结成为氨液，,qk,热量由冷却水带走。由节流阀节流到蒸发压力,po,下的点,7,状态，在蒸发器,E,中蒸发制冷。,机械学院能动教研室 蒸发器出来的点8状态氨气，进入吸收,机械学院能动教研室,6.3.3,循环过程在,h,图上的表示,机械学院能动教研室6.3.3循环过程在h图上的表示,机械学院能动教研室,氨水吸收式制冷循环由如下的热力过程组成：,1a1,为进入精馏塔的浓溶液在提馏段被加热的过程。,12,为浓溶液在发生段的加热汽化过程。该过程中大量氨气和部分水蒸气被蒸发出来，溶液含量由 降低为 。其开始蒸发出的蒸气状态和蒸发终了的蒸气状态分别为点,1,和点,2,的状态。因此，在发生段内蒸气状态为点,1,和点,2,的平均状态点,3,，其含量为 。,31,为提馏段的热质交换过程。点,3,状态的蒸气上升与点,1a,状态的溶液进行热质交换，使溶液中的氨蒸发。点,3,状态的氨蒸气含量 由提高到 ，达到点,1,状态。,机械学院能动教研室氨水吸收式制冷循环由如下的热力过程组成：,机械学院能动教研室,15,为精馏段热质交换过程。浓溶液含量进一步提高到 。,56,为冷剂氨蒸气在冷凝器中的冷凝过程。,67,为,6,状态的液体经节流阀节流到,p,0,压力，其湿蒸汽达到点,7,状态的节流过程。由于该过程焓值不变，含量不变，故两点重合。,7,8,为蒸发器中的蒸发过程。点,8,通常为湿蒸气状态，以利于限制蒸发温度的波动范围。,22a,为发生段底部引出液在溶液热交换器中的降温过程。,2a3,为降温后的引出液的节流过程,(,因前述原因点,3,与点,2a,重合,),。,机械学院能动教研室 15为精馏段热质交换过程。浓溶液含,机械学院能动教研室,34,与,84,为稀溶液进入吸收器后的吸收过程。,3,点状态的饱和液体吸收的蒸气,(,温度为点,8,状态的蒸气,),，最后形成点,4,状态的浓溶液。,点,4,状态的浓溶液经溶液泵提升到,pk,压力，达到点,4a,状态。升压过程其含量和焓值均不变，点,4a,与点,4,重合。经溶液热交换器后达到点,1a,，再回到精馏塔的发生段，