第六章 氨吸收式制冷机

第六章氨吸收式制冷机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了解氨水溶液的性质目的、要求掌握氨吸收式制冷循环的原理、流程和特点。第一节概述吸收式制冷是液体汽化法制冷的一种。它以消耗低温热能作为补偿实现制冷循环，对有余热场所热能的综合利用，以及对于太阳能的开发和应用都有重要的意义。1.吸收式制冷的两个循环制冷剂逆循环吸收剂溶液正循环利用吸收方式气体制冷剂回复液体状态制冷剂蒸发吸收热量制冷吸收式制冷泵吸收器换热器发生器蒸发器节流阀QL载冷体水低品位蒸汽TR、QR冷凝器QH水2、蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机。蒸汽压缩制冷循环：压缩机（消耗机械功）吸收式制冷循环：吸收器，发生器，换热器，泵（消耗低品位热量）吸收式和蒸汽压缩式制冷机工作原理a）吸收式制冷机b）蒸汽压缩式制冷机E一蒸发器C一冷凝器EV一膨胀阀CO一压缩机G一发生器A一吸收器P一溶液泵3.热力系数吸收式制冷机采用蒸发器中的制冷量Q0与发生器的耗热量Qg之比来衡量它运行的经济性。这一比值称为吸收式制冷机的热力系数..＝g0QQ4吸收式制冷循环工质的选择要求与蒸汽压缩式制冷基本相同，应具有较大的单位容积制冷量，工作压力不应太高或太低，价廉，无毒，不爆炸和不腐蚀等性质。5.对吸收剂的选择要求1）吸收剂应具有强烈吸收制冷剂的能力2）吸收剂和制冷剂的沸点相差越大越好。3）吸收剂应具有较大的热导率，较小的密度和粘度，较小的比热，以提高制冷循环的工作效率。4）在化学性质方面要求无毒﹑不燃烧﹑不爆炸，对制冷机的金属材料无腐蚀和具有较好的化学稳定性。5）吸收式制冷循环工质对所组成的二元溶液，必须是非共沸溶液。6.吸收式制冷机的工质对1.以水作为制冷剂的工质对2.以氨为制冷剂的工质对（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）。3.乙醇作为制冷剂的工质对4.以氟利昂为制冷剂的工质对到目前为止，实际上使用的还只限于氨-水溶液与溴化锂-水溶液两种。第二节氨水溶液的性质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↓。④粘度：先随ξ↑，μ↑；后随ξ↑，μ↓。⑤表面张力：随ξ↑，表面张力↓。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/P0高压侧：冷凝器（Pk，tk）和发生器（Pk/）Pk/Pk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(ξRa1)5→冷凝器冷凝液体Pk6→节流阀节流7P0→蒸发器8②稀溶液（ξa，f-1）2→溶液热交换器降温Pk2a→节流阀节流3P0→吸收器(ξr,f)4→液泵升压Pk过冷4a→溶液热交换器加热1a6.3.3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。说明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。t0≥-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（1）～（12）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NH3，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）6.5.2工作过程（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(H2、NH3混合气)→贮液器(上行)→吸收器①NH3被吸收成浓溶液→返回贮液器②H2上行→下部气体热交换器→蒸发器吸收-扩散式制冷机系统示意图吸收-扩散式制冷机设计要点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.吸收式制冷的能量补偿是什么？2.吸收式制冷的基本组成有那些设备?3.吸收式制冷循环对工质选择的要求有哪些？4.常用工质对有哪些？5．画出氨吸收式制冷机的系统图，组成系统的设备名称，h-ξ图。5.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是什么？