第四章吸收式制冷循環,第一節吸收式制冷方法,吸收式制冷目前在日本,中國和韓國得到了較普遍的應用.隨著我國西氣東輸工程的實施和天然氣的引進或開采,吸收式制冷正在制冷空調中發揮重要作用.按充分利用余熱的冷熱電聯產系統將使得吸收式制冷必不可少;廣泛的燃氣供應,以及夏季燃氣低谷和用電高峰,可以使得燃氣直燃式吸收式空調得到更廣泛的應用.,一、吸收式制冷原理,1.屬于液體氣化制冷方法：制冷劑氣化吸熱達到對外制冷的目的2.制冷劑在吸收劑中不同溫度下具有不同溶解度,氣體制冷劑回復液體狀態,制冷劑蒸發,吸收熱量制冷,利用吸收方式,3.吸收式制冷的系統及工作過程,吸收式制冷的工作過程,二、吸收式制冷系統組成,1.組成設備：蒸發器、冷凝器、吸收器、發生器、溶液泵、節流閥。吸收器：吸收制冷劑蒸汽發生器：加熱、釋放制冷劑溶液熱交換器：內部能量利用，提高效率溶液泵：加壓作用2.循環：制冷劑循環溶液循環：相當于壓縮機的作用,三、工質對,1.工質對（二元溶液）：兩種可以相互吸收的液體形成的溶液。2.吸收式制冷常用工質對：溴化鋰水溶液；氨水溶液3.工質對的要求：兩種液體互溶性好，且具有不同的沸點低沸點液體：制冷劑水、氨高沸點液體：吸收劑溴化鋰、水,工質對的熱質傳遞過程,1、蒸發與冷凝過程,在吸收和吸附式制冷循環中，制冷劑的蒸發或冷凝過程是在恒定的蒸發溫度或冷凝溫度下進行的。,在蒸發過程中:制冷劑吸收蒸發潛熱，由液體蒸發成氣體在冷凝過程中:制冷劑排放冷凝潛熱，由蒸氣冷凝成液體,2、吸收與發生過程,在吸收式制冷循環中，制冷劑蒸氣的吸收或發生過程是在恒定的壓力下進行的,在吸收過程中:吸收劑濃溶液吸收制冷劑蒸汽變為稀溶液，排放吸收熱在發生過程中:吸收劑稀溶液受熱析出制冷劑蒸汽,吸收劑稀溶液變成濃溶液,四、吸收式與壓縮式制冷方法的比較,在壓縮式制冷循環中,在吸收和吸附式制冷循環中,利用壓縮機改變制冷劑蒸氣壓力,利用液體吸收劑改變制冷劑蒸氣壓力,五、吸收式制冷熱力學原理,根據熱力學第一定律:,制冷循環的熱效率用熱力系數來表示:,根據熱力學第二定律:,其中:TH-高溫熱源的溫度Tc-低溫熱源的溫度Tg-外界環境的溫度,因此吸收式制冷循環的熱力系數為:,吸收式制冷循環的熱力完善度為:,六、經濟技術分析,優點：1.工質環保2.結構簡單，運動部件少，安全可靠3.以熱能為動力，節電效果明顯4.可以利用余熱廢熱缺點：1.價格無優勢2.耗能大，機組笨重3.熱力系數COP低于壓縮式制冷循環4.利用熱能促進全球變暖,壓縮式制冷循環,吸收式制冷循環,單一組分工質,雙組分工質對,第二節二元溶液的性質,1、溶液的質量分數,溶液中某組分的質量百分數為,=Mi/(M1+M2+Mi+Mn)100%,雙組分的吸收式制冷工質對是一種二元溶液,其質量分數是以溶液中溶質的質量百分數表示的。,溴化鋰溶液的質量分數為,2、溶液的摩爾分數,溶液中某一組分的摩爾分數為,雙組分的吸收式制冷工質對是一種二元溶液，其摩爾分數是以溶液中溶質的摩爾百分數表示的。,溴化鋰溶液的摩爾分數為,3.溶液的相平衡,雙組分的吸收式制冷工質對氣液相平衡狀態方程式為,(1)氣液相平衡,（2）溶液的pt圖,溴化鋰溶液的pt圖，圖中標出等質量分數線簇，左側的線代表水的特性，并標出了水的飽和溫度t。,氨水溶液的pt圖，圖中標出等質量分數線簇，左側的線代表氨的特性，右側的線代表水的特性，并在右側標出了氨的飽和溫度t。,溴化鋰溶液的pt圖,氨水溶液的pt圖,（3）溶液的t圖,濕蒸氣狀態C點是由同溫度的飽和液狀態點D與飽和蒸氣狀態E組合而成.,（4）溶液的p圖,濕蒸氣狀態C點是由同壓力的飽和液狀態點D與飽和蒸氣狀態E組合而成.,（5）溶液的h圖,一組液體定溫線若干組氣體定溫線一組定壓飽和氣線一組定壓飽和液線,在圖中確定與飽和NH3-H2O溶液A點對應的飽和蒸氣點狀態,在圖中確定與飽和LiBr-H2O溶液A點對應的水蒸氣點狀態,二元溶液的混合、加壓和節流,3、液固相平衡,在一定的溫度下,溶質在溶劑中的溶解量是有限的。這時的溶液稱為飽和溶液,這時的溫度稱為結晶溫度。圖2-134為溴化鋰溶液的液固相平衡圖。等質量分數線簇右下方的一條曲線就是溶液的結晶曲線。,溴化鋰溶液的液固相平衡圖,1、溴化鋰吸收式制冷循環,第三節吸收式機組,吸收式機組是一種以熱能為驅動能源、以溴化鋰溶液或氨水溶液等為工質對的吸收式制冷或熱泵裝置。,2、氨水吸收式制冷循環,吸收式機組的種類,吸收式制冷的系統構成,驅動熱源回路,制冷劑回路,溶液回路,冷卻水回路,冷水回路,抽氣裝置,自動控制裝置,安全保護裝置,蒸汽型,直燃型,熱水型,余熱型,一、溴化鋰水溶液的特性,1.溴化鋰具有強烈的吸水性；2.溴化鋰水溶液具有很強的吸濕性；3.溴化鋰與水的沸點相差很大；4.溶液溫度過低或濃度過高，均易發生結晶；5.對金屬具有較強的腐蝕性；6.無毒，對人體無害。,第四節溴化鋰吸收式制冷循環,二、單效溴化鋰吸收式循環,1.單效吸收式制冷系統示意圖,機組特征,單效制冷機使用能源廣泛，可以采用各種工業余熱，廢熱，也可以采用地熱、太陽能等作為驅動熱源，在能源的綜合利用和梯級利用方面有著顯著的優勢。而且具有負荷及熱源自動跟蹤功能，確保機組處于最佳運行狀態。單效制冷機的驅動熱源為低品位熱源，其COP在0.65-0.7.如果業主具備高品位的熱源，應選擇遠大直燃機或蒸汽雙效制冷機，其COP在1.31以上。,2單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件和結構型式,熱源回路,冷卻水回路,冷水回路,冷劑水回路,溶液回路,主要部件,結構型式,單筒類型,雙筒類型,三筒類型,單筒單效蒸汽型溴化鋰冷水機組1冷凝器2發生器3蒸發器4吸收器5溶液熱交換器6溶液泵I7冷劑泵8溶液泵II,a）單效冷水機組的循環流程b）單效制冷循環單效雙筒蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的循環流程1-冷凝器2-發生器3-蒸發器4-溶液熱交換器5-引射器6-吸收器7-溶液泵8-冷劑泵,單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組循環流程的溶液回路包括下列過程：,（1）稀溶液經溶液熱交換器的加熱升溫過程（2）稀溶液在發生器中的發生過程（3）濃溶液經溶液熱交換器的冷卻降溫過程（4）濃溶液和稀溶液在進入吸收器之前的混合過程（5）混合溶液在吸收器中的吸收過程,單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組循環流程的制冷劑回路包括下列過程：,（1）冷劑蒸汽在冷凝器中的冷凝過程,（2）冷劑水在蒸發器中的蒸發過程,3、單效溴化鋰系統的抽氣裝置,4、單效溴化鋰系統的防結晶裝置,5、單效溴化鋰系統的動力裝置,6、工作過程在h-圖上的表示,循環倍率與放氣范圍,設送往發生器的稀溶液的流量為qmf,濃度為a,產生qmd的冷劑水蒸氣,余下的濃溶液流量為qmf-qmd,濃度為r,離開發生器。循環倍率a:表示發生器中每產生1kg水蒸氣需要的溴化鋰稀溶液的循環量放氣范圍：r-a,多級循環采用的是簡單復迭方式，為一典型的兩級溴化鋰吸收式制冷機系統構成，與單效吸收式系統比具有很多優點,多效循環是對于高溫熱源的熱量予以多次利用，使得系統COP有明顯的提高。,三、雙級與雙效溴化鋰吸收式循環,雙效溴化鋰吸收式循環,1.雙效型吸收式制冷系統示意圖,雙效吸收式制冷循環,2、雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件和結構型式,雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的主要部件，是在單效機組的基礎上加設高壓發生器、高溫溶液熱交換器和凝水換熱器等部件常見的雙效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組的結構型式有三筒型、雙筒型和多筒型,雙筒雙效蒸汽型溴化鋰冷水機組,三筒雙效蒸汽型溴化鋰冷水機組1自動熔晶管2冷劑泵3溶液泵4吸收器5蒸發器6高溫溶液熱交換器7集氣室8低壓發生器9冷凝器10高壓發生器11凝水熱交換器12低溫溶液熱交換器,按照循環流程雙效溴化鋰吸收式制冷機組可分為:,串聯流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組并聯流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組串并聯流程的雙效溴化鋰吸收式制冷機組,遠大并聯流程雙效蒸汽型溴化鋰冷水機組,對比傳統的串聯流程，其優點十分突出：1.高發溶液循環量減少一半，啟動時間縮短一半，節省啟動能耗；機組部分負荷運行時，高發易升溫，能耗減少20%以上。2.高發溶液可以更濃，因高發壓力高，溶液不易因粘度大而滯留導致結晶。因此可增大吸收器出力，尤其是應付超常規條件：如冷卻水超溫或吸收器銅管結垢。3.低發溶液不需太濃，避免低交結晶。這樣，采用高效板式熱交換器才有可能。,通過熱能的多效利用，吸收式制冷循環COP可以較顯著地提高。,壓力復迭,濃度復迭,多種多效循環,四、多效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組,三效吸收式制冷循環,多效溴化鋰-水吸收式制冷機性能曲,五、吸收式供熱(采暖)循環,(1)溴化鋰吸收式冷熱水機組,通常以燃油、燃氣為能源。此時機組中的發生器相當于一臺溴化鋰溶液鍋爐。通過發生器中產生的高溫制冷劑加熱,溴化鋰吸收式制熱技術,溴化鋰吸收式冷熱水機組,溴化鋰吸收式熱泵機組,(2)溴化鋰吸收式熱泵,溴化鋰吸收式熱泵又分為第一類和第二類兩種型式。,1)第一類吸收式熱泵,以增加熱量為目的，故又稱增熱型吸收式熱泵。,2)第二類吸收式熱泵,以升溫為目的，故又稱為熱變換器,直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組的結構型式,直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組以燃料的燃燒熱為驅動熱源,一般按雙效吸收式制冷循環制取冷水，直接利用制冷劑蒸汽的冷凝制取熱水。,直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組常見的結構型式有：熱水和冷水采用同一回路的、交替供應熱水和冷水的機組，以及專設熱水器和熱水回路的同時制冷和采暖或供熱水的機組。,直燃吸收式溴化鋰冷溫水機，我們稱之為“直燃機”，是直接燃燒天然氣、城市煤氣、液化石油氣，柴油作能源，以水/溴化鋰作介質的冷熱源設備。由于直燃機不以電為能源（只需極少的電作循環輔助動力），并具有制冷、采暖、衛生熱水功能，可以大幅度削減電力投資和供熱設備投資。在電空調廣泛采用的國家和地區，直燃機更能削減夏季峰值電力、填補夏季燃氣低谷的綜合經濟效益，對于電力行業及燃行業的健康發展都具有舉足輕重的影響。,世界首臺直燃機1968年在日本誕生，從1980年起成為日本、韓國等國的主要空調設備，占有該國中央空調市場80%以上的份額。遠大1992年開發成功中國首臺直燃機，1996年成為全球直燃機產銷量最大的企業，至2002年已出口20余個國家，在中、美等國市場占有率為同行之首。,(1)熱水和冷水采用同一回路的溴化鋰冷熱水機組,機組運行時只處于制冷或采暖工況，通過轉換閥實現工況的轉換。在結構上，機組還可按溶液回路分成串聯回路和并聯回路二種類型。,熱水和冷水采用同一回路的吸收式冷熱水機組,(2)專設熱水器和熱水回路的吸收式冷熱水機組,機組運行時通常只處于制冷或采暖工況，通過轉換閥實現工況的轉換。這種機組也可按溶液回路分成串聯回路和并聯回路二種類型。,圖2-150所示為一種專設熱水器和熱水回路的并聯溶液回路吸收式冷熱水機組。,專設熱水回路的直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組,遠大戶式BCT,六、冷熱電聯產（BCHP）系統,渦輪發電機已被廣泛使用，以安靜、長壽著稱，不足之處是排氣熱損失較大，不同的機型尾氣溫度在250550之間，氧含量為1418，這是一筆大可挖掘的財富。遠大獨創BCHP應用方式如下：1.較大的直燃機