溴化锂吸收式制冷机.ppt
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1、第七章第七章 溴化锂吸收式溴化锂吸收式制冷机制冷机目的、要求目的、要求1.1.了解溴化锂水溶液的性质;了解溴化锂水溶液的性质;2.2.掌掌握握溴溴化化锂锂吸吸收收式式制制冷冷循循环环的的原原理理、流流程和特点;程和特点;3.3.熟悉溴化锂吸收式制冷机的设计计算熟悉溴化锂吸收式制冷机的设计计算。第一节第一节 溴化锂水溶液的性质溴化锂水溶液的性质 7 71 11 1水水v特特点点:便便宜宜,安安全全,气气化化潜潜热热大大,常常压压下下蒸蒸发发温温度度高高(100100),常常温温下下饱饱和和压压力力低低,00以下结冰。以下结冰。7 71 12 2溴化锂溴化锂v属属盐盐类类,融融点点549,549,
2、沸沸点点高高(1265,1265,不不挥挥发发),易溶于水,性质稳定。,易溶于水,性质稳定。7.1.37.1.3溴化锂水溶液溴化锂水溶液 1 1无色、咸味、无毒。无色、咸味、无毒。2 2溶溶解解度度(质质量量浓浓度度)随随温温度度降降低低而而降降低低。不不宜宜超过超过66%66%,防止结晶。,防止结晶。3 3水蒸气分压力(水蒸气分压力(=溶液蒸气总压力)很低。溶液蒸气总压力)很低。具有吸收温度比它低的水蒸气的能力;具有吸收温度比它低的水蒸气的能力;同温度下,溶液蒸气分压力远低于纯水饱和蒸汽压。同温度下,溶液蒸气分压力远低于纯水饱和蒸汽压。溶液中的蒸气处于过热状态。溶液中的蒸气处于过热状态。同压
3、力下,溶液蒸气温度高于纯水饱和温度。同压力下,溶液蒸气温度高于纯水饱和温度。溴化锂溴化锂-水溶液性质水溶液性质溴化锂溴化锂-水溶液性质水溶液性质7.1.3 7.1.3 溴化锂水溶液溴化锂水溶液4 4密度大于水。密度大于水。5 5比热容小比热容小,热力系数大。热力系数大。6 6粘度大,表面张力大。粘度大,表面张力大。7 7导热系数随浓度增大而降低;随温度升高而增加。导热系数随浓度增大而降低;随温度升高而增加。对黑色金属和紫铜等材料腐蚀性强烈。对黑色金属和紫铜等材料腐蚀性强烈。7.1.4 7.1.4 计算公式计算公式溶溶液液的的饱饱和和温温度度,定定压压比比热热,密密度度,质质量量浓浓度度,导导热
4、率,动力粘度,表面张力。热率,动力粘度,表面张力。溴化锂溴化锂-水溶液的密度水溶液的密度溴化锂溴化锂-水溶液的比热容水溶液的比热容溴化锂溴化锂-水溶液的动力粘度水溶液的动力粘度溴化锂溴化锂-水溶液的表面张力水溶液的表面张力溴化锂溴化锂-水溶液的导热系数水溶液的导热系数第二节第二节 溴化锂吸收式制冷机原理溴化锂吸收式制冷机原理 7 72 21 1 工作原理与循环工作原理与循环1 1)原原理理:溶溶液液中中水水蒸蒸气气分分压压力力很很低低,具具有有吸吸收收纯纯水水的的水水蒸蒸气气的的能能力力。使使纯纯水水蒸蒸发发吸吸热热。为为使使吸吸热热连连续续进进行行,设设置置发发生生器器、冷冷凝凝器器、蒸蒸发
5、发器器、吸吸收收器器、节节流流阀阀、溶溶液液泵泵、溶溶液液热热交交换换器器等等设设备备组组成成溴溴化化锂锂吸吸收收式式制制冷冷机。机。图图7-7 7-7 吸收制冷的原理吸收制冷的原理2)吸收式制冷 循环系统节流阀冷凝器发生器工作蒸汽吸收器冷却水蒸发器调压阀 单效溴化锂吸收式制冷机工作过程组成单效溴化锂吸收式制冷机工作过程组成热热源源回回路路冷冷却却水水回回路路冷冷媒媒水水回回路路冷冷剂剂水水回回路路溶溶液液回回路路溴化锂吸收式制冷机的系统溴化锂吸收式制冷机的系统A-A-发生器发生器B-B-冷凝器冷凝器C,F-C,F-节流阀节流阀D-D-蒸发器蒸发器E-E-吸收器吸收器G-G-溶液热交换器溶液热
6、交换器H-H-泵泵3 3)设备的作用)设备的作用 发生器:加热使稀溶液中的水蒸发变为浓溶液。发生器:加热使稀溶液中的水蒸发变为浓溶液。冷凝器:冷却使水蒸气冷凝为纯水。冷凝器:冷却使水蒸气冷凝为纯水。节流阀:降压,使水在低压下蒸发。节流阀:降压,使水在低压下蒸发。蒸发器:纯水蒸发吸热制冷。蒸发器:纯水蒸发吸热制冷。吸吸收收器器:浓浓溶溶液液吸吸收收水水分分使使蒸蒸发发器器的的水水蒸蒸发发。其其中中设置冷却水管用于吸收吸收热。设置冷却水管用于吸收吸收热。溶液泵:提升溶液压力,使水蒸气能在常温下凝结。溶液泵:提升溶液压力,使水蒸气能在常温下凝结。溶溶液液热热交交换换器器:使使出出发发生生器器的的浓浓
7、溶溶液液冷冷却却,出出吸吸收收器的稀溶液加热,有效利用能量。器的稀溶液加热,有效利用能量。v冷冷凝凝器器与与发发生生器器在在一一容容器器中中,蒸蒸发发器器与与吸吸收收器器在在一一容容器中。避免连接管路过粗。器中。避免连接管路过粗。4 4)工作过程)工作过程 发发生生器器水水蒸蒸气气冷冷凝凝器器冷冷凝凝成成水水U U型型管管节节流流蒸发器制冷蒸发器制冷 发发生生器器浓浓溶溶液液节节流流降降压压吸吸收收器器吸吸收收水水蒸蒸气气泵升压泵升压发生器发生器(压缩机的功能)(压缩机的功能)溴溴化化锂锂吸吸收收式式制制冷冷机机 7.2.2 7.2.2 工作过程在工作过程在h-h-图上的表示图上的表示一理想过
8、程一理想过程 工质流动无阻力损失。工质流动无阻力损失。设备与周围空气无热交换。设备与周围空气无热交换。发生和吸收终了为平衡状态。发生和吸收终了为平衡状态。冷冷凝凝器器、发发生生器器压压力力为为P Pk k,蒸蒸发发器器、吸收器压力为吸收器压力为P P0 0。溴化锂吸收式制冷机理论循环在溴化锂吸收式制冷机理论循环在h-h-图上的表示图上的表示1 1)发生器中的发生过程)发生器中的发生过程 2 2)水蒸汽冷凝过程)水蒸汽冷凝过程 3 3)水蒸汽节流过程)水蒸汽节流过程4 4)水蒸汽蒸发过程)水蒸汽蒸发过程5 5)吸收器中的吸收过程)吸收器中的吸收过程(1 1)发生过程)发生过程吸吸收收器器2 2(
9、饱饱和和稀稀溶溶液液)发发生生器器泵泵2 2 溶溶液液热热交交换换器器77发发生生器器(饱和溶液饱和溶液54)54)(P(P0 0,t,t2 2,a a)(P)(Pk k,t,t2 2,a a)(P)(Pk k,t,t7 7,a a)(P(Pk k,t,t5 5,a a)(P)(Pk k,t,t4 4,r r)水分蒸发水分蒸发3 3(开始(开始5 5,终了,终了4 4)浓浓溶溶液液44吸吸收收器器2 2 77稀稀溶溶液液在在溶溶液液热热交交换换器器中升温。中升温。75 475 4发生器中加热和发生过程。发生器中加热和发生过程。(2 2)冷凝过程)冷凝过程 发发生生器器3 3(过过热热水水蒸蒸气
10、气冷冷凝凝器器(饱饱和和水水蒸蒸气气3 3 饱饱和和液液体水体水3 3)(P(Pk k,t,t3 3 ,0)(,0)(P Pk k,t,t3 3 ,0)(0)(P Pk k,t,t3 3 ,0),0)3 3 3 3水蒸气在冷凝器中的冷却水蒸气在冷凝器中的冷却和冷凝过程。和冷凝过程。(3 3)节流过程)节流过程 饱饱和和液液体体水水33节节流流器器降降压压3 3(饱饱和和蒸蒸气气1 1与与饱饱和和液液体体1 1混合的湿蒸气)混合的湿蒸气)蒸发器蒸发器(P Pk k,t,t 0)0)(P(P0 0,t,t1 1,0),0)3333水蒸气在节流装置中的节流过程。水蒸气在节流装置中的节流过程。(4 4
11、)蒸发过程)蒸发过程 冷剂水(饱和液体)点冷剂水(饱和液体)点11蒸蒸发器发器1 1(饱和水蒸气)(饱和水蒸气)(P(P0 0,t,t 1 1 0)0)(P(Pk k,t,t3 3,0),0)1 1 1 1冷剂水在蒸发器中的蒸发过程。冷剂水在蒸发器中的蒸发过程。(5 5)吸收过程)吸收过程 浓浓溶溶液液4(4(饱饱和和浓浓溶溶液液)溶溶液液热热交交换换器器88吸吸收收器器(先先8 8与与2 2混混合合9 9,后后9292吸收吸收)(P(Pk k,t,t4 4,r)-(Pr)-(Pk k,t,t8 8,r)-(Pr)-(Pk k,t,t9 9/,0 0)-(P)-(Pk k,t,t2 2,a)a
12、)a a q qmfmf=(=(q qmfmf-q-qmdmd)r)r ,aa q qmfmf/q/qmdmd=(q=(qmfmf/q/qmdmd-1)r-1)r循环倍率:循环倍率:a=a=q qmfmf/q/qmdmd=r/(ra)=r/(ra);放气范围:放气范围:rraa4848浓溶液在溶液热交换器中降浓溶液在溶液热交换器中降温,温,8 8与与2 2混合混合9 9,9 9 9292中中间溶液降压并吸收水气的过程。间溶液降压并吸收水气的过程。二实际过程二实际过程v发生器的发生器的P Pg g P Pk k r r/r r,发生不足发生不足r-rr-r/。v吸收器的吸收器的P Pa a Pa
13、 a,吸收不足吸收不足aa/-a-a。第三节第三节 溴化锂吸收式制冷机的溴化锂吸收式制冷机的热力和传热计算热力和传热计算 包括:包括:热热力力计计算算、传传热热计计算算、结结构构设设计计计计算算、强度校核计算强度校核计算7.3.1 7.3.1 热力计算热力计算(1 1)已知参数)已知参数 制冷量制冷量Q Q0 0 冷媒水出口温度冷媒水出口温度 t tx x/冷却水进口温度冷却水进口温度 t tw w 加热热源温度加热热源温度0.10.10.25Mpa0.25Mpa,或或7575以上的热水以上的热水。(2 2)设计参数)设计参数 吸收器出口冷却水温度吸收器出口冷却水温度t tw1w1 冷凝器出口
14、冷却水温度冷凝器出口冷却水温度 t tw2w2 冷却水串联冷却水串联 吸收器吸收器冷凝器,总温升按冷凝器,总温升按7 799。冷凝温度与压力冷凝温度与压力 t t k k=t=tw2w2+(2+(25)5);P Pk k=f(f(t t k k )蒸发温度与压力蒸发温度与压力 t t 0 0=t=t x x/-(2-(24)4);P P0 0=f(=f(t t 0 0)吸收器内的最低(出口)温度吸收器内的最低(出口)温度t t2 2 t t 2 2=t=tw w+t+tw1w1+(3+(35)5);吸收器压力吸收器压力P Pa a P Pa a=P=P0 0-P-P0 0 PP0 0=10=1
15、070Pa70Pa 稀溶液浓度稀溶液浓度aa aa=f(P=f(Pa a,t t 2 2)浓溶液浓度浓溶液浓度rr rr=a+(0.03=a+(0.030.06)0.06)发生器溶液的最高温度发生器溶液的最高温度t t4 4 t t4 4=f(r=f(r,P Pg g)P)Pg g=P Pk k t t 4 4=t=th h-(10-(1040)40)t th h:热源温度热源温度 溶溶液液热热交交换换器器出出口口温温度度t t7 7 与与t t 8 8 t t 8 8=t=t2 2-(15-(1525)25)由热平衡方程式求由热平衡方程式求t t7 7 q qmfmf(h(h7 7-h-h2
16、 2)=(q)=(qmfmf-q-qmdmd)(h)(h4 4-h-h8 8)a=a=r/(r-ar/(r-a)h h7 7=a-1/a(h=a-1/a(h4 4-h-h8 8)+h)+h2 2 由由aa和和h h7 7确定确定t t7 7 为为强强化化吸吸收收,将将一一定定量量的的稀稀溶溶液液与与浓浓溶溶液液混混合合形成中间溶液形成中间溶液9 9喷淋。由热平衡方程式求喷淋。由热平衡方程式求h h9 9/和和0 0(q(qmfmf-q-qmdmd+q+qm m)h)h9 9/=(q=(qmfmf-q-qmdmd)h)h8 8+q+qm mh h2 2 再循环倍率:再循环倍率:f=f=q qm
17、m/q/qmdmd h h9 9/=(a-1 h=(a-1 h8 8+fh+fh2 2/(a+f-1)/(a+f-1)f=20 f=2050,50,或直接用浓溶液喷淋或直接用浓溶液喷淋f=0,f=0,中间溶液浓度中间溶液浓度 0 0=fa+(a-1)r/(a+f-1)=fa+(a-1)r/(a+f-1)吸收器溶液喷淋状态吸收器溶液喷淋状态(3)(3)设备热负荷计算设备热负荷计算制冷机中冷剂水的流量制冷机中冷剂水的流量q qm m w w q qm m w w=Q=Q0 0/q/q0 0 q q0 0=h=h1 1/-h-h3 3发生器热负荷发生器热负荷Q Qg g Q Qg g=(q=(qmf
18、mf-q-qmdmd)h)h4 4+q+qmdmdh h3 3/-q-qmfmfh h7 7 =q=qmdmd(a-1)h(a-1)h4 4+h+h3 3/-ah-ah7 7 冷凝器热负荷冷凝器热负荷Q Qk k Q Qk k=q qmdmd(h(h3 3/-h-h3 3)吸收器热负荷吸收器热负荷Q Qa a Q Qa a=(q=(qmfmf-q-qmdmd)h)h8 8+q+qmdmdh h1 1/-q-qmfmfh h2 2=q=qmdmd(a-1)h(a-1)h8 8+h+h1 1/-ah-ah2 2 溶液热交换器热负荷溶液热交换器热负荷Q Qexex Q Qexex=q qmfmf(h
19、(h7 7-h-h2 2)=(q)=(qmfmf-q-qmdmd)(h)(h4 4-h-h8 8)=q qmdmdaa(h(h7 7-h-h2 2)=)=q qmdmd(a-1)(h(a-1)(h7 7-h-h2 2)(4)(4)装置的热平衡式、热力系数及热力完善度装置的热平衡式、热力系数及热力完善度忽略泵的功率消耗忽略泵的功率消耗 Q Qg g+Q+Q0 0=Q Qa a+Q Qk k 热热力力系系数数:=Q Q0 0 /Q Qg g 单单效效=0.65=0.650.75;0.75;双效双效=1=1热力完善度:热力完善度:=/max=/max(5)(5)加热蒸气的消耗量和各类泵的流量计算加热
20、蒸气的消耗量和各类泵的流量计算加热蒸气的消耗量:加热蒸气的消耗量:q qmvmv=A=A Q Qg g/(h/(h/-h-h/)吸收器泵的流量吸收器泵的流量:qvqvs s=q=qmama3600/3600/0 010103 3发生器泵的流量发生器泵的流量:qvqvg g=q=qmfmf3600/3600/a a10103 3冷媒水泵的流量冷媒水泵的流量:qv:qv0 0=Q=Q0 03600/1000(t3600/1000(tx x/-t tx x/)c)cp p冷却水泵的流量冷却水泵的流量 吸收器:吸收器:qvqvb1b1=Q=Qa a3600/1000(t3600/1000(tw1w1-
21、t-t w w)c)cp p发生器:发生器:qvqvb2b2=Q=Qk k3600/1000(t3600/1000(tw2w2-t-t w1 w1)c)cp p qv qvb1b1=qv=qvb2b2蒸发器泵的流量蒸发器泵的流量:qvqvd d=q=qmdmd3600/10003600/1000 蒸发器冷剂水再循环倍率蒸发器冷剂水再循环倍率=喷淋量喷淋量/蒸发量蒸发量=10=1020207.3.27.3.2传热计算传热计算(1 1)传热计算公式)传热计算公式F=Q/KF=Q/K(-atata a-bt-btb b)m m2 2若换热时流体温度没有变化,若换热时流体温度没有变化,t=0.t=0.
22、(2)(2)各种换热设备传热面积的计算各种换热设备传热面积的计算发生器发生器:F Fg g=Q Qg g/k/kg g(-bt(-btb b)=Q)=Qg g/K/Kg g(t(th h-t-t5 5)-0.65(t)-0.65(t4 4-t-t5 5)冷凝器:冷凝器:F Fk k=Q Qk k/K/Kk k(-bt(-btb b)=Q)=QK K/K/KK K(t(tK K-t-tW1W1)-0.65(t)-0.65(tW2W2-t-tW1W1)吸收器:吸收器:F Fa a=Q Qa a/K/Ka a(-atata a-bt-btb b)=Q=Qa a/K/Ka a(t(t9 9-t-tw
23、w)-0.5(t)-0.5(tW1W1-t tW W)-0.65(t)-0.65(t9 9-t-t2 2)蒸发器:蒸发器:F F0 0=Q=Q0 0/K/K0 0(-bt(-btb b)=Q =Q0 0/K/K0 0(t(tx x/-t-t0 0)-0.65(t)-0.65(tx x/-t tx x/)溶液热交换器:溶液热交换器:F Fexex=Q Qexex/K/Kexex(-atata a-bt-btb b)=Q=Qexex/K/Kexex(t(t4 4-t-t2 2)-0.35(t)-0.35(t7 7-t-t2 2)-0.65(t)-0.65(t4 4-t-t8 8)(3)(3)传热系
24、数传热系数查表查表第四节第四节 溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径溴化锂吸收式制冷机的性能及提高途径 7.4.1 7.4.1 溴化锂吸收式制冷机的性能溴化锂吸收式制冷机的性能(1 1)加加热热蒸蒸气气压压力力(温温度度)的的变化对机组性能的影响变化对机组性能的影响 P Ph hQQ0 0;P Ph h0.294 Mpa(132)0.294 Mpa(132)发发生生浓浓溶溶液液结结晶晶的的危危险险和和削弱珞酸锂的缓蚀作用。削弱珞酸锂的缓蚀作用。溴化锂吸收式制冷机的性能受冷媒水、冷溴化锂吸收式制冷机的性能受冷媒水、冷却水的温度、流量、水质,加热蒸气的温度、却水的温度、流量、水质,加热蒸气的温度、溶
25、液流量等影响。溶液流量等影响。图图7-16 7-16 加热蒸气压力与制冷量的关系加热蒸气压力与制冷量的关系加热蒸气压力变化对循环的影响加热蒸气压力变化对循环的影响 P Ph h发发生生器器浓浓溶溶液液出出口口温温度度t t4 4tt4 4/,浓浓度度rrrr水水蒸蒸气气量量减减少少Q Q0 0冷冷凝凝器器、吸吸收收器器热热负负荷荷减减少少(P Pk kPPk k/,溶溶液液出出吸吸收器温度收器温度t t2 2tt2 2)Q Q0 0冷冷媒媒水水出出口口温温度度蒸蒸发发压力压力P P0 0。循环由循环由2-5-4-6-22-5-4-6-2变为变为 2-5-4-6-22-5-4-6-2。a a r
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