溴化锂吸收式制冷机的热力计算复习过程.ppt

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1、溴化锂吸收式制冷机的热力计算设设计计条条件件：驱驱动动热热源源和和冷冷却却水水条条件件，以以及及制制冷冷量量和和载载冷冷剂剂温温度度，对对溴溴化化锂锂机机组组可可根根据据国国标标规规定定的的机机组组名名义义工工况况和和性性能能指标选取。指标选取。热热力力计计算算：绘绘制制h-图图，根根据据设设计计条条件件来来确确定定循循环环流流程程的的状状态态点点参参数数，进进而而求求出出各各换换热热设设备备的的热热负负荷荷和和各各种种工工作作介介质质的的流量。流量。传传热热计计算算：根根据据热热力力计计算算结结果果，合合理理的的选选取取传传热热系系数数，确确定传热温差，以求得各个换热设备的传热面积。定传热温

2、差，以求得各个换热设备的传热面积。结结构构计计算算：根根据据上上述述热热力力和和传传热热等等热热工工计计算算的的结结果果，设设计计确确定定机机组组的的结结构构型型式式和和尺尺寸寸，包包括括各各换换热热器器的的结结构构布布置置，喷喷淋系统设计，管内流速和流程阻力计算。淋系统设计，管内流速和流程阻力计算。设计条件设计条件 系系列列产产品品的的设设计计条条件件根根据据行行业业标标准准选选定定，非非系系列列产产品品的的设设计条件根据用户要求确定。计条件根据用户要求确定。制冷量制冷量Qe 根根据据用用户户要要求求或或根根据据企企业业的的规规格格参参数数，在在进进行行冷冷量量设设计计时时，还还应应考考虑虑

3、冷冷媒媒水水输输送送过过程程中中的的冷冷损损耗耗和和在在制制冷冷机机运运行行中中可可能能出现的制冷量下降的各种不利因素。出现的制冷量下降的各种不利因素。因此，因此，设计时制冷量设计时制冷量Qe增加增加515。冷冻水出口温度冷冻水出口温度te 716，我我国国现现行行标标准准有有7、10、13工工况况参参数数，一一般般取取7。过过低低：容容易易结结晶晶，冻冻结结现现象象。所所以以在在满满足足空空调调运运行行要要求求的前提下，的前提下，尽可能采用温度较高的冷冻水尽可能采用温度较高的冷冻水。冷却水进口温度冷却水进口温度ta 32，也可根据用户要求。，也可根据用户要求。冷冷却却水水进进口口温温度度越越

4、低低，制制冷冷机机热热效效率率越越高高。但但太太低低，如如低低于于20，会造成溶液结晶（串联），所以一般在，会造成溶液结晶（串联），所以一般在2532。加热热源参数加热热源参数 蒸蒸 汽汽，表表 压压 大大 于于 0.05-0.15MPa。一一 般般 pa(absolute)0.15-0.2MPa，用单效；，用单效；pa0.4-0.6MPa，用双效。，用双效。热水进口温度没有强制规定，一般为热水进口温度没有强制规定，一般为85-150。循环流程的选择循环流程的选择 循循环环流流程程根根据据加加热热热热源源的的参参数数，可可选选择择单单效效和和双双效效循环流程。循环流程。双双效效溴溴化化锂锂制制

5、冷冷机机由由于于溶溶液液回回路路流流程程的的不不同同，又又可可分分为为串串联联流流程程、并并联联流流程程（又又称称分分流流流流程程）和和串串并并联流程。联流程。串联流程又有串联流程和倒串联流程之分。串联流程又有串联流程和倒串联流程之分。4.2.1 状态点参数的确定状态点参数的确定 4.2.2 各换热设备的热负荷计算各换热设备的热负荷计算 4.2.3 介质流量计算介质流量计算 4.2 热力计算热力计算蒸发温度蒸发温度te 比比冷冷冻冻水水出出口口温温度度低低2-3。出出水水温温度度高高，取取大大值值，低取小值。低取小值。te=te-(2-3)蒸发压力蒸发压力Pe 根据蒸发温度，查饱和水蒸汽表。根

6、据蒸发温度，查饱和水蒸汽表。吸收压力吸收压力Pa 一一般般低低于于蒸蒸发发压压力力27-80pa，因因为为蒸蒸发发器器出出来来的的冷冷剂蒸汽要通过挡液板及部分传热管排才能被溶液吸收。剂蒸汽要通过挡液板及部分传热管排才能被溶液吸收。冷凝温度冷凝温度tc 一般比冷凝器冷却水出口温度高一般比冷凝器冷却水出口温度高2.5-5。冷凝压力冷凝压力Pc 根据冷凝温度根据冷凝温度tc，查饱和水蒸汽表。，查饱和水蒸汽表。发生压力发生压力Pg 对对单单效效机机组组与与双双效效低低压压发发生生器器，可可以以不不考考虑虑挡挡液液板的阻力损失，近似认为板的阻力损失，近似认为PgPc。对对双双效效高高压压发发生生器器Pg

7、1一一般般为为0.05-0.095MPa(370-700mmHg)。对对较较低低加加热热热热源源，可可选选小小值值；对对较较高高压压力的热源可取大值。力的热源可取大值。压压力力不不能能太太高高，主主要要是是溶溶液液沸沸点点越越高高，温温度度也也越越高，给防腐带来困难。高，给防腐带来困难。吸收器出口冷却水温吸收器出口冷却水温ta与冷凝器出口冷却水温与冷凝器出口冷却水温tc据冷却水的流程：据冷却水的流程：t=tw1+tw2tw1冷却水在吸收器内的温升冷却水在吸收器内的温升tw2冷却水在冷凝器内的温升冷却水在冷凝器内的温升单效机组：单效机组：总温升总温升7-9，tw1/tw21.4/1双效机组：双效

8、机组：总温升总温升5.5-6，tw1/tw22/12.4/1 4.2.1 状态点参数的确定状态点参数的确定发生过程终了的溶液温度发生过程终了的溶液温度t4对对单单效效流流程程：溶溶液液与与驱驱动动热热源源之之间间的的传传热热温温差差tg10-30，通常不超过，通常不超过101。对对串串联联双双效效：高高压压发发生生器器，溶溶液液与与驱驱动动热热源源之之间间温差温差t10-20，通常为，通常为140-160。低低压压发发生生器器：浓浓溶溶液液与与高高压压发发生生器器来来的的冷冷剂剂蒸蒸汽汽温度的温差为温度的温差为5-15。4.2.1 状态点参数的确定状态点参数的确定发生终了的浓溶液质量分数发生终

9、了的浓溶液质量分数和焓值和焓值 根据根据P-t查查h-图。图。单效：单效：59-65；双效：双效：高压发生器，高压发生器，57-62；低压发生器，低压发生器，59-64。吸收过程终了稀溶液温度吸收过程终了稀溶液温度t2 t2=ta（吸收器冷却水出口温度吸收器冷却水出口温度）+t2，t2一般为一般为2-5。吸收过程终了稀溶液的质量分数吸收过程终了稀溶液的质量分数和焓值和焓值h 根据根据Pt，查，查h图。图。54-60。放汽范围放汽范围p单效：单效：4-5；p串串联联双双效效：4.5-5.5。高高压压2.0-3.5，低低压压1.5-2.5，串联双效为高、低压发生器的放气之和。，串联双效为高、低压发

10、生器的放气之和。p并联双效：并联双效：4.0-6.0和和3.5-5.0。小，溶液循环量大，热效率低；小，溶液循环量大，热效率低；大大，溶溶液液循循环环量量小小，热热效效率率高高，但但太太大大时时，出出大，易结晶。大，易结晶。稀溶液的循环倍率稀溶液的循环倍率f 定定义义：每每发发生生单单位位质质量量流流量量制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽所所需需送送入入发发生生器的稀溶液质量流量。器的稀溶液质量流量。fFm,a/Dm,D 发生终了的发生终了的/放气范围放气范围 再循环倍率再循环倍率af(吸收器自身循环吸收器自身循环)定定义义：每每吸吸收收单单位位质质量量流流量量制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽所所需需送送入入吸吸收收器

11、的稀溶液质量流量。器的稀溶液质量流量。对单效：对单效：10-50；对双效：；对双效：10。溶液热交换器的状态点参数溶液热交换器的状态点参数浓浓溶溶液液出出热热交交换换器器的的温温度度(t8)：应应比比对对应应 r所所对对应应的的结结晶晶温温度度高高10 以以上上，以以防防止止热热交交换换器器出出口口处处产产生生结结晶晶；一一般般按按t8=t2+（1525）；稀稀溶溶液液出出热热交交换换器器的的温温度度(t7)：可可由由a 和和浓浓溶溶液液出出口口焓焓值值(h7)从从h-图上查得。图上查得。h7可根据热交换器的热平衡式确定。可根据热交换器的热平衡式确定。4.2.2 各换热设备的热负荷计算各换热设

12、备的热负荷计算(单效循环单效循环)PkPoPkPoiar25748931311、发生器热负荷、发生器热负荷Qg和单位热负荷和单位热负荷qg（循环倍率）（循环倍率）4.2.2 各换热设备的热负荷计算各换热设备的热负荷计算(单效循环单效循环)式中：式中：Qg：工作介质的加热量；：工作介质的加热量；qg：发生器产生单位质量流量制冷剂：发生器产生单位质量流量制冷剂蒸汽所需的工作介质的加热量。蒸汽所需的工作介质的加热量。2、冷凝器热负荷、冷凝器热负荷Qc和单位热负荷和单位热负荷qc两边同除两边同除 则则式中：式中：Qc：冷凝过程中冷却水带走的热流量；：冷凝过程中冷却水带走的热流量；qc：冷凝器凝结单位质

13、量流量制冷剂蒸汽时，冷却水带走：冷凝器凝结单位质量流量制冷剂蒸汽时，冷却水带走的热量。的热量。3、蒸发器热负荷、蒸发器热负荷Qe和单位热负荷和单位热负荷qe列出热平衡式：列出热平衡式：两边同除两边同除 则则4、吸收器热负荷、吸收器热负荷Qa和单位热负荷和单位热负荷qa列出热平衡式：列出热平衡式：两边同除两边同除 则则能量平衡能量平衡：即即质量平衡：质量平衡：两边同除两边同除 即即如采用喷淋如采用喷淋，喷淋溶液：，喷淋溶液：5、溶液换热器的热负荷、溶液换热器的热负荷Qh和单位热负荷和单位热负荷qh热平衡式：热平衡式：两边同除两边同除 则则6、热平衡及热力系数、热平衡及热力系数热平衡热平衡：机组的

14、热平衡式：机组的热平衡式：设计时，应使：设计时，应使：热力系数：热力系数：运行时，应使：运行时，应使：驱动热源消耗量驱动热源消耗量式式中中：e工工作作蒸蒸汽汽耗耗量量的的附附加加系系数数，e=3-5%，考考虑虑各各项项热损失；热损失；r加热蒸汽的汽化潜热。加热蒸汽的汽化潜热。2.热水型机组热水型机组1.加热蒸汽质量流量：加热蒸汽质量流量：3.热源单耗热源单耗4.2.3 介质流量计算介质流量计算冷冻水和冷却水体积流量冷冻水和冷却水体积流量Vs、Vw 注意：在串联双效中，应使注意：在串联双效中，应使Vw1、Vw2接近。接近。cp-冷冻水比热容，冷冻水比热容，kJ/(kgK)ts1-ts2-冷冻水温

15、度变化，冷冻水温度变化，Kcp-冷却水比热容，冷却水比热容，kJ/(kgK)ts1-ts2-冷却水温度变化，冷却水温度变化，K制冷剂泵体积流量制冷剂泵体积流量Vr 因此因此 制制冷冷剂剂的的再再循循环环倍倍率率c：每每产产生生单单位位质质量量制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽所所需需送入蒸发器喷淋装置的制冷剂质量流量，一般送入蒸发器喷淋装置的制冷剂质量流量，一般c10。溶液泵体积流量溶液泵体积流量Vs(1)分设发生器泵和吸收器泵的场合分设发生器泵和吸收器泵的场合a.发生器泵：发生器泵：b.吸收器泵：吸收器泵：(2)仅设一个溶液泵，浓溶液直接进入吸收器仅设一个溶液泵，浓溶液直接进入吸收器 在选取溶液泵体积流量

16、时，除计算上述流量外，还在选取溶液泵体积流量时，除计算上述流量外，还应考虑送至自动抽气装置中作抽除不凝性气体驱动应考虑送至自动抽气装置中作抽除不凝性气体驱动能源的溶液流量，以及作其它用途的溶液流量（如能源的溶液流量，以及作其它用途的溶液流量（如冲辛醇管中的流量等）。冲辛醇管中的流量等）。各种泵的规格，应根据算出的体积流量和流动阻力各种泵的规格，应根据算出的体积流量和流动阻力选取。选取。溶液泵体积流量溶液泵体积流量Vs 4.2.4 传热计算传热计算 根根据据热热量量计计算算的的结结果果，合合理理地地选选取取或或计计算算传传热热系系数数，进进而而求出各个换热器的传热面积，为机组的结构设计计算提供条

17、件。求出各个换热器的传热面积，为机组的结构设计计算提供条件。传热面积按下式计算传热面积按下式计算：如如果果传传热热过过程程中中，有有一一种种流流体体发发生生了了集集态态变变化化（如如冷冷凝凝器器中中冷冷凝凝剂剂水水蒸蒸气气的的凝凝结结等等），则则ts=0，计计算算公公式简化为：式简化为：ts温温度度变变化化较较小小的的流流体体在在换换热热器器内的进、出口温差；内的进、出口温差；t1温温度度变变化化较较大大的的流流体体在在换换热热器器内的进、出口温差；内的进、出口温差；a、b系数；系数；tmax冷热流体间最大温差；冷热流体间最大温差；k传热系数。传热系数。热系数热系数 式中式中 d0、di外、内

18、径；外、内径；i内侧表面传热系数；内侧表面传热系数；ri内表面污垢热阻；内表面污垢热阻；r0外表面污垢热阻；外表面污垢热阻；热导率。热导率。（1）以圆管内表面为基准：）以圆管内表面为基准：（2）以圆管外表面为基准：）以圆管外表面为基准：传热面积传热面积（1）发生器：）发生器：蒸汽型：蒸汽型：热水型：热水型：kg-发生器的传热系数发生器的传热系数;th-加热蒸汽相应压力下的饱和温度；加热蒸汽相应压力下的饱和温度；to-发生过程结束时溶液的温度；发生过程结束时溶液的温度；ts-稀溶液在相应压力下的饱和温度；稀溶液在相应压力下的饱和温度；thi、tho-热水的进、出口温度。热水的进、出口温度。（2）

19、冷凝器）冷凝器kc-冷凝器的传热系数冷凝器的传热系数;tk-冷凝温度；冷凝温度；tw1、tw2-冷凝器冷却水冷凝器冷却水(或直燃型机组采暖工况的热水或直燃型机组采暖工况的热水)的的进、出口温度进、出口温度（3）蒸发器）蒸发器：ke-蒸发器的传热系数蒸发器的传热系数;te-蒸发温度；蒸发温度；tc1、tc2-冷水的进、出口温度冷水的进、出口温度（4）吸收器：）吸收器：（5）溶液热交换器）溶液热交换器ka-吸收器的传热系数吸收器的传热系数;tai-吸收器入口浓溶液喷淋温度；吸收器入口浓溶液喷淋温度；tao-吸收器出口稀溶液温度；吸收器出口稀溶液温度；tw1、tw2-冷却水进出口温度；冷却水进出口温

20、度；kt-热交换器的传热系数热交换器的传热系数;tsi、tso-浓溶液进出口温度；浓溶液进出口温度；twi、two-稀溶液进出口温度；稀溶液进出口温度；例题例题单效溴化锂吸收式制冷机热力计算和传热计算示例单效溴化锂吸收式制冷机热力计算和传热计算示例PkPoPkPohar25748699435131n热力计算热力计算:1.已知参数已知参数制冷量制冷量Qo=3489kW;冷水进口温度冷水进口温度tc1=12;冷水出口温度冷水出口温度tc2=7 ;冷却水进口温度冷却水进口温度tw=32 ;加热工作蒸汽压力加热工作蒸汽压力ph=0.196MPa(绝对压力绝对压力);加热蒸汽温度加热蒸汽温度th=119

21、.62 2.设计参数的选定设计参数的选定蒸发温度蒸发温度to及蒸发压力及蒸发压力po:to=tc2-to 故故to=7-2=5 po=872Pa(6.54mmHg)吸收器压力吸收器压力pa:pa=po-pa，取取pa=72Pa，则则pa=872-72=800PaPkPoPkPohar25748699435131 吸收器出口冷却水温度吸收器出口冷却水温度tw1，和冷凝器出口冷却水温度，和冷凝器出口冷却水温度tw2:取取冷冷却却水水的的总总温温升升 tw=8，采采用用串串联联流流动动方方式式，根根据据单单效效机机组组吸吸收收器器和和冷冷凝凝器器热热负负荷荷之之比比，一一般般为为1.3:1，取取 t

22、w1=4.5 ,tw2=3.5 ，则，则 tw1=32+4.5=36.5 tw2=36.5+3.5=40 tw1和和tw2的的选选取取是是否否合合适适，最最后后还还要要由由吸吸收收器器和和冷冷凝凝器器热热负负荷计算出来的冷却水量是否相近来确定。荷计算出来的冷却水量是否相近来确定。冷凝温度和冷凝压力冷凝温度和冷凝压力:tk=tw2+tk，取，取 tk=5，则则tk=40+5=45 pk=9586Pa吸收器出口稀溶液温度吸收器出口稀溶液温度t2 t2=tw1+t2，取取 t2=5.5，则则t2=36.5+5.5=42 发生器出口浓溶液温度发生器出口浓溶液温度t4 t4=th-t4，取取 t4=18

23、.62，则则t4=119.62-18.62=101 放汽范围放汽范围(r-a)p由由 pk=9.6kPa(71.9mmHg)，t4=101,查查 图图 h-图图 可可 得得 r=64.0%;p由由 pa=0.87kPa(6mmHg)，t2=42，a=59.5%;p由此可得由此可得r-a=64%-59.5%=4.5%。PkPoPkPohar25748699435131溶液热交换器出口浓溶液温度溶液热交换器出口浓溶液温度t8 t8=t2+t8，取，取t8=15，则则 t8=42+15=57 由由r=64%，查溴化锂溶液的结晶，查溴化锂溶液的结晶曲线，其结晶温度曲线，其结晶温度ts约为约为40 ，t

24、8-ts=57-40=17.因此，选取因此，选取t8=15 是可行的。是可行的。PkPoPkPohar257486994351313.各状态点参数值各状态点参数值蒸发器出口冷剂蒸汽，点蒸发器出口冷剂蒸汽，点1.由由=0,Po=0.87kPa查查h-图汽相等压图汽相等压线，得线，得h1=2928.67kJ/kg 蒸发器中冷剂水，点蒸发器中冷剂水，点1:由由=0,Po=0.87kPa查液相等压线，查液相等压线，得得h1=439.74kJ/kg 吸收器出口稀溶液，点吸收器出口稀溶液，点2:根据根据t2=42，po=0.87kPa 查液相查液相等压线，得等压线，得h2=279.47kJ/kgPkPoP

25、kPohar25748699435131冷凝器出口冷剂水，点冷凝器出口冷剂水，点3:由由=0,pk=9.6kPa，查液相等压线，查液相等压线，得得h3=607.09kJ/kg冷凝器进口冷剂蒸汽，点冷凝器进口冷剂蒸汽，点3.取取t4和和t5的平均温度，对应查汽相等压的平均温度，对应查汽相等压线线,h3=3098.23kJ/kg发生器出口浓溶液，点发生器出口浓溶液，点4:由由r=64%,pk=9.6kPa,查液相等压线，查液相等压线，得得h4=391.05kJ/kg发生器中开始沸腾溶液，点发生器中开始沸腾溶液，点5:由由a=59.5%，pk=9.6kPa，查液相等压，查液相等压线，得线，得h5=3

26、72.42kJ/kgPkPoPkPohar25748699435131溶液热交换器出口浓溶液，点溶液热交换器出口浓溶液，点8:由由r=64%，t8=57，查液相等压，查液相等压线，得线，得h8=311.92kJ/kg溶液热交换器出口稀溶液，点溶液热交换器出口稀溶液，点7:由由a=59.5%，h7=353.03kJ/kg，查，查液相等压线，得液相等压线，得t7=82.9。PkPoPkPohar25748699435131PkPoPkPohar25748699435131吸收器喷淋溶液，点吸收器喷淋溶液，点9求混合溶液的比焓值求混合溶液的比焓值h9和质量分和质量分数数9，取，取af=17.2，则，

27、则由由h9和和9，查，查h-图的液相等压线，得图的液相等压线，得t9=48.5 4.各换热设备的单位热负荷计算各换热设备的单位热负荷计算发生器发生器冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器吸收器吸收器溶液热交换器的单位热负荷溶液热交换器的单位热负荷:5.系统热平衡计算：系统热平衡计算：6.热力系数：热力系数：7.各换热设备的热负荷计算各换热设备的热负荷计算由蒸发器的单位热负荷由蒸发器的单位热负荷qo，可求得冷剂水的循环量，可求得冷剂水的循环量发生器的热负荷发生器的热负荷:冷凝器的热负荷冷凝器的热负荷:吸收器的热负荷吸收器的热负荷:蒸发器的热负荷蒸发器的热负荷:溶液热交换器的热负荷溶液热交换器的热负荷:8.各工

28、作介质的流量计算各工作介质的流量计算:加热蒸汽流量加热蒸汽流量:-0.196MPa(表表)饱和蒸汽的潜热，饱和蒸汽的潜热，r=2202.68kJ/kg冷水量冷水量:冷却水量冷却水量:吸收器冷却水量吸收器冷却水量冷凝器冷却水量冷凝器冷却水量Vw1与与Vw2相差不大，说明上述冷却水温升的分配是合适的。相差不大，说明上述冷却水温升的分配是合适的。稀溶液循环量稀溶液循环量:吸收器喷淋溶液量吸收器喷淋溶液量:p-喷淋溶液的密度，由喷淋溶液的密度，由9=61.5%,t9=48.5，查得，查得p=1.728 x 103kg/m3;蒸发器冷剂水喷淋量蒸发器冷剂水喷淋量(冷剂泵流量冷剂泵流量):afo-蒸发器的

29、再循环倍数，取蒸发器的再循环倍数，取afo=109.热源单耗计算热源单耗计算n传热计算传热计算 1.K值的选取值的选取p传传热热管管的的材材料料，除除发发生生器器采采用用不不锈锈钢钢管管外外，其其余余换换热热设设备均采用紫铜管。备均采用紫铜管。p故取发生器故取发生器Kg=1163 W/(m2K）;p冷凝器冷凝器kk=4650 W/(m2K）;p蒸发器蒸发器Ko=2326 W/(m2K）;p吸收器吸收器Ka=1163 W/(m2K）;p溶液热交换器溶液热交换器Kt=582 W/(m2K）2.各设备的传热面积计算各设备的传热面积计算发生器发生器:冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器吸收器吸收器溶液热交换器溶液热交换器:此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢