第六章吸收式制冷循環(huán)12§6—1溶液及其特性§6—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對§6—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)§6—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素3如圖所示，吸收式制冷循環(huán)是依靠溶液的正循環(huán)來實(shí)現(xiàn)制冷劑的逆循環(huán)的，其工作原理已在第二章講述，本節(jié)主要分析吸收式制冷循環(huán)的溶液及其特性?！?—1溶液及其特性吸收式制冷基本原理圖4一、溶液及其濃度二、溶解熱三、理想溶液及拉烏爾定律§6—1溶液及其特性5一、溶液及其濃度溶液是指由兩種或兩種以上的物質(zhì)均勻混合而成的液體。在溶液中，習(xí)慣上把占比例較大的組分叫溶劑當(dāng)氣體或固體溶解于液體時，不管彼此間的相對含量如何，通常把液體稱為溶劑，而把氣體或固體稱為溶質(zhì)，而把其他的組分叫溶質(zhì)。§6—1溶液及其特性1、溶液、溶質(zhì)和溶劑6（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶液中某組分的質(zhì)量與溶液的質(zhì)量之比。如果某種溶液由多種物質(zhì)均勻混合而成，其中組分1的質(zhì)量為m1，組分2的質(zhì)量為m2，組分i的質(zhì)量為mi，總質(zhì)量為M，則：§6—1溶液及其特性2、溶液的濃度7（2）摩爾濃度摩爾濃度是溶液中某組分的摩爾數(shù)與溶液的摩爾數(shù)之比。如果某種溶液由多種物質(zhì)均勻混合而成，其中組分1的摩爾數(shù)為n1，組分2的摩爾數(shù)為n2，組分i的摩爾數(shù)為ni，總摩爾數(shù)為N，則：§6—1溶液及其特性2、溶液的濃度8二、溶解熱物質(zhì)的溶解過程是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，一般情況下物質(zhì)相互溶解時不但會產(chǎn)生體積的變化，還會伴隨著熱量的吸收或放出。各組分溶解成溶液時，為保持原來溫度，所應(yīng)吸收或放出的熱量稱為溶解熱。溶解時若需吸收熱量，則溶解熱為正；溶解時若要放出熱量，則溶解熱為負(fù)?！?—1溶液及其特性9三、理想溶液及拉烏爾定律理想溶液是指滿足下列條件的溶液：（1）各組分無論什么比例均能彼此均勻相溶。（2）各組分混合時既無熱效應(yīng)，也沒有容積變化，即溶液的體積是各組分混合前的體積之和。必須指出，雖然現(xiàn)實(shí)中真正的理想溶液并不存在，但當(dāng)溶液的濃度很低時，可把它看作理想溶液?！?—1溶液及其特性1、理想溶液10對于多元液體，當(dāng)溶液與蒸氣平衡共存時，溶液表面上部某組分i的分壓力pi就是該組分的飽和蒸氣壓。如果溶液中的所有組分都是揮發(fā)性的，則溶液表面上部空間中總蒸氣壓力p就等于各組分蒸氣分壓力之和，即對于理想溶液，拉烏爾根據(jù)實(shí)驗測得某組分的蒸氣分壓力與該組分的摩爾濃度成正比。即：§6—1溶液及其特性2、拉烏爾定律11一、吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)的選擇二、吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對三、常用吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對的性質(zhì)§6—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對12一、吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)的選擇在吸收式制冷中，對制冷劑的選擇要求與蒸氣壓縮式中的相似：（1）單位容積制冷量要大。（2）工作壓力不要太高或太低。（3）無毒，無腐蝕性，化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃、不易爆。（4）價廉，易獲得?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對1、對制冷劑的要求13（1）吸收（制冷劑的）能力強(qiáng)吸收能力越強(qiáng)，則設(shè)備所需要的吸收劑循環(huán)量就越少，發(fā)生器工作熱源的加熱量、在吸收器中冷卻介質(zhì)帶走的熱量以及溶液泵的消耗功率就越少?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、對吸收劑的要求14（2）與制冷劑的沸點(diǎn)相差大沸點(diǎn)越高，吸收劑在發(fā)生器中就越難揮發(fā)，汽化出來的制冷劑純度就越高。如果吸收劑不是一種極難揮發(fā)的物質(zhì)，則發(fā)生器中汽化出來的將不全是制冷劑，這就必須設(shè)置精餾器，如圖所示，將混在制冷劑中的吸收劑分開，否則將影響制冷效果?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、對吸收劑的要求設(shè)置精餾器15（3）導(dǎo)熱系數(shù)要大，密度、黏度和比熱容要小，這樣可以提高正向循環(huán)的工作效率。（4）化學(xué)性質(zhì)方面的要求：無毒、不易燃、不易爆、無腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性好?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、對吸收劑的要求16二、吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對（1）水—溴化鋰溶液（H2O—LiBr）（2）水—氯化鋰溶液（H2O—LiCl）（3）水—碘化鋰溶液（H2O—LiI）（4）水—溴化鋰—氯化鋰溶液（H2O—LiBr—LiCl）（5）水—氯化鋰—硫氰酸鋰溶液（H2O—LiCl—LiSCN）§6—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對1、以水作為制冷劑的工質(zhì)對17（1）氨—水溶液（NH3—H2O）（2）乙胺—水溶液（C2H5NH2—H2O）（3）甲胺—水溶液（CH3NH2—H2O）（4）硫氰酸鈉—氨溶液（NaSCN—NH3）§6—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、以氨作為制冷劑的工質(zhì)對18（1）甲醇—溴化鋰溶液（CH3OH—LiBr）（2）甲醇—溴化鋅溶液（CH3OH—ZnBr2）（3）甲醇—溴化鋰—溴化鋅溶液（CH3OH—LiBr—ZnBr2）（4）乙醇—溴化鋰溶液（C2H5OH—LiBr）（5）乙醇—溴化鋰—溴化鋅溶液（C2H5OH—LiBr—ZnBr2）§6—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對3、以醇作為制冷劑的工質(zhì)對19三、常用吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對的性質(zhì)純凈的溴化鋰固體的化學(xué)性質(zhì)與氯化鈉相似，呈白色、無毒、無臭、有苦咸味，在大氣中不變質(zhì)、不分解、不揮發(fā)，化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)為549℃，沸點(diǎn)為1.265℃，有強(qiáng)烈的吸水性。水的汽化潛熱大、無毒、無味、不燃燒、不爆炸、價格低廉。但水的凝固點(diǎn)較高，為0℃。因此，用水作為制冷劑僅限于空調(diào)制冷?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對1、溴化鋰—水溶液20溴化鋰—水溶液的物理特性如下：（1）溶解度隨溫度的升高而增大。（2）室溫下的密度約為1.7g/cm3。（3）比熱容較水小，且隨溫度升高而增大，隨濃度升高而減小。（4）黏度較大，且在溫度較低時，隨濃度的增大而迅速增大。（5）表面張力隨濃度的增大和溫度的降低而增大。（6）飽和蒸氣壓力很小，吸濕性很強(qiáng)。（7）對普通金屬有較大的腐蝕作用?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對1、溴化鋰—水溶液21氨作為制冷劑有較好的熱力學(xué)性質(zhì)，其汽化潛熱大、單位容積制冷量大，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-33.3℃，凝固點(diǎn)為－77.7℃。氨極易溶解于水中，其溶液呈弱堿性，但有強(qiáng)烈的刺激性氣味，有毒、易燃爆?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、氨—水溶液22氨—水溶液的物理特性如下：（1）密度為0.64g/cm3，且隨濃度和溫度的下降而升高。（2）比熱容隨溫度和濃度的升高而增大。（3）導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高和濃度的降低而增大。（4）黏度在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%左右最大，且隨溫度的降低而增大?！?—2吸收式制冷循環(huán)的工質(zhì)與工質(zhì)對2、氨—水溶液23一、溴化鋰吸收式制冷分類二、單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)三、雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)§6—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)24一、溴化鋰吸收式制冷分類溴化鋰制冷機(jī)組分類如下：§6—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)25二、單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)備組成如圖所示。系統(tǒng)中設(shè)有發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器泵、蒸發(fā)器泵、吸收器泵、節(jié)流裝置、溶液熱交換器等設(shè)備?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)1、機(jī)組組成結(jié)構(gòu)單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)備組成1—溶液熱交換器2—發(fā)生器泵3—吸收器泵4—蒸發(fā)器泵5—吸收器6—蒸發(fā)器7—發(fā)生器8—冷凝器9—U形管26在制冷循環(huán)中，來自吸收器的溴化鋰稀溶液由發(fā)生器泵加壓，并經(jīng)過熱交換器后進(jìn)入發(fā)生器，由發(fā)生器內(nèi)管簇中的工作蒸氣將其加熱，溶液中的制冷劑（水）汽化成水蒸氣。水蒸氣上升進(jìn)入冷凝器，由冷凝器管簇內(nèi)的冷卻水將其冷卻冷凝為液態(tài)水。液態(tài)水在重力作用下降入冷凝器池中。制冷劑水經(jīng)U形管節(jié)流降壓降溫并進(jìn)入蒸發(fā)器后迅速吸熱汽化，未汽化的制冷劑被蒸發(fā)器泵均勻地噴淋在冷媒水管簇外表，使冷媒水的溫度下降，從而達(dá)到制冷的目的?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)2、工作流程27吸收式制冷可用以下5個熱力過程來描述：（1）發(fā)生過程在發(fā)生器中，濃度較低的溴化鋰溶液被工作蒸氣加熱，溫度升高，并在一定的壓力下沸騰。（2）冷凝過程來自發(fā)生器中的水蒸氣進(jìn)入冷凝器，由冷凝器管內(nèi)流動的冷卻水將其定壓冷卻冷凝為飽和液體?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)3、熱力過程描述28（3）節(jié)流過程在冷凝壓力下的制冷劑液體，經(jīng)過節(jié)流裝置U形管由于系統(tǒng)內(nèi)壓力極低，只能采用U形管節(jié)流。降為蒸發(fā)壓力。（4）蒸發(fā)過程在蒸發(fā)器內(nèi)，由于壓力極低，制冷劑在吸收了蒸發(fā)器管簇內(nèi)冷媒水的熱量后汽化為蒸汽，冷媒水溫度降低（通常降低5～10℃）?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)3、熱力過程描述29（5）吸收過程在發(fā)生器中濃縮后的溴化鋰溶液進(jìn)入吸收器，在冷卻水的冷卻下溫度降低。吸收器中所得到的稀溶液，再由發(fā)生器泵送往發(fā)生器中，這樣制冷機(jī)就完成了一個制冷循環(huán)?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)3、熱力過程描述30三、雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)如圖所示，與單效機(jī)的主要區(qū)別是，雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)置兩個發(fā)生器，一個稱為高壓發(fā)生器，另一個稱為低壓發(fā)生器?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)1、雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)設(shè)置31如圖所示為雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)工作流程圖，吸收器中的稀混合溶液由發(fā)生器泵加壓并經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器、溶液調(diào)節(jié)閥和高壓熱交換器送到高壓發(fā)生器。此過程中稀混合溶液先后被兩個熱交換器預(yù)加熱升溫?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)2、雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作流程雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)工作流程圖1—高壓發(fā)生器2—低壓發(fā)生器3—冷凝器4—蒸發(fā)器5—吸收器6—高溫?zé)峤粨Q器7—溶液調(diào)節(jié)閥8—低溫?zé)峤粨Q器9—吸收器泵10—發(fā)生器泵11—蒸發(fā)器泵12—抽氣裝置13—防結(jié)晶管32雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)根據(jù)稀溶液的循環(huán)方式不同可分成串聯(lián)流程和并聯(lián)流程兩大類，如圖所示。上面介紹的屬于串聯(lián)流程，而并聯(lián)流程的雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)與串聯(lián)型基本一致?！?—3溴化鋰吸收式制冷循環(huán)2、雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的工作流程雙效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的循環(huán)方式a）串聯(lián)流程b）并聯(lián)流程1—高壓發(fā)生器2—低壓發(fā)生器3—高溫?zé)峤粨Q器4—低溫?zé)峤粨Q器5—蒸發(fā)器6—發(fā)生器泵33一、溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的特點(diǎn)二、影響溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的主要因素三、提高溴化鋰吸收式制冷性能的途徑§6—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素34一、溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的特點(diǎn)（1）以熱能為動力，耗電少，且對熱源的要求不高。各種低品位熱能，如75℃以上的熱水、地?zé)?、太陽能和煙道氣等都可作為熱源。?）系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動部件少，故工作時振動小、噪聲低，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。（3）工質(zhì)無臭、無毒、無燃爆危險，對操作人員和設(shè)備運(yùn)行安全，對地球環(huán)境無影響。§6—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素1、優(yōu)點(diǎn)35（4）能很好地適應(yīng)負(fù)荷的變化，在對工作效率基本無影響的前提下，制冷量可在10%～100%的范圍內(nèi)方便地調(diào)節(jié)。（5）對冷卻水的溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)，可用40℃冷卻水。（6）因設(shè)備運(yùn)行振動小，所以安裝場地要求低，施工簡單方便。（7）設(shè)備制造簡單，操作、維修方便?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素1、優(yōu)點(diǎn)36（1）當(dāng)系統(tǒng)中進(jìn)入空氣后，會對普通碳鋼具有較強(qiáng)的腐蝕性，這不但會縮短設(shè)備的使用壽命，還會影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和循環(huán)性能。（2）因為以水作為制冷劑，所以蒸發(fā)器工作時處于真空，對其密封性要求較高。（3）設(shè)備有多處需要排熱，負(fù)荷較大。（4）對冷卻水的水質(zhì)要求較高。§6—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素2、缺點(diǎn)37二、影響溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的主要因素溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的制冷量隨工作蒸氣壓力（溫度）的升高而增大，隨壓力的降低而減小。一般地，工作蒸氣壓力每變化0.01MPa，制冷量的變化為3%～5％。但工作蒸氣的壓力又不能太高，因為壓力升高會引起濃溶液的濃度升高并易產(chǎn)生結(jié)晶。通常，工作蒸氣的壓力以高壓發(fā)生器出口濃溶液溫度不超過130℃為準(zhǔn)。§6—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素1、工作蒸氣壓力（溫度）變化對循環(huán)的影響38當(dāng)其他參數(shù)不變時，制冷量隨著冷媒水出口溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小。一般地，冷媒水出口溫度變化1℃時，制冷量變化3%～5％。所以，在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能提高冷媒水出口溫度，這樣不僅可以獲得較高的制冷量，還可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。冷媒水出口溫度一般控制在5～10℃，不要低于5℃?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素2、冷媒水出口溫度的變化對循環(huán)的影響39在其他條件不變的情況下，制冷量隨著冷卻水進(jìn)口溫度的降低而增大，隨溫度的升高而減小。但冷卻水進(jìn)口溫度不宜過低，否則將會引起濃溶液結(jié)晶或制冷劑水污染等問題。一般情況下，冷卻水進(jìn)口溫度控制在25～32℃?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素3、冷卻水進(jìn)口溫度的變化對循環(huán)的影響40冷卻水與冷媒水的水質(zhì)對溴化鋰吸收式制冷影響較大。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，在傳熱管內(nèi)、外壁將逐漸形成一層污垢，影響傳熱，使制冷能力下降。所以，在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中應(yīng)經(jīng)常注意水質(zhì)的分析，當(dāng)水質(zhì)較差時，應(yīng)及時采取除污措施，以保證水質(zhì)要求?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素4、冷卻水與冷媒水質(zhì)對循環(huán)的影響41不凝性氣體是指溴化鋰吸收式制冷機(jī)中既不能冷凝又不能吸收的氣體，如外部滲入的空氣等。即使這類氣體數(shù)量極其微小，也會造成吸收器中溶液對制冷劑蒸氣吸收能力的大幅度下降，從而嚴(yán)重影響機(jī)組的制冷能力?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素5、不凝性氣體對循環(huán)的影響42當(dāng)其他條件不變時，在一定的范圍內(nèi)，稀溶液的循環(huán)量與制冷量成正比，循環(huán)量增大時制冷量增大，循環(huán)量減小時制冷量減小。但如果稀溶液循環(huán)量過大，則會使溶液的濃度差減?。馊芤旱臐舛冉档?，稀溶液的濃度升高），導(dǎo)致熱力系數(shù)減小，制冷量下降?！?—4影響溴化鋰吸收式制冷的主要因素