1、吸收器和发生器之前彼此进行热量交换，使稀溶液温度升高，浓溶液温度下降。由于水蒸气的比容非常大， 为避免流动时产生过大的压降， 需要很粗的管道，为避免这一点， 往往将冷凝器和发生器做在一个容器内，将吸收器和蒸发器做在另一个容器内，如图 3所也可以将这四个主要设备置于一个壳体内，高压侧和低压侧之间用隔板隔开，如图 4所图4单筒溴化锂吸收式制冷机的系统1 冷凝器；2发生器；3 蒸发器；4 吸收器;5 热交换器；6、7、8 泵；9 U型管综上所述，溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分：（1） 发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水， 经U形管进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。这些过程
2、与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、 节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同；（2） 发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器， 吸收由蒸发器产生的冷剂蒸气， 形成稀溶液,用泵将稀溶液输送至发生器， 重新加热，形成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的作用。工作过程在 芒-；图上的表示溴化锂吸收式制冷机的理想工作过程可以用 图表示，见图5。理想过程是指工质在流动过程中没有任何阻力损失， 各设备与周围空气不发生热量交换， 发生终了和吸收终了的溶液均达到平衡状态。-图上的表示（1）发生过程点2表示吸收器的饱和稀溶液状态，其浓度为 上，压力为-，温度为.：，经过发生器升高至-,浓度泵，压力
3、升高到 ：，然后送往溶液热交换器，在等压条件下温度由不变，再进入发生器，被发生器传热管内的工作蒸气加热，温度由 -升高到匚压力下的饱和温度？，并开始在等压下沸腾，溶液中的水分不断蒸发，浓度逐渐增大，温度也逐渐升高，发生过程终了时溶液的浓度达到I ,温度达到,用点4表示。2-7表示稀溶液在溶液热交换器中的升温过程， 7-5-4表示稀溶液在发生器中的加热和发生过程，所产生的水蒸气状态用开始发生时的状态（点 4）和发生终了时的状态（点 3）的平均状态点3表示，由于产生的是纯水蒸气，故状态 位于的纵坐标轴上（2）冷凝过程由发生器产生的水蒸气（点 3）进入冷凝器后，在压力不变的情况下被冷凝器管内流动的冷
4、却水冷却，首先变为饱和蒸气，继而被冷凝成饱和液体（点3），3 - 3表示冷剂蒸气在冷凝器中冷却及冷凝的过程（3）节流过程压力为的饱和冷剂水（点 3）经过节流装置（如 U形管），压力降为后进入蒸发器。节流前后因冷剂水的焓值和浓度均不发生变化，标出）与点3重合。但由于压力的降低，部分冷剂水气化成冷剂蒸气（点故节流后的状态点（图中未1），尚未气化的大部分冷剂水温度降低到与蒸发压力相对应的饱和温度（点1 ）,并积存在蒸发器水盘中，因此节流前的点3表示冷凝压力匕？下的饱和水状态，而节流后的点 3表示压力为 的饱和蒸气（点）和饱和液体（点1 ）相混合的湿蒸气状态。（4）蒸发过程积存在蒸发器水盘中的冷剂水（
5、点 1）通过蒸发器泵均匀地喷淋在蒸发器管簇的外表面，吸收管内冷媒水的热量而蒸发，使冷剂水的等压、等温条件下由点 1变为1 , 1 - 1表示冷剂水在蒸发器中的气化过程。（5）吸收过程浓度为1、温度为：、压力为的溶液，在自身的压力与压差作用下由发生器流至溶液热交换器，将部分热量传给稀溶液，温度降到=（点8），4-8表示浓溶液在溶液热交换2 ）混合，形成浓度为1、器中的放热过程。状态点 8的浓溶液进入吸收器，与吸收器中的部分稀溶液（点 温度为的中间溶液（点9），然后由吸收器泵均匀喷淋在吸收器管浓度增大，用点簇的外表面。中间溶液进入吸收器后，由于压力的突然降低，故首先闪发出一部分水蒸气,9表示。由于
6、吸收器管簇内流动的冷却水不断地带走吸收过程中放出的吸收热，因此中间溶液便具有不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力， 使溶液的浓度降至.，温度由降至（点2）。8 9和2 9表示混合过程，9-2表示吸收器中的吸收过程。假定送往发生器的稀溶液的流量为 上二订，浓度为二，产生二冷二二二的冷剂水蒸气，剩 下的流量为- -Li :二書、浓度为的浓溶液出发生器。根据发生器中的质量平衡关系 得到下式a称为循环倍率。它表示在发生器中每产生1kg水蒸气所需要的溴化锂稀溶液的循环量-：）称为放气范围上面所分析的过程是对理想情况而言的实际上，由于流动阻力的存在， 水蒸气经过挡水板时压力下降，因此在发生器中，发生压力应大
7、于冷凝压力匕 ？，在加热温度不变的情况 下将引起溶液浓度的降低。另外，由于溶液液柱的影响， 底部的溶液在较高压力下发生，同时又由于溶液与加热管表面的接触面积和接触时间的有限性，使发生终了浓溶液的浓度 -丫低于理想情况下的浓度,（-一-亠）称为发生不足；在吸收器中，吸收器压力温度不变的情况下，它将引起稀溶液浓度的增大。由于吸收剂与被吸收的蒸气相互接触的时间很短，接触面积有限，加上系统内空气等不凝性气体存在，应小于蒸发压力，在冷却水均降低溶 液的吸收效果，吸收终了的稀溶液浓度-比理想情况下的二高，一7）称为吸收不足。发生不足和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化, 的经济性。使放气范围减少，从而影
8、响循环溴化锂吸收式制冷机的热力及传热计算溴化锂吸收式制冷机的计算应包括热力计算、传热计算、结构设计计算及强度校核计算等， 算和传热计算的方法与步骤加以说明。热力计算此处仅对热力计溴化锂吸收式制冷机的热力计算是根据用户对制冷量和冷媒水温的要求， 以及用户所能提供的加热热源和冷却介质的条件，合理地选择某些设计参数 （传热温差、放气范围等），然后 对循环加以计算, 为传热计算等提供计算和设计依据。已知参数 制冷量它是根据生产工艺或空调要求，同时考虑到冷损、制造条件以及运转的经济 性等因素而提出。 冷媒水出口温度：它是根据生产工艺或空调要求提出的。由于：与蒸发温度有关若. 下降，机组的制冷及热力系数均
9、下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应 尽可能地提高蒸发温度。 对于溴化锂吸收式制冷机， 因为用水作制冷剂，故一般二大于 5 C 冷却水进口温度 根据当地的自然条件决定。应当指出，尽管降低能使冷凝压力下降，吸收效果增强，但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题，并不是的合理范围。机组在冬季运行时尤应防止冷却水温度过低这一问题=愈低愈好，而是有一定 加热热源温度 考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用 0.10.25Mpa 的饱和蒸气 或 75 C 以上的热水作为热源较为合理。如能提供更高的蒸气压力，则热效率可获得进一步 的提高。（2） 设计参数的选定图6发生器热平蘭團S1 9宀点器热平衡器（Q
10、fliF%d）h8 Y mf, h2热交换器热平衡嗫收器执平裔图吸收器出口冷却水温度 1和冷凝器的口冷却水温度r2由于吸收式制冷机采用热能作 为补偿手段，所以冷却水带走的热量远大于蒸气压缩式制冷机。为了节省冷却水 的消耗量， 往往使冷却水串联地流过吸收器和冷凝器。 考虑到吸收器内的吸收效果和冷凝器允许有较高的冷凝压力这些因素，通常让冷却水先经过吸收器，再进入冷凝器。冷却水的总温升一般取 79 C,视冷却水根据：-查水蒸气表求得丁 ”？，即匚?则温差取较小值，反之，取较大值，即（5）般比冷却水出口温度高蒸发压力 二根据求得，即 亍：一八 吸收器内稀溶液的最低温度 :吸收器内稀溶液的出口温度35
11、C,取较小值对吸收效果有利，但传热温差的减小将导致所需传热面积的增大，反之亦5吸收器压力 吸收器压力因蒸气流经挡水板时的阻力损失而低于蒸发压力。与挡水板的结构和气流速度有关，一般取 _ 1 ? ，即- ； 加 -6稀溶液浓度 上，根据和 ，由溴化锂溶液的 - 图确定，即 - （ 8）压降的大小 浓溶液浓度 亠为了保证循环的经济性和安全可行性，希望循环的放气范围0.030.06 之间，因而二-二）在.!9） 发生器内溶液的最高温度 1发生器出口浓溶液的温度 可根据二-?迂J - （io）的关系在溴化锂溶液的 - 图中确定。尽管发生出来的冷剂蒸气流经挡水板时有阻力存在，但由于亠与“相比其数值很小，
12、可以忽略不计，因此假定般希望比加热温度低1040 C,如果超出这一范围，贝S有关参数应作相应的调整。 较高时，温差取较大值。时影响甚微。一器出口温度 与；浓溶液出口温度由热交换器冷端的温差确定， 较小，热效率虽较高，要求的传热面积仍会较大。为防止浓溶液的结晶 度高10 C以上，因此冷端温差取1525 C,即对应的结晶温如果忽略溶液与环境介质的热交换，稀溶液的出口温度-.i-3- L（俎一血）+禺kJ/kg（12）溶液热交换 如果温差T应比i.-浓度所 -可根据溶液交换的热平衡式确定1 _再由.和-，在；-图上确定 吸收器喷淋溶液状态 为强化吸收器的吸收过程，吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸
13、收器的浓溶液量较少，为保证一定的喷淋密度， 往往加上一定数量稀溶液， 形成中间溶液后 喷淋，虽然浓度有所降低，9的中间溶液，如图6所示，根据热平衡方但因喷淋量的增加而使吸收效果增强。假定在丄-的浓溶液中再加入 一一-的稀溶液，形成状态为 程式（今皿-验+?m）爲=（彳皿-务通傀+*7為口 _1 +鱼知二（1）規+生妇） 今mJ（13）血，-1地+地呱；/再由和1通过图确定混合后溶液的温度 二（3）设备热负荷计算 设备的热负荷根据设备的热平衡式求出制冷机中的冷剂水的流量 二、 ?冷剂水流量由已知的制冷量；门负荷心确定。和蒸发器中的单位热竹由图 7 可知15）16）发生器热负荷 =由图 8可知Qg
14、 =（务 f -讹）忽十磅叭縉- %松 即二- 一：- f 7）冷凝器热负荷 ：由图 9可知、卜宀：丄.：- - （18）吸收器热负荷由图 10可知QtL 4圖给+ 沟T 1 Gurf弟J， ，L， ，: ，（19） 溶液热交换热负荷I由图11可知2?=仏（毎-爲）二（0* -如）（八4 -给）fr - 5上（20）4）装置的热平衡式、热力系数及热力完善度若忽略泵消耗功率带给系统的热量以及系统与周围环境交换的热量，为，一 .-J ，卜 （21）热力系数用表示，它反映消耗单位蒸气加热量所获得的制冷量，按定义歹（22）整个装置的热平衡式应用于评价装置的经济性单效溴化锂吸收式制冷机的 一般为0.65
15、0.75 ，双效溴化锂吸收式制冷机的 ？通常在1.0以上。热力完善度是热力系数与同热源温度下最高热力系数的比值。假设热源温度为二，环境温度为，冷源温度为，则最高热力系数为I 23 _ 217（23）热力完善度可表示为它反映制冷循环的不可逆程度。（5）加热蒸气的消耗量和各类泵的流量计算1加热蒸气的消耗量c丿= A kg/s料幷 （25）式中A - 考虑热损失的附加系数， A=1.051.10;1 - 加热蒸气焓值，kJ/kg ;1 - 加热蒸气凝结水焓值，kJ/kg。2吸收器泵的流量x 3600 二（口 + 了 _1 如 x 3600 m3 /h/7oxio3 xio3式中吸收器喷淋溶液量，kg
16、/s丄 喷淋溶液密度，kg/l ，由图查取。鱼 m x 3600 =纽亍 x 3600 m3 /h（27）1式中：- 稀溶液密度，kg/l ，由图查取。4冷媒水泵的流量一6m /h（28）式中:冷媒水的比热容， 【-.二山-亠工二冷媒水的进口温度，C;冷媒水的出口温度，C。5冷却水泵的流量几如果冷却水是串联地流过吸收器和冷凝器，它的流量应从两方面确对于吸收器需重新假定，至两者相等为止。所以蒸发器做成喷淋式计算结果应为、-,如果两者相差较大，说明以前假定的冷却水总温升的分配不当6蒸发器泵的流量由于蒸发器内压力很低，冷剂水静压力对蒸发沸腾过程的影响较大,为了保证一定的喷淋密度， 使冷剂水均匀地润湿
17、发器管簇的外表面，蒸发器泵的喷淋量要大于蒸发器的蒸发量， 表示，a=1020。蒸发泵的流量为两者之比称为蒸发器冷剂水的再循环倍率=_A 玫36001000m3/h（31）传热计算（1）传热计算公式,机的传热计算公式如下简化的溴化锂吸收式制冷（32）式中- 传热面积，；亍 传热量，w ；十- 热交换器中的最大温差，即热流体进口和冷流体进口温度之差 ,C;-a,b 常数，它与热交换器内流体流动的方式有关，具体数据见表 1;流体a在换热过程中温度变化，C;流体b在换热过程中的温度变化，C 采用公式（32）时，要求；Y ?.。表1各种流动状态下的乩占 值流动方式ab应用范围逆流0.350,651帧流0
18、.650.d5叉流0.425O.d5两流库均作交火流动0.50.55种流体作交叉济动（2）各种换热设备传热面积的计算 发生器的传热面积5进入发生器的稀溶液处于过冷状态（点 7）,必须加热至饱和状态（点5）才开始沸腾，由于温度从：上升到二所需热量与沸腾过程中所需热量相比很小,量远小于潜热，计算时也按饱和温度计算。由于加热蒸气的换热过程中发生相变，故冷凝器的传热面积人进入冷凝器 因为它冷却到饱和蒸气时放出的进行计算。由于冷剂二相应的发生器传热面积为恥-叫耳底-厶匚很比二打m2（34）式中乙- 发生器传热系数，_V_J的冷剂水蒸气为过热蒸气，热量远小于冷凝过程放出的热量，故计算时仍按饱和冷凝温度水蒸
19、气在换热过程中发生相变，故 -，即22 m（35）心饥斩- -）式中匚-冷凝器传热系数，m3吸收器的传热面积.如果吸收器中的冷却水作混合流动而喷淋 液不作混合流动，则F = 心（讥-弘）2 轧亿 _ G） _。孔4） _ 0 6%? _ & ）（36）蒸发器的传热面积C蒸发过程中冷剂水发生相变, f 二，贝y9皿）（37）式中丄1- 蒸发器传热系数，九.丁 *。 溶液热交换器的传热面积上：？由于稀溶液流量大，故水当 量大，？ ？亠应为稀溶液在热交换 器中的温度变化。两种溶液在换热过程中的流动方式常采用逆流形式，则品的传热系数，供设计时参考表2传热系数K机型冷凝器蒸发器吸收器？ |发生器1容薇热
20、交换器W/（m 2-K） （kcal/（ n?hC）XZ-50（单效#中国）2326 （2000）314 （700）1163 （1000）532 （50D）日立 HAU-100（单效，日萄5234 （4500）2791 （2400）1623 （1400）465 （400D三洋（单效#日本）笛 S3 （4000）1745 （1500）1070 （920）2XZ- 1A0（孜效中国）4070 （3500）2559 （2加。）1105 （950）高压1047（900）低压987（850）川崎5S15-6P782675-30241163-13962326（2000）349-465（300A400）（双
21、效日本）（A000-6000）（2300-2600）C1000-1200）11153291-349（1000）（250-300）排布置方式、水质、不凝性气体 目前，国内外对提高水速、改进由表2可见，各设备传热系数相差很大。实际上，热流密度、流速、喷淋密度、材质、管 量及污垢等因素均会影响传热系数的数值。溴化锂吸收式制冷机组采取了一些改进措施， 如对传热管进行适当的处理、 喷嘴结构等，使传热系数有较大的提高。设计过程中务必选综合考虑各种因素，再确定 值。单效溴化锂吸收式制冷机热力计算和传热计算举例（1）热力计算已知条件:设计参数的选定厂4+山就二（艾+44）=药4=八 + 八=（36.4 + 3
22、.6） = 40+ Ai =（40 + 5） = 45 巩=9,6x11）4 MPa3 ） 蒸发温度及蒸发压力 取 C, 则z0 = - A ； = （5 - 2） = 3 C=7.57x10八 MPa4）吸收器内稀溶液的最低温度 取小?一 C,贝U与=Zwi+A/= （36.4+3 6） = 40 C5）吸收器压力 假定亠-二”、-匕，则八= po-Apo = （7 57x10八-1 33x10）MPa= 7.44x10- MPa6）稀溶液浓度二由二和 查】;图得-一 - ，J-7）浓溶液浓度i取h_ ，贝UH 0.044 = 0.591 + 0.044 = 0,6358）发生器内浓溶液的最
23、高温度-由和匕？查：图得：一-C9）浓溶液出热交换器时的温度 取冷端温差：匚C,则-IT-工 c10）浓溶液出热交换器时的焓 由；和二 在 图上查出11 ）稀溶液出热交换器的温 度由式（1） 和式（12）求得0.635=14.430.635-0.591（14.43-1X389.08-307.7:3）卜右，申UA3 十=35144 kJ4cg再根据，和二在：-图上查得- - c12 ）喷淋溶液的焓值和浓度 分别由式（13） 和式（14）求得，计算时取. 14.43 - 1）x307.73 + 30x275.74=285.62 kJ/kg勺 14 43 + 30-1弓 Ox 059 +（1443-1）x063 于=0,614 43 + 30-1由：和1查门二图，得_根据以上数据，确定各点的参数，其数值列于表 3中，考虑到压力的数量级，表中压力单位为kPa。表3循环各点的券数值笔 称点号温度TC压力（kPa）蜡值（kl/kg）蒸发器出口处冷剂蒸气r3.00 757293448吸收器出口处稀溶液40.00.5P10.744275.74冷黴器出口处冷刑水345.09.60060）92冷凝器出口处水蒸气3f94.39.60C3095.72
