制冷与低温技术原理 (五) 多媒体教学课件 李文科 制作

第五章 吸收式制冷 第一节 概 述 第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液 的h-w图 第三节 溴化锂吸收式制冷机 第四节 氨吸收式制冷机

第一节 概 述 内 容 提 要 吸收式制冷与蒸气压缩式制冷的比较 一、制冷剂与吸收剂 二、制冷性能参数

第一节 概 述 吸收式制冷和蒸气压缩式制冷都是利用制冷剂的汽化潜热制取冷量，图5－1示出吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机工作原理的比较。由图可见，它们的共同点是：高压制冷剂蒸气在冷凝器R中冷凝后，经节流元件J节流，温度和压力降低，低温、低压液体在蒸发器Z内汽化，实现制冷。它们的不同点是： (1)提供能量的种类不同。蒸气压缩式制冷机消耗机械功，吸收式制冷机消耗热能。 (2)吸取制冷剂蒸气的方式不同。利用液体蒸发连续不断地制冷时，需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式制冷机用压缩机A吸取此蒸气，吸收式制冷机用吸收剂在吸收器c中吸取制冷剂蒸气。

第一节 概 述 (3)将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同。蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机A完成，吸收式制冷机则是通过吸收器c、溶液泵d、发生器a和节流阀b完成。

第一节 概 述 (a)蒸气压缩式制冷机 (b)吸收式制冷机 图5－1 蒸气压缩式制冷机与吸收式制冷机工作原理比较 第一节 概 述 (a)蒸气压缩式制冷机 (b)吸收式制冷机 图5－1 蒸气压缩式制冷机与吸收式制冷机工作原理比较 A—压缩机；R—冷凝器；J—节流阀；Z—蒸发器 a—发生器；b—节流阀；c—吸收器；d—溶液泵

第一节 概 述 一、制冷剂与吸收剂 吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能吸收低沸点组分的蒸气这一特性完成制冷循环。目前吸收式制冷机中常用二组分溶液，习惯称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂。 对于吸收剂，应有如下特性： (1)有强烈吸收制冷剂的能力； (2)在相同压力下，它的沸腾温度应比制冷剂的沸腾温度高得多； (3)不应有爆炸、燃烧的危险，并对入体无毒害； (4)吸收剂与制冷剂对金属材料的腐蚀性小； (5)价格低，易获得。

第一节 概 述 可供使用的制冷剂－吸收剂溶液很多，按溶液中含有的制冷剂种类区分，可分为水类、氨类、醇类和氟利昂类四大类。 第一节 概 述 可供使用的制冷剂－吸收剂溶液很多，按溶液中含有的制冷剂种类区分，可分为水类、氨类、醇类和氟利昂类四大类。 水类溶液是以水为制冷剂。水是很容易获得的天然物质，它无毒、不燃烧、不爆炸，对环境也没有破坏作用，汽化潜热大，是一种相当理想的制冷剂。但受其物性的限制，只适宜用于蒸发温度较高的空调设备；溴化锂水溶液的表面张力较大，使传热、传质困难；溴化锂较易结晶，影响运转；溴化锂水溶液对一般金属有强烈的腐蚀作用。 氨类溶液以氨和甲胺为制冷剂。氨有爆炸性和毒性，冷凝压力较高。此外，氨与水的沸点相差较小，需通过精馏将氨/水混合气体中的水蒸气分离。探索用别的物质替代水做吸收剂的研究工作正在进行，已取得了一定成效。

第一节 概 述 醇类溶液以甲醇、TFE和HFIP为制冷剂。甲醇与溴化锂配对后，可提高循环的性能(节能)；以TFE(三氟乙醇)和HFIP(六氟异丙醇)为制冷剂的溶液，可用于节能效果较好的GAX循环。但它们的粘度较大，易燃，对热不稳定。TFE的汽化潜热很小。为克服这些缺点，通过加水以降低粘度的尝试，以及使用LiI(碘化锂)的方案都在开发中。 氟利昂类溶液以氟利昂为制冷剂。它通常与有机溶液配对，有较宽广的温度适应范围。其中，R22因在汽化潜热、工作压力、热稳定性、化学稳定性等方面有好的性能而受到公认。此外，R123a也受到重视。R22和R123a的吸收剂为二甲醚四甘醇(DMETEG)。因为R22和R123a均含有氯原子，故从长期角度看，它们均为过渡性物质。

第一节 概 述 表5-1中列出了一部分用于吸收式制冷机的溶液。一些用于吸收式制冷机的制冷剂主要物性参数列在表5-2中。 第一节 概 述 表5-1中列出了一部分用于吸收式制冷机的溶液。一些用于吸收式制冷机的制冷剂主要物性参数列在表5-2中。 表5-1 制冷剂－吸收剂溶液 名 称 制冷剂 吸收剂 氨水溶液 氨 水 溴化锂水溶液 溴化锂 溴化锂甲醇溶液 甲醇 硫氰酸钠－氨溶液 硫氰酸钠 氯化钙－氨溶液 氯化钙 氟利昂溶液 R22 二甲醚四甘醇 TFE－NMP溶液 三氟乙醇 甲基吡咯烷酮

第一节 概 述 表5-2 一些制冷剂的主要物性参数 名称 化学式 相对 分子量 凝固点 ℃ 沸点 潜热 kJ/kg 比热(25℃) 第一节 概 述 表5-2 一些制冷剂的主要物性参数 名称 化学式 相对 分子量 凝固点 ℃ 沸点 潜热 kJ/kg 比热(25℃) kJ/(kg·K) 粘度 ×10-6Pa·s 水 H2O 18.02 0.0 100.0 2257 4.174 891 氨 NH3 17.03 -77.7 -33.4 1368 2.156 10.2 甲胺 CH3NH2 31.06 -93.5 -6.33 872 (157℃) 3.2 240 (0℃) 甲醇 CH3OH 32.04 -97.7 64.65 1190 2.52 555 TFE CF3CH2OH 100.04 -45 75 356 1.72 (20℃) 1560 (30℃)

第一节 概 述 二、制冷性能参数 吸收式制冷机通过输入热量制冷。按式(3－1)，其制冷性能系数等于制冷量φ0与驱动热源输出的热负荷φg之比值 第一节 概 述 二、制冷性能参数 吸收式制冷机通过输入热量制冷。按式(3－1)，其制冷性能系数等于制冷量φ0与驱动热源输出的热负荷φg之比值 COP=φ0/φg (5－1) 式中：COP—吸收式制冷机的制冷性能系数。 φa=φ0+φg (5－2) 式中：φa、φ0、φg—分别表示向环境排放的热负荷、制冷量、驱动热源输出的热负荷。 COP是衡量吸收式制冷机性能的一个重要指标，它反映了从驱动热源输出的热负荷与制冷机制冷量之间的关系，但不能反映循环中存在的热力学不可逆损失。

第一节 概 述 评价吸收式制冷机不可逆损失的基准是热能驱动的可逆机的制冷机性能系数COPmax。 图5－2 热能驱动的制冷系统

第一节 概 述 设有图5－2所示的制冷系统，其驱动热源温度为Tg，环境温度为Ta，低温热源温度为Tc。Tg、Ta和Tc均为恒温。当制冷机为可逆机时，根据热力学第二定律 (5－3) 按式(5－1)、(5－2)和(5－3)，得到热能驱动的可逆机的制冷性能系数COPmax为 (5－4) 式(5－4)表示，COPmax随Tg、Tc的提高而提高，随Ta的提高而降低。这一结论，对于提高实际应用的制冷机的性能也有指导意义。

第一节 概 述 按式(3－7)，判别实际制冷循环的不可逆程度的循环效率η为 (5－5) 对于吸收式制冷机 (5－6) 第一节 概 述 按式(3－7)，判别实际制冷循环的不可逆程度的循环效率η为 (5－5) 对于吸收式制冷机 (5－6) 在Tg、Ta、Tc不变时，降低吸收式制冷机的不可逆损失，可提高循环效率和性能系数。 吸收式制冷机中常用的二元溶液由两个组分组成。相平衡时，低沸点组分在气相中的质量分数大于它在液相中的质量分数，高沸点组分(不易挥发组分)在气相中的质量分数小于它在液相中的质量分数，但任一组分在气相中的分压力应等于溶液中该组分产生的蒸气压力。

第一节 概 述 若易挥发组分在气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸气压力，则此组分的分子更多地进入气相，这就是发生过程，此时气相与液相之间是不平衡的。这一过程如发生在密闭容器内，则随着过程的进行，气相中该组分的分压力上升，而溶液中该组分的蒸气压力因其质量分数的减少而降低，从而在新的压力下达到气相和液相的相平衡。 若易挥发组分在气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸气压力，它的分子更多地进入溶液中，这就是吸收过程。在密闭容器内，随着吸收过程的进行，将达到一个新的相平衡状态。

第二节 氨水溶液和溴化锂 水溶液的h-w图 内 容 提 要 一、氨水溶液的h-w图 二、溴化锂水溶液的h-w图

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 一、氨水溶液的h-w图 图5－3是氨水溶液的h－w示意图。图的下半部分为液态区，给出了不同压力下的等压饱和液体线和不同温度下的液体等温线。图上的每一个点表示－个状态。例如，图上的点A表示温度为tA、压力为p2的饱和液体状态，它的比焓和氨的质量分数可从纵坐标和横坐标上读取。对于某一压力下的过冷液体，它在h－w图上的位置处于该压力的饱和液体线以下。

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图5－3 氨水溶液的h－w示意图

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图的上半部分为气体区，只画出了等压饱和蒸气线，没有画出等温线。为了求得气体的温度，在图上画了一组平衡辅助线，利用辅助线求出等压饱和气体线上各点的温度。以图5－3上的点A为例，从点A向上作垂线，与对应的p2压力辅助线交于点B，从点B作水平线，与压力为p2的饱和气体线交于点C，点C就是与点A相对应的饱和蒸气点，它们的温度和压力相同，即点A和点C的压力均为p2，温度均为tA。 如果根据tA的数值，在氨的饱和蒸气热力性质表上查到它的饱和蒸气的比焓值，再在h－w图上的w＝1纵坐标上找到此比焓值的状态点(注意比焓值的基准是否一致)，将该点与点C相连，则连线即为气体区中压力为p2、温度为tA的等温线。

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 饱和蒸气线与饱和液体线之间的区域是湿蒸气区，该区域内每个点的氨质量分数及比焓值都可直接从h纵坐标和w横坐标上求得。该区域内每个点的温度，由饱和蒸气线和饱和液体线决定。例如：点d处在湿蒸气区，已知它的比焓为hd，氨的质量分数为wd，压力为p2，为了求得点d的温度td可采用直角三角形试凑法。通过试凑，得到一个直角三角形，该三角形的三个顶点分别处在压力为p2的饱和液体线、饱和蒸气线以及辅助线上，其斜边经过点d。在图5－3上，该直角三角形就是△ABC，因AC是湿蒸气区域内的等温线，故点d的温度与点A的温度相同，即td＝tA。

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 点d的湿蒸气质量md等于点C的饱和蒸气质量mC和点A的饱和液体质量mA之和；质量mC和mA之比值用杠杆规则确定。即 (5－7) (5－8) 式中：wC、wd和wA—分别表示点C、点d和点A的氨质量分数。 联立式(5－7)、(5－8)，可求得md湿蒸气含有的饱和蒸气质量mC及饱和液体质量mA，即 (5－9) (5－10)

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 二、溴化锂水溶液的h-w图 溴化锂水溶液h－w图的上部不同于氨－水溶液的h－w图(图5－4)。 因为在气相区只有水蒸气，表示水蒸气状态的点都处于w＝0的纵坐标线上，所以在h－w图的气相区有一组辅助等压线，用于确定与各个质量分数的溶液所对应的水蒸气状态。例如：欲确定与饱和溶液点A相平衡的水蒸气状态，可由点A向上作垂直线，与相应的压力为p1的等压线相交于点B，从点B作水平线，与w＝0的纵坐标交于点C，点C即为所求。

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图5－4 溴化锂水溶液的h－w示意图

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 例5－1 氨水溶液的温度t＝20℃、压力p＝0.784MPa，氨的质量分数w＝0.7，该溶液是否为饱和液体？ 解：从附录图15查得t＝20℃、w＝0.7的状态点A位于p＝0.784MPa的饱和液体线以下(图5－5)，表明该溶液处于过冷状态，不是饱和状态。

1—p＝0.784MP的饱和蒸气线；2—相应的辅助线；3—相应的饱和液体线 第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图5－5 氨水溶液的状态 1—p＝0.784MP的饱和蒸气线；2—相应的辅助线；3—相应的饱和液体线

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 例5－2 氨水湿蒸气的氨质量分数wd＝0.7，比焓hd＝1000kJ/kg，压力pd＝2.0MPa，湿蒸气的质量为3.0kg。求：湿蒸气的比焓和温度；饱和液体的比焓和质量；饱和蒸气的比焓和质量；饱和蒸气中含有的氨蒸气质量。 解：(1)确定饱和蒸气、湿蒸气和饱和液体的状态点：在h－w图上找到湿蒸气的状态点d，并用状态点d、pd＝2.0MPa的饱和蒸气线、饱和液体线和辅助线，作直角三角形△ABC，点A即饱和液体的状态点，点C即饱和蒸气的状态点(图5－6)。 (2)按附录图15，查得饱和液体的比焓hA＝350kJ/kg，氨的质量分数wA＝0.48，饱和液体的温度tA＝94℃；饱和蒸气的比焓hC＝1780kJ/kg，氨的质量分数wC＝0.97。

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图5－6 湿蒸气状态点d、饱和蒸气 状态点C和饱和液体状态点A

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 (3)湿蒸气的温度td＝tA＝94℃。 (4)计算饱和蒸气的质量mC和饱和液体的质量。按式(5－9)，得 (5)饱和蒸气中含有的氨蒸气质量

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 例5－3 质量m＝2kg的溴化锂水溶液，溴化锂的质量分数wA＝0.56，温度tA＝39℃，压力pA＝26.7kPa，等压加热成饱和液体，求加热量Qh(图5－7)。 解：加热前溶液状态为点A，是过冷液体。加热后成饱和液体，因加热过程中末产生水蒸气，故加热后的状态点B与加热前的状态点A有相同的溴化锂质量分数，即wA＝wB。 (1)查附录图17得到：加热前状态为点A的参数wA＝0.56，tA＝39℃，pA＝26.7kPa，hA＝272.8kJ/kg；加热后状态为点B的参数wB＝0.56，tB＝108℃，pB＝26.7kPa，hB＝414.5kJ/kg。 (2)加热量：因等压加热，故加热量Qh等于点B与点A的比焓差乘以溶液的质量，即

第二节 氨水溶液和溴化锂水溶液的h-w图 图5－7 加热前、后溶液的状态点A和B

第三节 溴化锂吸收式制冷机 内 容 提 要 一、溴化锂水溶液的性质 二、单效溴化锂吸收式制冷机 三、双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 内 容 提 要 一、溴化锂水溶液的性质 二、单效溴化锂吸收式制冷机 三、双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机 四、双效直燃溴化锂吸收式冷热水机 五、双级溴化锂吸收式制冷机 六、提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径 七、溴化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全保护

第三节 溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，制取0℃以上的空调用冷水。溴化锂有以下特性： 第三节 溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，制取0℃以上的空调用冷水。溴化锂有以下特性： (1)锂和溴分别属碱和卤族元素。其化合物溴化锂(LiBr)属盐类，有咸味，为无色粒状晶体，融点为549℃。 (2)沸点为1265℃，在常温或一般高温下可以认为是不挥发的。 (3)易溶于水。 (4)性质稳定，在大气中不分解。 (5)它由92.01%的溴和7.99%的锂组成，相对分子质量为86.845（其中：锂的相对分子质量为6.941，溴的相对分子质量为79.904）；密度为3464kg/m3（25℃时）。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 一、溴化锂水溶液的性质 1．溴化锂水溶液的性质 (1)无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 一、溴化锂水溶液的性质 1．溴化锂水溶液的性质 (1)无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。 (2)溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低，如图5－8所示。曲线上的点表示溶液处于饱和状态，它的左上方表示有溴化锂结晶析出，右下方表示溶液中没有结晶。由图中曲线可知，溴化锂的质量分数不宜超过66%，否则在运行中当溶液的温度降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。 (3)溶液中水的蒸气压力很低。它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而溶液有强烈的吸湿性。由于溴化

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－8 溴化锂水溶液的溶解度

第三节 溴化锂吸收式制冷机 锂在制冷机运行的温度范围内不会挥发，因此和溶液处于平衡状态的蒸气总压力就等于溶液中水的蒸气压力，低于同样温度下纯水的饱和蒸气压力，两者之差随溶液的温度及溴化锂的质量分数的不同而不同。当溴化锂的质量分数不变时，两者之差随溶液温度的增加而增加；当溴化锂水溶液的温度不变时，两者之差随溴化锂质量分数的增加而增加(图5－9)。由图可知，当溴化锂的质量分数为50%，温度为25℃时，饱和溶液中水的蒸气压力为0.85kPa，而纯水在同样温度下的饱和蒸气压力为3.167kPa。如果纯水的饱和蒸气压力大于0.85kPa(例如饱和温度为7℃的纯水，其饱和蒸气压力为1.0kPa)，则该溴化锂水溶液(温度为25℃)就具有吸收7℃的纯水的饱和水蒸气能力。这一点正是溴化锂吸收式制冷机中吸收器工作的机理之一。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－9 溴化锂水溶液的p－t图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)密度比水大，并随溶液的温度和溴化锂质量分数的变化而变化，如图5－10所示。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)密度比水大，并随溶液的温度和溴化锂质量分数的变化而变化，如图5－10所示。 (5)比热容较小。如图5－11所示，当温度为150℃、溴化锂的质量分数为55%时，其比定压热容为2.01kJ/(kg·K)。这意味着发生过程中加给溶液的热量比较少，再加上水的汽化潜热比较大这一特点，使机组具有较高的制冷性能系数。 (6)粘度较大。图5－12示出溴化锂水溶液的动力粘度随溴化锂质量分数和温度的变化关系。由图可知，当温度为40℃、溴化锂质量分数为60%时，其动力粘度为6.01×10－3Pa·s，而水在40℃时的动力粘度为6.53×10－4Pa·s。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－10 溴化锂水溶液的密度

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－11 溴化锂水溶液的比定压热容

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－12 溴化锂水溶液的动力粘度

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (7)表面张力较大。图5－13示出溴化锂水溶液的表面张力随溴化锂质量分数和温度变化的关系。例如溴化锂质量分数为60%、温度为40℃时，其表面张力为9.32×l0－2N/m，而水在40℃时的表面张力为6.96×10－2N/m。 (8)溴化锂水溶液的热导率随溴化锂质量分数的增大而降低，随温度的升高而增大，如表5－3所示。 (9)对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严重。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－13 溴化锂水溶液的表面张力

第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5-3 溴化锂水溶液的热导率λ(t，w) t/℃ w 25 50 75 100 0.20 0.50 0.55 第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5-3 溴化锂水溶液的热导率λ(t，w) t/℃ w 25 50 75 100 0.20 0.50 0.55 0.57 0.60 0.62 0.40 0.45 0.49 0.51 0.53 / 0.52 0.43 0.48 0.65

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．溴化锂水溶液物性参数的计算公式 (1)溴化锂水溶液的平衡方程式 (5－11) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．溴化锂水溶液物性参数的计算公式 (1)溴化锂水溶液的平衡方程式 (5－11) A0＝0.770033， B0＝140.877 A1＝1.45455×10－2， B1＝-8.55749 A2＝-2.63906×10－4， B2＝0.16709 A3＝2.27609×10－6， B3＝-8.82641×10－4 式中：t—压力为p时，溶液的饱和温度，℃； t'—压力为p时，水的饱和温度，℃； x—100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (2)溴化锂水溶液的比定压热容经验公式 (5－12) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (2)溴化锂水溶液的比定压热容经验公式 (5－12) A0＝0.9928285，B0＝-3.18742×105，C0＝-3.0105×10－4 A1＝-1.3169179，B1＝2.9856×10－3，C1＝-1.7172×10－6 A2＝0.6481006，B2＝-4.0198×10－3，C2＝8.3641×10－6 式中：cp—溶液的比定压热容，kJ/(kg·K)； t—溶液的温度，℃； x—100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (3)溴化锂水溶液的密度经验公式 (5－13) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (3)溴化锂水溶液的密度经验公式 (5－13) a0＝1.637442，a1＝－2.725975×10-3，a2＝1.358832×10-3， a3＝－1.319372×10-4，a4＝－3.747908×10-2， a5＝－1.078937×10-3，a6＝5.379461×10-3 式中：ρ—溶液的密度，kg/L； t—溶液的温度，℃； x—100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)溶液中溴化锂的质量分数经验公式 (5－14) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)溶液中溴化锂的质量分数经验公式 (5－14) a0＝－54.26707，a1＝3.609289×10-2，a2＝2.807792×10-6， a3＝－1.551979×10-7，a4＝24.60376，a5＝60.99763， a6＝－21.54662 式中：w—溴化锂的质量分数； t—溶液的温度，℃； ρ—溶液的密度，kg/L。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5)溴化锂水溶液的热导率经验公式 (5－15) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5)溴化锂水溶液的热导率经验公式 (5－15) a0＝0.5218988，a1＝1.412948×10-3，a2＝-6.741987×10-6， a3＝－1.729977×10-8，a4＝－5.514559×10-3， a5＝7.640728×10-5，a6＝-6.098338×10-7 式中：λ—溶液的热导率，W/(m·K)； t—溶液的温度，℃； x—100kg溶液中含的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (6)溴化锂水溶液的动力粘度经验公式 (5－16) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (6)溴化锂水溶液的动力粘度经验公式 (5－16) A0＝1.704152，B0＝-5.785394×10-2，C0＝-1.105483×10-4 A1＝0.1084067，B1＝4.951459×10-4，C1＝5.288185×10-6 A2＝－2.735067×10-3，B2＝7.123706×10-5， C2＝－2.111622×10-7，A3＝－5.649458×10-5， B3＝－1.907971×10-6，C3＝8.204797×10-9 式中：μ—溶液的动力粘度，Pa·s； t—溶液的温度，℃； x—100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (7)溴化锂水溶液的表面张力经验公式 (5－17) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (7)溴化锂水溶液的表面张力经验公式 (5－17) a0＝49.48395，a1＝-1.462354×10-1，a2＝6.750326×10-2， a3＝-2.023934×10-6，a4＝1.750322，a5＝-3.078061×10-2， a6＝2.477215×10-4 式中：σ—溶液的表面张力，N/m； t—溶液的温度，℃； x—100kg溶液中含有的溴化锂的质量，kg。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 二、单效溴化锂吸收式制冷机 1．系 统 第三节 溴化锂吸收式制冷机 二、单效溴化锂吸收式制冷机 1．系 统 单效溴化锂吸收式制冷机系统如图5－14所示。在吸收器5内，来自发生器1的浓溶液(即溴化锂质量分数高的溶液)吸收来自蒸发器4的水蒸气，成为稀溶液(即溴化锂质量分数低的溶液)。为此，溶液中水的蒸发压力必须低于吸收器5的上部空间中的水蒸气压力，使来自蒸发器4的水蒸气不断被溶液吸收。 在发生器1内，来自溶液泵7的高压稀溶液被加热，产生水蒸气，并将其输送到冷凝器2中。为此，溶液中水的蒸发压力必须高于发生器1上部空间中的水蒸气压力，以保证水蒸气不断产生。

1—发生器；2—冷凝器；3—节流阀；4—蒸发器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－14 单效溴化锂吸收式制冷机原理图 1—发生器；2—冷凝器；3—节流阀；4—蒸发器； 5—吸收器；6—溶液热交换器；7—溶液泵

第三节 溴化锂吸收式制冷机 由于溴化锂吸收式制冷机中冷凝压力与蒸发压力之差相当小，因而节流阀3改成U管、节流小孔或节流短管。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 由于溴化锂吸收式制冷机中冷凝压力与蒸发压力之差相当小，因而节流阀3改成U管、节流小孔或节流短管。 溶液热交换器6既可使进入发生器的稀溶液温度升高，从而减少发生器中的加热量φg，又可降低进入吸收器的浓溶液温度，使吸收器中的放热量φa减少，节省吸收器中的冷却水。 水蒸气的比体积很大，为避免流动时产生太大的压力降，需要很粗的管道。对此，往往将冷凝器和发生器放在一个容器内，将蒸发器和吸收器放在另一个容器内，形成双筒溴化锂吸收式制冷机的系统，如图5－15所示。也可将这四个设备置于一个壳体内，高压侧与低压侧之间用隔板隔开，成为单筒溴化锂吸收式制冷机，如图5－16所示。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－15 单效双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； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－16 单效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形管

第三节 溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区： (1)高压区 第三节 溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机可以划分成两个区： (1)高压区 高压区内包含发生器、冷凝器和溶液热交换器。发生器内产生的水蒸气在冷凝器内凝结成水，进入低压区。发生器产生的浓溶液与用泵增压的稀溶液在热交换器中进行热量交换，降温后的浓溶液进入吸收器，升温后的稀溶液进入发生器。 (2)低压区 低压区内包含吸收器和蒸发器。来自冷凝器的水节流后降温、降压，在蒸发器中蒸发，产生冷效应。蒸发后的水蒸气在吸收器中被来自热交换器的浓溶液吸收，成为稀溶液，再用泵提高其压力后送入热交换器中。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．制冷循环在h－w图上的表示 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．制冷循环在h－w图上的表示 溴化锂吸收式制冷机的理论循环可以用h－w图表示，见图5－17。理论循环是指制冷剂在流动过程中没有阻力，各设备与周围空气不发生热量交换，发生终了和吸收终了时溶液均达到相平衡状态。 图中pk为冷凝压力，也就是发生压力；pa为吸收压力，即蒸发压力。 (1)发生过程 点2表示吸收器的饱和稀溶液状态，其溴化锂的质量分数为wa，压力为pa，温度为t2，经发生器泵增压后压力达到pk。然后送往溶液热交换器，在等压下温度由t2升至t7，溴化锂的质量分数不变，再进入发生器，被发生器传热管内

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－17 溴化锂吸收式制冷机 制冷循环在h－w图上的表示

第三节 溴化锂吸收式制冷机 的工作蒸气加热，温度由t7升高至压力pk下的饱和温度t5，并开始在等压下沸腾，溶液中的水分不断蒸发，溴化锂的质量分数逐渐增大，温度也逐渐升高。发生过程终了时，溴化锂的质量分数为wr，温度为t4，用点4表示。图中，2－7表示稀溶液在溶液热交换器中的升温过程，产生的水蒸气用开始发生的状态(点5')和发生终了的状态(点4')的平均状态(点3')表示。由于产生的是纯水蒸气，故状态点3'、4'、5'均在w＝0的纵坐标线上。 (2)冷凝过程 发生器中产生的水蒸气(点3')进入冷凝器后，在压力为pk的情况下被冷凝器管内流动的冷却水冷却，冷凝成饱和液体(点3)，3'－3表示水蒸气在冷凝器中的冷却过程。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (3)节流过程 压力为pk的饱和水(点3)经节流元件(如U形管)，压力降低至pa后进入蒸发器。因节流前后水的比焓值和质量分数均不发生变化，故节流后的湿蒸气仍位于点3。湿蒸气中的饱和水的压力为pa、温度为t1，相应的状态点为点1；湿蒸气中的饱和蒸气的压力和温度分别为pa和t1，但因是蒸气，故位于点l'。点1的饱和水与点1'的饱和蒸气混合成的湿蒸气，它的压力为pa，温度为t1，比焓为h3。 (4)蒸发过程 积存在蒸发器水盘中的饱和水(点1)通过蒸发器泵均匀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，使用于制冷的饱和水(即冷剂水)在等压、等温下由点1转变为点1'，1－1'表示制冷剂水在蒸发器中的汽化过程。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5)吸收过程 温度为t4、压力为pk、溴化锂质量分数为wr的浓溶液，由发生器流至溶液热交换器，将部分热量传给稀溶液，温度降至t8、溴化锂质量分数不变(点8)，4－8表示浓溶液在溶液热交换器中的放热过程。状态点8的浓溶液与吸收器中的部分稀溶液(点2)混合，形成溴化锂质量分数为w0、温度为t9的中间溶液(点9)，然后被吸收器泵增压后均匀地喷淋在吸收器管簇的外表面。中间溶液进入吸收器后，因压力突然下降首先闪发出一部分水蒸气，使溶液的溴化锂质量分数增大，用点9'表示。由于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，因此中间溶液具有不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力，使溶液的溴化锂质量分数降至wa，温度由t9降至t2(点2)。8－9和2－9表示

第三节 溴化锂吸收式制冷机 吸收器中的部分稀溶液与来自溶液热交换器的浓溶液相混合的过程。9'－2表示吸收器中的吸收过程。如果浓溶液直接进入吸收器，则吸收过程为6－2。 设送往发生器的稀溶液的质量流量为qm,f，溴化锂质量分数为wa，产生质量流量为qm,d的水蒸气，剩下质量流量为qm,f－qm,d、溴化锂质量分数为wr的浓溶液出发生器。根据发生器中的物量平衡关系得到下式： (5－18) 因而 (5－19) 令 ，则 (5－20)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 a称为循环倍率。它表示在发生器中产生1kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量。wr－wa称为放气范围。通常情况下，a＝10～20；wr－wa＝0.03 ～0.06 。 上述分析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pg应大于冷凝压力pk，在加热温度不变的情况下，将引起浓溶液的溴化锂质量分数降低。另外，由于溶液液柱的影响，底部溶液在较高压力下发生，同时又由于溶液加热管表面的接触面积和接触时间有限，使发生终了浓溶液的溴化锂质量分数为wr'小于理想情况下的溴化锂质量分数wr，wr－wr′称为发生不足。在吸收器中，吸收压力pa小于蒸发压力p0，在冷却水温度不变的情况下，

第三节 溴化锂吸收式制冷机 它将引起稀溶液的溴化锂质量分数的增大。此外，因吸收剂与被吸收的水蒸气之间的接触面积和接触时间有限，加上系统中不凝性气体的存在，均降低溶液的吸收效果，故吸收终了时稀溶液的溴化锂质量分数Wa′高于理想情况下的Wa，wa′－wa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，减小放气范围，降低制冷机的性能。 3.单效溴化锂吸收式制冷机制冷循环在p－t图上的表示 图5－18为制冷循环在p－t图上的表示。图中各个点与图5－17中的各个点一一对应。因两张图上的工作过程相互对应，故此处不再赘述。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－l8 制冷循环在p－t图上的表示

第三节 溴化锂吸收式制冷机 4．单效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算及传热计算 (1)热力计算 第三节 溴化锂吸收式制冷机 4．单效溴化锂吸收式制冷循环的热力计算及传热计算 (1)热力计算 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度的要求，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及设计依据。 1)已知参数 ①制冷量φ0 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能因素提出的。 ②冷媒水出口温度tx′ 根据生产工艺或空调要求提出。由于tx′与蒸发温度t0有关，若t0下降，机组的制冷量及

第三节 溴化锂吸收式制冷机 制冷性能系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础上，应尽量提高蒸发温度。对于溴化锂吸收式制冷机，因为用水作制冷剂，故tx′一般大于5℃。 ③冷却水进口温度tw 根据当地的自然条件确定。应当指出，尽管降低tw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tw越低越好，而是有一个合理范围。制冷机在冬季运行时，尤其应该注意防止冷却水温度过低这一问题。 ④加热热源温度 考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用0.1－0.25MPa的饱和蒸气或75℃以上的热水作为热源较为合理。如果能够提供更高的热源温度，则性能系数可获得进一步提高。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2)设计参数的选定 ①吸收器出口冷却水温度tw1和冷凝器出口冷却水温度tw2 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2)设计参数的选定 ①吸收器出口冷却水温度tw1和冷凝器出口冷却水温度tw2 由于吸收式制冷机用热能为补偿手段，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经吸收器和冷凝器。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，通常让冷水先流经吸收器，再进入冷凝器。冷却水的总温升一般取7－9℃，视冷却水的进水温度而定。因吸收器的热负荷φa较冷凝器的热负荷φk大，所以通过吸收器的冷却水温升Δtw1较通过冷凝器的冷却水温升Δtw2高。冷却水的总温升为Δtw＝Δtw1＋Δtw2。如果水源充足或加热温度太低，可采用冷却水并联流经吸收器和冷凝器的方式。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 采用串联方式时 tw1＝tw＋Δtw1 (5－21) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 采用串联方式时 tw1＝tw＋Δtw1 (5－21) tw2＝tw＋Δtw1＋Δtw2＝tw＋Δtw (5－22) ②冷凝温度tk及冷凝压力pk 冷凝温度一般比冷却水出口温度高3～5℃，即 tk＝tw2＋(3～5)℃ (5－23) 根据tk查水蒸气性质表求得pk pk＝f(tk) (5－24) ③蒸发温度t0及蒸发压力p0 蒸发温度t0一般比冷媒水出水温度低2～4℃。如果tx′要求较低，温差取较小值，反之取较大值。 t0＝tx′－(2～4)℃ (5－25) 蒸发压力p0根据t0求得。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ④吸收器内稀溶液的最低温度t2 吸收器内稀溶液的出口温度t2一般比冷却水出口温度高3～5℃，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，反之亦然。一般 t2＝tw1＋(3～5)℃ (5－26) ⑤吸收器压力pa 吸收器压力因水蒸气流经挡水板时的压降而低于蒸发压力，压降的大小与挡水板的结构和气流速度有关，一般取Δp0＝(10～70)×10－3 kPa，而 pa＝p0－Δp0 kPa (5－27) ⑥稀溶液的溴化锂质量分数wa 根据pa和t2，从溴化锂水溶液的h－w图确定，即 wa＝f(pa，t2) (5－28)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑦浓溶液的溴化锂质量分数wr 为了保证循环的经济性和安全运行，希望循环的放气范围wr－wa在0.03～0.06之间，因而 wr＝wa＋(0.03～0.06) (5－29) ⑧发生器内溶液的最高温度t4 发生器出口处浓溶液的温度t4可根据 t4＝f(wr，pk) 的关系，在溴化锂水溶液的h－w图中确定。尽管发生器中产生的水蒸气流经挡水板时有阻力存在，但由于Δpk与pk相比数值很小，可以忽略不计，因此取冷凝压力为发生器中的压力。一般希望t4比加热温度th低10～14℃，如果超出这一范围，则有关参数应作相应的调整。th较高时，温差取较大值。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑨溶液热交换器出口温度t7与t8 浓溶液出口温度t8由热交换器冷端的温差确定。如果温差较小，制冷性能系数虽较高，但要求的传热面积会较大。为防止浓溶液的结晶，t8应比wr所对应的结晶温度高10℃以上，因此冷端温差取15～25℃，即 t8＝t2＋(15～25)℃ (5－30) 如果忽略溶液与环境介质的热交换，稀溶液的出口温度t7可根据溶液热交换器的热平衡确定，即 qm,f(h7－h2)＝(qm,f－qm,d)(h4－h8) (5－31) h7的单位为kJ/kg。再由h7和wa在h－w图上确定t7，式中a＝wr/(wr－wa)。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑩吸收器喷淋溶液状态 吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸收器的浓溶液量较少，为保证一定的喷淋密度，并避免结晶，往往加上一定数量的稀溶液，形成中间溶液后喷淋。这样处理虽然降低了喷淋溶液的溴化锂质量分数，但因喷淋量的增加而使吸收效果得到改善。 假定在(qm,f－qm,d)的浓溶液中再加入qm的稀溶液，形成状态为点9的中间溶液，如图5－19所示。根据热平衡公式 (qm,f－qm,d＋qm)h9＝(qm,f－qm,d)h8＋qmh2 令f＝qm/qm,d，则 (5－32)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 f称为吸收器稀溶液再循环倍率。它的物理意义是吸收1kg水蒸气需补充稀溶液的质量(单位为kg)。通常f＝20～50。若直接用浓溶液喷淋f＝0。 图5－19 混合溶液热平衡图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 中间溶液的溴化锂质量分数w0也由混合溶液的物量平衡式 ，求得 (5－33) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 中间溶液的溴化锂质量分数w0也由混合溶液的物量平衡式 ，求得 (5－33) 再由h9和w0通过h－w图确定混合后中间溶液的温度t9。 3)设备热负荷计算 设备热负荷可按设备热平衡式求得。 ①制冷机中冷剂水的质量流量qm,d 冷剂水质量流量由已知的制冷量φ0和蒸发器中的单位热负荷q0确定，即 qm,d＝φ0/q0 kg/s (5－34) 由图5－20可知 q0＝h1'－h1 kJ/kg (5－35)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ②发生器热负荷φg 由图5－21可知 φg＝(qm,f－qm,d)h4＋qm,dh3'－qm,fh7 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ②发生器热负荷φg 由图5－21可知 φg＝(qm,f－qm,d)h4＋qm,dh3'－qm,fh7 即 φg=qm,d[(a-1)h4＋h3'－ah7] kW (5－36)   图5－20 蒸发器热平衡图 图5－21 发生器热平衡图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ③冷凝器热负荷φk 由图5－22可知 φk＝qm,d(h3'－h3) kW (5－37) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ③冷凝器热负荷φk 由图5－22可知 φk＝qm,d(h3'－h3) kW (5－37) ④吸收器热负荷φa 由图5－23可知 φa＝(qm,f－qm,d)h8＋qm,dh1'－qm,fh2 φa＝qm,d[(a－1)h8＋h1'－ah2] kW (5－38) 图5－22 冷凝器热平衡图 图5－23 吸收器热平衡图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑤溶液热交换器热负荷φex 由图5－24可知 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑤溶液热交换器热负荷φex 由图5－24可知 φex＝qm,f(h7－h2)＝(qm,f－qm,d)(h4－h8) φex＝qm,da(h7－h2)＝qm,d(a－1)(h4－h8) kW (5－39)   图5－24 热交换器热平衡图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 4)制冷机的热平衡式、制冷性能系数 若忽略泵消耗的功以及制冷机与周围环境的热交换，则制冷机的热平衡式为 第三节 溴化锂吸收式制冷机 4)制冷机的热平衡式、制冷性能系数 若忽略泵消耗的功以及制冷机与周围环境的热交换，则制冷机的热平衡式为 φg＋φ0＝φa＋φk kW (5－40) 制冷性能系数用COP表示，它反映消耗单位蒸气加热量所获得的制冷量，用于评价制冷机的经济性。按定义 COP＝φ0/φg 单效溴化锂吸收式制冷机的COP一般为0.65～0.75，双效溴化锂吸收式制冷机的COP通常在1.0以上。 5)加热蒸气的消耗量和各类泵的体积流量 ①加热蒸气的消耗量qm,v qm,v＝Aφg/(h″－h') kg/s (5－4l)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 式中：A—考虑热损失的附加系数A＝1.05～1.10； h'、h″—分别为凝结水和加热蒸气比焓值，kJ/kg； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 式中：A—考虑热损失的附加系数A＝1.05～1.10； h'、h″—分别为凝结水和加热蒸气比焓值，kJ/kg； ②吸收器泵的体积流量qV,a (5－42) 式中：qm,a—吸收器喷淋溶液质量流量，kg/s； ρm—喷淋溶液密度，kg/m3。 ③发生器泵的体积流量qV,g (5－43) 式中：ρa—稀溶液密度，kg/m3。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ④冷媒水泵的体积流量qV,0 (5－44) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ④冷媒水泵的体积流量qV,0 (5－44) 式中：cp—冷媒水的比定压热容，cp＝4.1868 kJ/(kg·K)； tx″、 tx′—冷媒水的进、出口温度，℃； x—冷媒水的密度，kg/m3。 ⑤冷却水泵的体积流量qV,b 如果冷却水串联地流经吸收器和冷凝器，它的体积流量应从两方面确定 对于吸收器 (5－45)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 对于冷凝器 (5－46) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 对于冷凝器 (5－46) 计算结果应为qV,b1＝qV,b2。如果两者不等，说明假定的冷却水总温升分配不当，需重新设定，直至两者相等为止。 ⑥蒸发器泵的体积流量qV,d 由于蒸发器内压力很低，冷剂水静压力对沸腾过程的影响较大，所以蒸发器做成喷淋式。为了保证必要的喷淋密度，使冷剂水均匀地润湿蒸发器管簇的外表面，蒸发器泵的喷淋量qm,w要大于蒸发器中水的蒸发量qm,d。两者之比称为蒸发器冷剂水的再循环倍率，用aw表示。一般aw＝qm,w/qm,d＝10～20。蒸发器泵的体积流量为

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5－47) (2)传热计算 1)传热计算公式 简化的溴化锂吸收式制冷机的传热计算公式为 (5－48) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5－47) (2)传热计算 1)传热计算公式 简化的溴化锂吸收式制冷机的传热计算公式为 (5－48) 式中：A—传热面积，m2； φ—传热量，W； k—传热系数，W/(m2·K)； Δ—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，℃；

第三节 溴化锂吸收式制冷机 a、b—常数，与热交换器内流体流动的方式有关，具体数据见表5－4； Δta—流体a在换热过程中的温度变化，℃； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 a、b—常数，与热交换器内流体流动的方式有关，具体数据见表5－4； Δta—流体a在换热过程中的温度变化，℃； Δtb—流体b在换热过程中的温度变化，℃。 采用式(5－48)时，要求Δta＜Δtb。 表5－4 a和b的值 流动方式 a b 应用范围  逆流 0.35 0.65   顺流  叉流 0.425 两流体均作交叉流动 0.5 一种流体作交叉流动

第三节 溴化锂吸收式制冷机 如果有一种流体在热交换过程中发生集态变化，例如冷凝器中的冷凝过程，由于此时该流体的温度没有变化，故Δta＝0，式(5－48)可简化为 (5－49) 2)各种热交换设备传热面积的计算 ①发生器的传热面积Ag 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t7上升到t5所需热量与沸腾过程中所需热量相比很小，因此在传热计算时按饱和温度t5计算。此外，如果加热蒸气为过热蒸气，其过热区放出的热量远小于汽化潜热，在计算时也按饱和温度计

第三节 溴化锂吸收式制冷机 算。因加热蒸气在热交换过程中发生相变，故Δta＝0，相应的发生器传热面积为 (5－50) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 算。因加热蒸气在热交换过程中发生相变，故Δta＝0，相应的发生器传热面积为 (5－50) 式中：kg—发生器传热系数，W/(m2·K)。 ②冷凝器的传热面积Ak 进入冷凝器的冷剂水蒸气为过热蒸气。因为它冷却到饱和蒸气时放出的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tk计算。由于冷剂水蒸气在热交换过程中发生相变，故Δta＝0，即 (5－51) 式中：kk—冷凝器传热系数，W/(m2·K)。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ③吸收器的传热面积Aa (5－52) 式中：ka—吸收器传热系数，W/(m2·K)。 ④蒸发器的传热面积A0 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ③吸收器的传热面积Aa (5－52) 式中：ka—吸收器传热系数，W/(m2·K)。 ④蒸发器的传热面积A0 蒸发过程中冷剂水相变，Δta＝0，则 (5－53) 式中：k0—蒸发器传热系数，W/(m2·K)。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑤溶液热交换器的传热面积Aex 第三节 溴化锂吸收式制冷机 ⑤溶液热交换器的传热面积Aex 由于稀溶液流量大，故其水当量( 其单位为kJ/K)大，Δta应为稀溶液在热交换器中的温度变化。两种溶液在热交换过程中的流动方式常采用逆流形式，则 (5－54) 式中：kex—溶液热交换器传热系数，W/(m2·K)。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 3)传热系数 以上各热交换设备的传热面积计算公式中，除传热系数外，其余参数均已在热力计算中确定。因此传热计算的关键问题是怎样确定传热系数k。因为影响k值的因素很多，因此在设计计算时常根据同类型机器的试验数据作为选择k值的依据。表5-5列出了一些产品的传热系数，供设计时参考。 由表5-5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、管排布置方式、水质、不凝性气体量及污垢等因素均会影响传热系数的数值。目前，对溴化锂吸收式制冷机采用的一些措施，如对传热管的适当处理、提高水速、改进喷嘴等，使传热系数有较大的提高。设计时必须综合考虑各种因素后再确定k值。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5－5 不同热交换器的传热系数k 机 型 冷凝器 蒸发器 吸收器 发生器 溶液热交换器 日立HAU-100 第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5－5 不同热交换器的传热系数k 机 型 冷凝器 蒸发器 吸收器 发生器 溶液热交换器 日立HAU-100 (单效，日本) 5234 2791 1163 1623 465 三羊 4652 1745 1070 － 2XZ-150 (双效，中国) 4070 2559 1105 高压 1047 低压 987 川崎 (双效，日本) 5818 ～6978 2675 ～3024 ～1396 高压 2326 高压349～465 低压 1163 低压291～349

第三节 溴化锂吸收式制冷机 5．各种因素对溴化锂吸收式制冷机性能的影响 第三节 溴化锂吸收式制冷机 5．各种因素对溴化锂吸收式制冷机性能的影响 溴化锂吸收式制冷机的性能，除了受冷媒水和冷却水温度、流量以及水质等因素的影响外，还与加热蒸气的压力、溶液的流量等因素有关。了解这些因素对制冷机性能的影响，对设计、运行和正确选择溴化锂吸收式制冷机具有指导意义。 (1)加热蒸气压力的变化对机组性能的影响 加热蒸气压力变化时，溶液循环的变化如图5-25所示。当压力降低时，加热温度降低，发生器出口浓溶液的温度由t4降至t4'，溴化锂质量分数由wr降为wr'，发生器内产生的水蒸气量减少，制冷量相应地减少。随着制冷量的减少，冷凝器及吸收器的热负荷均减少，冷凝压力由pk降为

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－25 加热蒸气压力变化对循环的影响

第三节 溴化锂吸收式制冷机 pk'，稀溶液出吸收器的温度由t2降至t2'。由于冷媒水出口温度升高，使蒸发压力由p0上升至p0'，稀溶液出口的溴化锂质量分数由wa降为wa'。综上所述，随着加热蒸气压力的降低，溶液循环过程由2－5－4－6－2变为2'－5'－4'－6'－2'，因为Δwr＞Δwa，所以总的放气范围下降，制冷量减少，制冷性能系数降低。 (2)冷媒水出口温度变化对机组性能的影响 当其他参数不变时，冷媒水出口温度对制冷量的影响如图5-26所示。冷媒水出口温度降低时制冷量随之降低。 冷媒水出口温度变化时，溶液循环的变化如图5-27所示。冷媒水出口温度降低时，蒸发压力由p0降至p0″，吸收能力减弱，吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数wa升高至

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－26 冷媒水出口温度与制冷量的关系

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－27 冷媒水出口温度变化对循环的影响

第三节 溴化锂吸收式制冷机 wa'。由于冷媒水量不变，制冷量的下降使冷媒水出口温度稍有回升，蒸发压力由p0″回升至p0'，同时冷凝器、发生器以及吸收器的热负荷也随之下降，导致发生器出口浓溶液温度由t4升高到t4′，冷凝压力由pk降至pk'，发生器出口浓溶液的溴化锂质量分数升高到wr'。吸收器出口稀溶液温度由t2降至t2′，溶液的循环过程由2－5－4－6－2变为2'－5'－4'－6'－2'。因为Δwr＜Δwa，所以放气范围减小，制冷量下降，制冷性能系数降低。 (3)冷却水进口温度变化对机组性能的影响 其他参数不变时，冷却水进口温度对制冷量的影响如图5－28所示。由图可知，随着冷却水温度的降低，制冷量增大。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－28 冷却水进口温度与制冷量的关系 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－28 冷却水进口温度与制冷量的关系 冷却水进口温度变化时，溶液循环的变化如图5－29所示。当冷却水进口温度降低时，吸收器出口稀溶液的温度由t2降至t2″,溴化锂质量分数wa也随之下降,冷凝压力由pk下降

第三节 溴化锂吸收式制冷机 至pk″，从而使发生器出口浓溶液的溴化锂质量分数wr增加。显然，它将使循环的放气范围增大，制冷量增加。但随着制冷量的增大，吸收器热负荷增加，稀溶液出口温度由t2″回升至t2′；冷媒水出口温度降低，蒸发压力由p0降至p0'；冷凝器负荷增加，冷凝压力由pk″回升至pk'；发生器负荷增加，发生器出口浓溶液的温度由t4降至t4'。从而使循环由2－5－4－6－2变为2'－5'－4'－6'－2'。由于放气范围增大，故制冷量增加，制冷性能系数提高。 溴化锂吸收式制冷机的冷却水温度降低，虽能提高制冷量，但为避免溶液结晶、蒸发器泵吸空或冷剂水污染等问题，冷却水进口温度不宜太低。当冷却水温度低于16℃时，应减少冷却水量，使其出口温度适当提高。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－29 冷却水温度变化对循环的影响

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)冷却水量与冷媒水量变化对机组性能的影响 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (4)冷却水量与冷媒水量变化对机组性能的影响 其他参数不变时，冷却水量的变化将引起冷却水温的变化，因而冷却水量变化对制冷量的影响与冷却水温度变化对制冷量的影响相似，但它除了引起循环各参数的变化外，还将引起吸收器和冷凝器中传热系数的变化。 冷媒水出口温度不变时，冷媒水量的变化对制冷量的影响较小。因为，当冷媒水量增大时，一方面使得蒸发器传热管内流速增加，传热系数增大，制冷量增加；另一方面由于外界负荷不变，使冷媒水的回水温度(即冷媒水的进口温度)降低，导致平均传热温差下降，制冷量减少。两者综合的结果是机组制冷量几乎不发生变化。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5)冷媒水与冷却水水质变化对机组的影响 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (5)冷媒水与冷却水水质变化对机组的影响 水中污垢对热交换器的传热性能影响很大，水质越差越易形成污垢。表5－6列出了污垢系数与制冷量的关系。 表5－6 污垢系数对制冷量的影响 污垢系数/(m2·K/kW) 制冷量/% 0.086 0.172 0.344 冷却水侧/% 100 89 74 冷媒水侧/% 92 /

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (6)稀溶液的循环量变化对机组性能的影响 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (6)稀溶液的循环量变化对机组性能的影响 当溶液的循环倍率a保持不变时，由于单位质量制冷量变化不大，因此机组的制冷量几乎与溶液的循环量成正比。 (7)不凝性气体对机组性能的影响 不凝性气体是指在制冷机的工作温度、压力范围内不会冷凝也不会被溶液吸收的气体。不凝性气体的存在增加了蒸气通过液膜被吸收时的传质阻力，降低吸收效果。此外，停滞在传热管表面的不凝性气体，会引成热阻，影响传热效果。它们均导致制冷量的下降。图5-30是一台制冷装置的试验结果，不凝性气体为氮气。由图5-30可知。当氮气含量为32g时，制冷量由2267.4kW降至1162.8kW，几乎下降50%。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－30 不凝性气体对制冷量的影响

第三节 溴化锂吸收式制冷机 三、双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 三、双效蒸气加热溴化锂吸收式制冷机 单效溴化锂吸收式制冷机一般采用0.1～0.25MPa的蒸气或75～140℃的热水作为加热热源，循环的制冷性能系数较低(一般为0.65～0.75)。如果有压力更高(例如压力为0.5MPa)的蒸气可以利用，则可采用双效溴化锂吸收式制冷循环，其制冷性能系数可提高到1以上。 在双效溴化锂吸收式制冷机中同时装有高压发生器和低压发生器。高压发生器用压力较高的蒸气(一般为0.7～1MPa)或燃气、燃油等高温热源加热，产生的高温冷剂水蒸气用于加热低压发生器中的溶液，使低压发生器中的溴化锂溶液产生温度更低的冷剂水蒸气，这样不但有效地利用了冷剂水蒸气的潜热，提高了吸收式制冷机的性能系数，而且可以降低冷凝器的热负荷。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 双效溴化锂吸收式制冷机又分为两类：并联流程吸收式制冷机和串联流程吸收式制冷机。 1．并联流程吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 双效溴化锂吸收式制冷机又分为两类：并联流程吸收式制冷机和串联流程吸收式制冷机。 1．并联流程吸收式制冷机 系统如图5－31所示。从吸收器5的底部引出的稀溶液经泵10升压后分成两股。一股经高温热交换器6进入高压发生器1，在高压发生器中被高温蒸气加热，产生蒸气和浓溶液。此溶液在高温热交换器内放热后与吸收器中的部分稀溶液及来自低压发生器的浓溶液混合，经泵9输送到喷淋器。另一股稀溶液在低温热交换器8和凝水回热器7中吸热后进入低压发生器2，在低压发生器中被来自高压发生器的水蒸气加热，产生水蒸气和浓溶液。此溶液在低温热交换器中放热后，与吸收器中的部分稀溶液及来自高压发生器的浓溶液混合后，输送至吸收器的喷淋器。

1—高压发生器；2—低压发生器；3—冷凝器；4—蒸发器；5—吸收器； 6—高温热交换器；7—凝水回热器；8—低温热交换器；9—吸收器泵； 第三节 溴化锂吸收式制冷机   图5－31 并联流程的溴化锂吸收式制冷机 1—高压发生器；2—低压发生器；3—冷凝器；4—蒸发器；5—吸收器； 6—高温热交换器；7—凝水回热器；8—低温热交换器；9—吸收器泵； 10—发生器泵；11—蒸发器泵

第三节 溴化锂吸收式制冷机 并联流程的溴化锂吸收式制冷机的制冷循环可用图5－32表示。 (1)溶液流经高压发生器的工作过程 第三节 溴化锂吸收式制冷机 并联流程的溴化锂吸收式制冷机的制冷循环可用图5－32表示。 (1)溶液流经高压发生器的工作过程 点2的低压稀溶液经泵10提高压力至pr。此高压溶液在高温热交换器中吸热后达到点10，然后在高压发生器中吸热，产生水蒸气，达到点12，成为浓溶液。所产生的水蒸气的比焓为h3c。浓溶液在高温热交换器中放热至点13，然后与吸收器中的部分稀溶液及低温发生器中的浓溶液混合，达到点9，闪发至点9'。 (2)溶液流经低压发生器的工作过程 点2的低压稀溶液升压至pk，经低温热交换器升温至点7，再经过凝水回热器7和低压发生器升温至点4，成为浓溶液。此时产生的水蒸气的比焓值为h3a。浓溶液在低温热交

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－32 并联流程的溴化锂吸收式制冷机 的制冷循环在h－w图上的表示

第三节 溴化锂吸收式制冷机 换器内放热，至点8，然后与吸收器的部分稀溶液及来自高温发生器的浓溶液混合，到达点9，闪发后至9'。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 换器内放热，至点8，然后与吸收器的部分稀溶液及来自高温发生器的浓溶液混合，到达点9，闪发后至9'。 (3)制冷剂(水)的流动 高压发生器产生的水蒸气(比焓为h3c)在低压发生器中放热，凝结成水(点3b)，再进入冷凝器中冷却至点3。冷凝水节流后在蒸发器中制冷，达到点1a，然后进入吸收器被溶液吸收。 并联流程的双效溴化锂吸收式制冷机热力计算举例。 例5－4 热力计算(略)

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2.串联流程溴化锂吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2.串联流程溴化锂吸收式制冷机 串联流程溴化锂吸收式制冷机系统如图5-33所示。从吸收器5底部引出的稀溶液经泵10输送至溶液热交换器8和6中，在热交换器中吸收浓溶液放出的热量后进入高压发生器1。在高压发生器内加热沸腾，产生高温水蒸气和较浓的溶液。此溶液经过高温换热器6进入低压发生器2。在低压发生器2中被来自高压发生器的高温蒸气加热，再次产生水蒸气后成为浓溶液。浓溶液经热交换器8与来自吸收器的稀溶液混合后，进入吸收器5，吸收水蒸气后，成为稀溶液。高压发生器1中产生的高温水蒸气先进入低压发生器2，放出热量后凝结成水，它与低压发生器产生的水蒸气混合，在冷凝器中冷凝，再通过喷淋孔进入蒸发器4。水在蒸发器

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－33 串联流程溴化锂吸收式制冷机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 4—蒸发器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－33 串联流程溴化锂吸收式制冷机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 4—蒸发器； 5—吸收器； 6—高温热交换器； 7—溶液调节阀； 8—低温热交换器； 9—吸收器泵； 10—发生器泵； 11—蒸发器泵； 12—抽气装置； 13—防晶管。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 中蒸发、制冷，蒸气排入吸收器，被溴化锂溶液吸收。串联流程溴化锂吸收式制冷机的工作过程如图5-34所示。点2的低压稀溶液加压后压力提高至pr，经低温溶液热交换器加热，达到点7，再经高温热交换器加热，达到点l0。溶液进入高压发生器后，先加热至点11，再升温至点12。在此过程中产生水蒸气，其比焓值用点3c表示。从高压发生器流出的较浓的溶液在高温热交换器中放热后，达到点13，并进入低压发生器。溶液在低压发生器中被高温发生器产生的水蒸气加热，达到点4，同时产生水蒸气，其比焓值由点3a表示。点4代表浓溶液。浓溶液流经低温热交换器时放出热量，至点8，成为低温的浓溶液。它与吸收器中部分稀溶液混合后达到点9，闪发后溶液状态为点9'，再吸收来自

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－34 串联流程溴化锂吸收式 制冷机的工作过程

第三节 溴化锂吸收式制冷机 蒸发器的水蒸气以及闪发产生的水蒸气，成为低压的稀溶液。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 蒸发器的水蒸气以及闪发产生的水蒸气，成为低压的稀溶液。 高压发生器产生的水蒸气放热后，凝结成水，比焓降至h3b，进入冷凝器后又降至h3。低压发生器产生的水蒸气在冷凝器中冷凝后，比焓也降至h3。 冷凝水节流后进入蒸发器，在蒸发器内制冷，成为水蒸气，其比焓为h1d。。此水蒸气在吸收器中被溴化锂溶液吸收。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．串并联流程溴化锂吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．串并联流程溴化锂吸收式制冷机 采用并联流程的溴化锂吸收式制冷机，其高、低压发生器中的放气范围都比串联流程的高、低压发生器中的放气范围大，因而可使高、低压发生器的溶液循环倍率减少、制冷性能系数较高。但串联流程使用、操作、维护较简便，仍被广泛应用。除了串联流程和并联流程外，还有串并联流程，如图5-35所示。图中的稀溶液在经过凝水换热器7后，进行分流，分流至高压发生器5和低压发生器2。此分流方法相应于并联流程。从高温热交换器6流出的浓溶液先进入低压发生器2，再进入低温热交换器8，相当于串联流程。串并联流程既具有并联流程放气范围较大的优点，又因使用高温热交换器6的浓溶液出口温度较高而不会

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－35 串并联流程溴化锂吸收式制冷机 1—冷凝器； 2—低压发生器； 3—蒸发器； 4—吸收器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－35 串并联流程溴化锂吸收式制冷机 1—冷凝器； 2—低压发生器； 3—蒸发器； 4—吸收器； 5—高压发生器； 6—高温热交换器； 7—凝水换热器； 8—低温热交换器； 9—引射器； 10—吸收器泵； 11—发生器泵； 12—冷剂水泵。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 结晶，避免高压发生器5的堵塞。但采用串并联流程的溴化锂吸收式制冷机，结构比串联流程和并联流程复杂。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 结晶，避免高压发生器5的堵塞。但采用串并联流程的溴化锂吸收式制冷机，结构比串联流程和并联流程复杂。 表5－8列出一些双效溴化锂吸收式制冷机组的技术参数(P197)，供设计时参考。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 四、双效直燃溴化锂吸收式冷热水机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 四、双效直燃溴化锂吸收式冷热水机 以燃油或燃气作燃料的直燃式高压发生器，可大幅度降低了机组所需的配套空间(省去锅炉)。直燃吸收式机组将制冷和供热功能结合在一起，构成冷热水机组，给用户提供了方便。此外，与燃煤的蒸气锅炉相比，直燃吸收式冷热水机对环境的污染低，其燃烧加热量的调节也比蒸气加热式简单，易操作。在大量排放可燃气体的场合(如油田)，采用直燃吸收式冷热水机更具优越性。 直燃吸收式冷热水机，根据其获取热水方式的不同，可以分成三类： (1)将冷却水回路切换成热水回路的冷热水机； (2)将冷媒水回路切换成热水回路的冷热水机； (3)在高压发生器上设置一台热水器的冷热水机。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 1．将冷却水回路切换成热水回路的直燃吸收式冷热水机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 1．将冷却水回路切换成热水回路的直燃吸收式冷热水机 其系统如图5－36所示。供应冷媒水和供应热水时分别按制冷循环和采暖循环运行。 (1)制冷循环 循环系统各阀门的启、闭情况如图5－36a所示。稀溶液被溶液泵4送至低温热交换器6和高温热交换器7，吸收热量后进入高压发生器8。稀溶液在高压发生器8(又称为溴化锂水溶液锅炉)被燃气加热后产生高温水蒸气，被送至低压发生器9中，在低压发生器的冷剂水管中冷凝，冷凝时放出的热量使低压发生器内的溴化锂水溶液产生蒸气，蒸气在冷凝器中冷凝，与来自高压发生器的冷凝水混合后，进入蒸发器制冷，所产生的水蒸气在吸收器内被浓溶液吸收。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－36 将冷却水回路切换成热水 回路的直燃吸收式冷热水机 1—蒸发器； 2—空调器； 3—冷剂泵； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－36 将冷却水回路切换成热水 回路的直燃吸收式冷热水机 1—蒸发器； 2—空调器； 3—冷剂泵； 4—溶液泵； 5—吸收器； 6—低温热交换器； 7—高温热交换器； 8—高压发生器； 9—低压发生器； 10—冷凝器； 11—冷却塔。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 另一方面，从高压发生器流出的溴化锂水溶液在低压发生器9内再一次被加热后，浓度进一步增加，在低温热交换器6中放出热量后，流入(喷淋)吸收器，在吸收器内吸收来自蒸发器的水蒸气，成为稀溶液。 图5－36a所示的循环为串联流程，与图5－33的串联流程基本相同，两者的主要区别是图5－36a所示的系统中无吸收器泵，因而其浓溶液不经稀释就直接流入吸收器。图5－36a所示系统的h－w图可参照图5－33所示系统的h－w图绘制。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (2)采暖循环 此时冷凝器10的底部与低压发生器9的底部相通(图5－36b)。冷媒水水路关闭，冷凝器和蒸发器1之间的通路也被切断，蒸发器不起作用。稀溶液经溶液泵4、低温热交换器6、高温热交换器7，流入高压发生器8，在高压发生器中被燃气加热产生蒸气。此蒸气进入低压发生器9，降温凝结成水，并加热低压发生器9内的溶液，也产生蒸气。从高压发生器或从低压发生器内产生的水或水蒸气最后都在冷凝器10内积聚。在冷凝器内放出的热量用于加热流经冷凝器的冷却水，提供使冷却水温度升高的一部分热量。冷凝水流入低压发生器9中，将其中的溶液稀释。稀释后的溶液因被高温发生器的蒸气加热，成为高温稀溶液。它流经低温热交换器后进入吸收器，在吸收器中冷却，同时加热冷却水,

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－36 将冷却水回路切换成热水 回路的直燃吸收式冷热水机 1—蒸发器； 2—空调器； 3—冷剂泵； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－36 将冷却水回路切换成热水 回路的直燃吸收式冷热水机 1—蒸发器； 2—空调器； 3—冷剂泵； 4—溶液泵； 5—吸收器； 6—低温热交换器； 7—高温热交换器； 8—高压发生器； 9—低压发生器； 10—冷凝器； 11—冷却塔。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 提供使冷却水温度升高的另一部分热量。冷却水经过两次加热后，成为热水，被输往空调器2。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 提供使冷却水温度升高的另一部分热量。冷却水经过两次加热后，成为热水，被输往空调器2。 采暖循环在h－w图上的表示如图5－37所示。图中2－7－10表示稀溶液在低温热交换器6和高温热交换器7内的加热过程；10－11－12为高压发生器内加热并产生水蒸气的过程，所产生的水蒸气为点3b。从高压发生器流出的溶液在高温热交换器7内放出热量，到达点13。它在进入低压发生器时，因压力由pr降至pk，故闪发产生水蒸气，并产生溴化锂质量分数更高的点6状态的溶液。此溶液与来自冷凝器点3状态的冷凝水混合，达到点5。5－4为溶液在低压发生器内的加热过程，所产生的水蒸气为点3a。它与上述闪发产生的水蒸气一起进入冷凝器10，冷凝时放出的热量加热了冷却水。4－8为溶液在低温热交换器的放热过程。

图5－37 冷却水回路切换成热水回路采暖循环的h－w图 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－37 冷却水回路切换成热水回路采暖循环的h－w图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 在8－2过程中溶液对流经吸收器5的冷却水加热，降温后的稀溶液(点2)进入溶液泵，开始新一轮的循环。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 在8－2过程中溶液对流经吸收器5的冷却水加热，降温后的稀溶液(点2)进入溶液泵，开始新一轮的循环。 2．将冷媒水回路切换成热水回路的直燃吸收式冷热水机 这种冷热水机的系统如图5－38所示。该系统的制冷循环即串联流程的溴化锂吸收式制冷机的循环，此时切换阀14关闭。 当系统按采暖循环运行时，切换阀14开启，高压发生器l中产生的水蒸气直接进入蒸发器4，冷却水路被切断，蒸发器泵11停止运转。来自高压发生器1的水蒸气在蒸发器4中对冷媒水加热,并凝结成水，积聚在蒸发器底部的水盘中，再溢入吸收器5。产生水蒸气后的浓溶液在高温热交换器6中放出热量后，进入低压发生器2。因高压发生器中产生的水蒸气不在低压发生器2中加热，所以低压发生器中几

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－38 冷媒水回路切换成热水回路 的直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－38 冷媒水回路切换成热水回路 的直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 4—蒸发器； 5—吸收器； 6—高温热交换器； 7—溶液调节阀； 8—低温热交换器； 9—吸收器泵； 10—发生器泵； 11—蒸发器泵； 12—抽气装置； 13—防晶管； 14—切换阀。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－38 冷媒水回路切换成热水回路 的直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－38 冷媒水回路切换成热水回路 的直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 4—蒸发器； 5—吸收器； 6—高温热交换器； 7—溶液调节阀； 8—低温热交换器； 9—吸收器泵； 10—发生器泵； 11—蒸发器泵； 12—抽气装置； 13—防晶管； 14—切换阀。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 乎无水蒸气产生(除极少量闪发蒸气外)。出低压发生器2的浓溶液经低温热交换器进入吸收器5底部，与稀溶液混合成中间溶液。经吸收器泵9增加压力，喷入吸收器。中间溶液在吸收器5内与来自蒸发器4的冷剂水混合，并吸收与冷剂水对应的饱和水蒸气(来自蒸发器上部)，成为稀溶液，被发生器泵10输送至低温热交换器8、高温热交换器6、高压发生器1，完成了采暖循环。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 采暖循环在h－w图上的表示如图5－39所示。2－7－10为稀溶液在低温热交换器8和高温热交换器6中的加热过程。10－11－12表示稀溶液在高压发生器1中的加热过程，该过程产生水蒸气。所产生的水蒸气状态为点3c，它在蒸发器4内冷凝成点1的饱和水。流出高压发生器的浓溶液在高温热交换器6中放热后达到点13，再在低温热交换器8中放热后达到点8。它与状态为点2的稀溶液混合成中间溶液，状态为点9。中间溶液喷入吸收器时，闪发成状态点9'的溶液。该溶液在吸收器中与来自蒸发器的冷剂水混合，同时吸收在蒸发器4上部的饱和冷剂水蒸气，成为状态为点2的稀溶液。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－39 冷媒水回路切换成热水回路采暖循环的h－w图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 因采暖循环时，高压发生器1中产生的水蒸气直接进入蒸发器4，所以高压发生器内的压力ph和吸收器中的压力pa是十分接近的，只是受流动阻力的影响而略显差别。 冷媒水回路切换成热水回路的吸收式冷热水机，其制冷机的冷媒水与供热时的热水采用同一管道，避免了冷却水回路切换方案中冷媒水和冷却水交替进入空调器而造成的冷媒水被冷却水污染的缺陷。这种回路切换的另一个优点是从制冷循环转换成采暖循环比较方便。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．另外设置与高压发生器连通的热水器 第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．另外设置与高压发生器连通的热水器 在高压发生器上附加一个热水器，利用高压发生器中产生的水蒸气加热热水器中的热水。它又可分为以下两类(如图5－40)： (1)不同时制冷和采暖 制冷时按串联流程运行，阀15、16和17开启，阀18和19关闭。 采暖时，阀15、16和17关闭，阀18和19开启，高压发生器1中产生的水蒸气进入热水器14中凝结成水，返回高压发生器1。凝结时放出的热量用于供应热水。 (2)同时制冷和采暖 同时制冷和采暖时，阀15、16、17、18和19开启。高压发生器1中产生的水蒸气分成两路输出，一路进入低压发

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－40 另外设置与高压发生器相连 的热水器的吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－40 另外设置与高压发生器相连 的热水器的吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—低压发生器； 3—冷凝器； 4—蒸发器； 5—吸收器； 6—高温热交换器； 7—溶液调节阀； 8—低温热交换器； 9—吸收器泵； 10—发生器泵； 11—蒸发器泵； 12—抽气装置； 13—防晶管； 14—热水器； 15～19—阀。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 生器2，然后按串联流程制冷；另一路进入热水器，实现采暖功能。同时制冷和采暖时，单位时间供应给热水的热量约为制冷量的10%。 图5－4l表示另一种同时制冷和采暖的吸收式冷热水机，又称为经济型直燃吸收式冷热水机。从高压发生器1输出的水蒸气分成两路。一路进入低压发生器3及相应的一些部件，按串联流程吸收式制冷机的运行方式制冷；另一路进入热水器2中，加热用于采暖的热水，在热水器中得到的冷凝水并不返回高压发生器1，而是流入冷凝器4中，也用于制冷。由于进入加热器2的水蒸气既供热又制冷，使燃料利用更为经济，因此称这种冷热水机为经济型直燃吸收式冷热水机。 表5－9列出一些中型直燃吸收式冷热水机的参数。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－41 经济型直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—热水器； 3—低压发生器； 4—冷凝器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－41 经济型直燃吸收式冷热水机 1—高压发生器； 2—热水器； 3—低压发生器； 4—冷凝器； 5—吸收器； 6—蒸发器； 7—蒸发器泵； 8—发生器泵； 9—低温热交换器； l0—高温热交换器。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 五、双级溴化锂吸收式制冷机 第三节 溴化锂吸收式制冷机 五、双级溴化锂吸收式制冷机 单级的溴化锂吸收式制冷机 (单效或双效 )当热源温度降低时，性能迅速下降，这对于利用低品位热源(如工业废水、太阳能)是不利的。此时宜采用双级溴化锂吸收式制冷机。 1．双级溴化锂吸收式制冷机的工作过程 图5－42表示双级溴化锂吸收式制冷机的系统。 系统分为高压级和低压级。低压级在低压吸收器中的压力pa和中间压力pka下运行；高压级在中间压力pka和高压发生器中的压力pr下运行。制冷机的工作过程如下。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－42 双级溴化锂吸收式制冷机的系统 1—高压发生器； 2—冷凝器； 3—低压发生器； 4—高压吸收器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－42 双级溴化锂吸收式制冷机的系统 1—高压发生器； 2—冷凝器； 3—低压发生器； 4—高压吸收器； 5—高压溶液热交换器； 6—高压发生器泵； 7—高压吸收器泵； 8—低压溶液热交换器； 9—蒸发器； 10—蒸发器泵； 11—低压吸收器； 12—低压吸收器泵； 13—低压发生器泵。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 低压级的工作过程：从低压吸收器11流出的稀溶液被低压发生器泵13增压后流经低压溶液热交换器8，温度升高后进入低压发生器3。稀溶液在低压发生器3中被加热水加热，产生水蒸气后返回低压溶液热交换器8，然后与来自低压吸收器11的稀溶液混合，混合后的溶液被低压吸收器泵12输送至低压吸收器11，在低压吸收器中被冷却并吸收水蒸气，成为稀溶液后进入低压发生器泵13。 高压级的工作过程：低压发生器3中产生的水蒸气在高压吸收器4中被喷淋到高压吸收器中的溶液吸收，成为高压级中的稀溶液。它被高压发生器泵6输送到高压溶液热交换器5中，升温后进入高压发生器1。稀溶液在高压发生器1中被热水加热产生水蒸气。水蒸气在冷凝器2中冷凝，冷凝水节流后进入蒸发器9。稀溶液在高压发生器1中产生水蒸气

第三节 溴化锂吸收式制冷机 后留下的浓溶液经过高压溶液热交换器5，降温后与高压吸收器4中的稀溶液混合，混合后的溶液被高压吸收器泵7增压，送至高压吸收器4，在高压吸收器中吸收来自低压发生器3以及混合溶液闪发时产生的水蒸气，成为高压级中的稀溶液。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2.双级溴化锂吸收式制冷机制冷循环 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2.双级溴化锂吸收式制冷机制冷循环 双级溴化锂吸收式制冷机制冷循环在h－w图上的表示，如图5－43所示。由于双级溴化锂吸收式制冷机的加热水和冷却水均以并联方式供给，所以取高、低压发生器的浓溶液出口温度相同，取高、低压吸收器的稀溶液出口温度也相同。 从低压吸收器11流出的稀溶液，其状态为点2，溴化锂的质量分数为wa。2－7为稀溶液在低压溶液热交换器8中的加热过程，此时稀溶液的溴化锂质量分数不变。7－5－4为稀溶液在低压发生器3中的加热和产生水蒸气的过程，状态点4对应的溴化锂质量分数为wr。4－8为浓溶液在低压溶液热交换器8内的放热过程。点8的浓溶液与点2的稀溶液混合

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－43 双级溴化锂吸收式制冷循环在h－w图上的表示

第三节 溴化锂吸收式制冷机 后，其状态为点9，经喷淋后闪发产生状态为点9'的溶液，它吸收来自蒸发器9的水蒸气和闪发时产生的水蒸气，成为状态为点2的稀溶液。 从高压吸收器4流出的稀溶液，其状态为点2a，溴化锂质量分数为w2a。2a－7a为稀溶液在高压溶液热交换器中的加热过程。7a－5a－4a为稀溶液在高压发生器1中被热水加热和产生水蒸气的过程。流出高压发生器1时，浓溶液的状态为点4a，溴化锂质量分数为wra。浓溶液在高压溶液热交换器5中放热，温度降低，达到点8a。状态为点8a的浓溶液与来自高压吸收器4，状态为点2a的稀溶液混合。混合溶液的状态为点9a，经喷淋后闪发产生状态为点9a'的溶液，它吸收水蒸气后成为状态为点2a的溶液。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 从高压发生器中产生的水蒸气状态为点3a'，冷凝后的状态为点3a，节流至压力pa后仍位于点3a，但此时的点3a已表示湿蒸气，它由压力为p0的饱和水及饱和水蒸气混合而成。从低压发生器3中产生的水蒸气，其状态为点3ab'，它被高压吸收器4中的溶液吸收。 热水型双级溴化锂吸收式冷水机能够利用的热水温差较大。表5－10给出了一台双级溴化锂吸收式冷水机(简称双级机)与一台单级溴化锂吸收式冷水机(简称单级机)的一些参数。在热水温度为80℃时，双级机的热水利用温差为17℃，而单级机的热水利用温差为6℃。 表5－11为一台双级溴化锂吸收式冷水机与一台压缩式冷水机组的部分参数。从表5－11可看出，该吸收式冷水机

第三节 溴化锂吸收式制冷机 组节电明显，且因使用低品位热源，故经济效益也是相当好的，对保护环境也是有益的。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 组节电明显，且因使用低品位热源，故经济效益也是相当好的，对保护环境也是有益的。 表5－10 一台双级机与一台单级机的一些参数 参 数 单级机WFC－20℃ 双 级 机 热水进口温度/℃ 95 88 80 75 70 66 热水出口温度/℃ 81 74 63 59 56 54 热水利用温差/℃ 6～8 6 5 17 16 14 12 冷却水温度/℃ 31 32 冷冻水温度/℃ 9 制冷量/kW 79 58 22 76 60 43 制冷性能系数COP 0.64 0.58 0.32 ～0 0.39 0.36 0.31

表5－11 一台双级溴化锂吸收式冷水机与一台压缩式 第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5－11 一台双级溴化锂吸收式冷水机与一台压缩式 冷水机组的部分参数 性 能 BF30XO型压缩式冷水机组 溴化锂双级吸收式冷水机 备 注 制冷量/kW 350   机组耗电/kW 103.5 11.2 冷媒水量/(m3/h) 60 耗电相同 冷却水量/(m3/h) 98 205 热水量/(m3/h) － 33.4 合计用电量/kW 123.5 57.2 包括水泵耗电

第三节 溴化锂吸收式制冷机 六、提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径 第三节 溴化锂吸收式制冷机 六、提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径 溴化锂吸收式制冷机的性能不但与外界参数(热源温度、冷却水温度等)有关，而且与溶液循环量、不凝性气体含量及污垢热阻有关。此外，机组的性能还与溶液中是否添加能量增强剂、热交换器的结构等因素有关。可以通过下列途径提高机组的性能。 1.及时抽除不凝性气体 溴化锂吸收式制冷机处于真空中运行，外界空气很容易漏入，系统内部因腐蚀也会产生不凝性气体。即使少量的不凝性气体也会明显地降低机组的制冷量，如果不凝性气体积聚到一定的数量，就会破坏机组的正常工作，因而及时抽除制冷机内的不凝性气体是提高溴化锂吸收式制冷机性能的重要措施。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 为了及时排除溴化锂吸收式制冷机的不凝性气体，备有一套抽气装置。图5－44表示一套常用的抽气系统。不凝性气体分别从冷凝器1的上部和吸收器4中溶液的上部抽出。由于抽出的不凝性气体中仍含有一定数量的冷剂水蒸气，若将它直接排走，不但会降低真空泵9的抽气能力，而且会使机组内冷剂水量减少。同时，冷剂水与真空泵油接触后会使真空泵油乳化，降低油的粘度，甚至使真空泵丧失抽气能力。因此，应将抽出的冷剂水蒸气回收。为此，在抽气装置中设有水气分离器7，让抽出的不凝性气体进入水气分离器。在分离器内，用来自吸收器泵5的中间溶液喷淋，吸收不凝性气体中的冷剂水蒸气。吸收了水蒸气的溶液由分离器底部返回吸收器4，吸收过程中放出的热量由在

1—冷凝器；2—发生器；3—蒸发器；4—吸收器；5—吸收器泵； 6—蒸发器泵；7—水气分离器；8—阻油室；9—真空泵 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－44 抽气装置 1—冷凝器；2—发生器；3—蒸发器；4—吸收器；5—吸收器泵； 6—蒸发器泵；7—水气分离器；8—阻油室；9—真空泵

第三节 溴化锂吸收式制冷机 管内流动的冷剂水带走，未被吸收的不凝性气体从水气分离器7的顶部排出，经阻油室8进入真空泵9，压力升高后排入大气。阻油室8内设有阻油板，防止真空泵停止运行时大气压力将真空泵油压入制冷机系统。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－45示出另一种抽气装置，它属于自动抽气装置类型。自动抽气装置虽有多种形式，但其基本原理都是利用溶液泵8排出的高压流体作为抽气的动力，通过引射器4引射不凝性气体，使不凝性气体随同溶液一起进入储气室5，在储气室内不凝性气体与溶液分离后上升至顶部，溶液由储气室5返回吸收器2。当不凝性气体积聚到一定数量时，关闭回流阀7，依靠泵的压力将不凝性气体压缩到大气压力以上，然后打开放气阀，将不凝性气体排至大气。  自动抽气装置的抽气效率较低，抽气量也很小，因此在机组中仍需设置如图5－44所示的机械真空泵抽气系统，以便在机组投入运行前或机组内积聚较多的不凝性气体时使用。

1—冷凝器；2—吸收器；3—抽气管；4—引射器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－45 自动抽气装置 1—冷凝器；2—吸收器；3—抽气管；4—引射器； 5—储气室；6—放气阀；7—回流阀；8—溶液泵

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．调节溶液的循环量 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．调节溶液的循环量 机组运行时，如果进入发生器的稀溶液量调节不当，将导致机组性能的降低。发生器热负荷一定时，如果循环量过大，一方面使溶液的放气范围缩小，产生的冷剂水蒸气量减少；另一方面，进入吸收器的浓溶液量增大，喷淋到吸收器的中间溶液的温度升高，影响吸收效果。两者均使机组的制冷量下降，制冷性能系数降低。如果循环量太小，机组处于部分负荷下运行，制冷能力不能充分发挥，而且由于循环量太小，溶液的放气范围增大，浓溶液的溴化锂质量分数过高，有结晶的危险。因此，在机组运行时应适当地调节溶液的循环量，以获得最佳的制冷效果。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．强化传热与传质过程 第三节 溴化锂吸收式制冷机 3．强化传热与传质过程 溴化锂吸收式制冷机基本上是一些热交换器的组合体，它的工作过程实质上由传热和传质过程组成，因此强化传热和传质过程将改善机组的性能。 (1)添加能量增强剂。在溴化锂吸收式制冷机中添加能量增强剂辛醇，可强化传热传质过程。 辛醇是一种表面活性剂，它能减少溴化锂溶液的表面张力，从而增强溶液与水蒸气的结合能力。此外，它还能降低溶液中水的蒸气压力，从而增加溶液吸收外部水蒸气的能力，增强传质过程。 溶液中添加辛醇后，因铜管表面几乎完全被辛醇浸润，在管子表面形成一层液膜，而水蒸气与液膜基本上不

第三节 溴化锂吸收式制冷机 相溶，所以水蒸气在辛醇液膜上呈珠状凝结，表面传热系数增加，强化了传热效果。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 相溶，所以水蒸气在辛醇液膜上呈珠状凝结，表面传热系数增加，强化了传热效果。 辛醇的添加量为溴化锂水溶液量的0.1%～0.3%，添加辛醇后制冷量可提高10%～20%。 辛醇的密度为0.83kg/L，基本上不溶于溴化锂水溶液。随着机组的运行，辛醇会不断地积聚在蒸发器和吸收器液面上，逐渐丧失提高制冷机制冷量的作用。因此，必须定期地将蒸发器水盘中的冷剂水旁通到吸收器中，使辛醇聚层和溶液充分混合。 (2)减少冷剂水蒸气的流动阻力。减少冷剂水蒸气的流动阻力可增强溶液在吸收器中吸收水蒸气的能力，强化传热和传质过程。通常采用的措施有改进挡液板结构型式，增大

第三节 溴化锂吸收式制冷机 流通截面；布置蒸发器和吸收器管族时留有气道，减少管簇间的流动阻力；吸收器采用热、质交换分开进行的结构形式等。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 流通截面；布置蒸发器和吸收器管族时留有气道，减少管簇间的流动阻力；吸收器采用热、质交换分开进行的结构形式等。 (3)提高换热器管内工作介质的流速。对于冷却水和冷媒水，流速一般取1.5～3.0m/s；加热蒸气的流速为15～30m/s；溶液的流速一般高于0.3m/s。 (4)传热管表面进行脱脂和防腐蚀处理。 (5)改进喷嘴结构，改善喷淋溶液的雾化程度。 (6)提高冷却水和冷媒水的水质，减少污垢热阻。 (7)采用强化传热管。例如采用锯齿形多肋管和多孔性镀层金属管等，提高传热效果。 (8)合理地调节喷淋密度。因为蒸发器内冷剂水的蒸发压力

第三节 溴化锂吸收式制冷机 很低，为克服静液柱高度对蒸发过程的影响，通常将蒸发器做成喷淋的型式。合理地调节喷淋密度，可以得到最佳的经济效果。吸收器中的喷淋密度也应合理，喷淋密度增加时虽在一定范围内对传热、传质有利，但喷淋密度太大时，也会因液膜增厚而增加传热和传质的阻力，影响吸收效果。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 4．三效吸收式制冷 第三节 溴化锂吸收式制冷机 4．三效吸收式制冷 直燃溴化锂吸收式冷热水机使用的热源温度高达1000℃，仅用双效溴化锂吸收式冷热水机不能充分发挥热源的高温特点。为此开展了三效或多效机组的研制。 三效循环系统比双效循环系统多了一台发生器和一台溶液热交换器。高压发生器中产生的高温蒸气进入中压发生器，对中压发生器中的溴化锂水溶液加热，所产生的水蒸气进入低压发生器，再次产生水蒸气。三效溴化锂吸收式冷热水机也有并联、串联和串并联三种流程。并联流程放气范围较大，制冷性能系数较高，但溶液回路较难控制，使用、调试较困难。串联流程的优点和缺点与并联流程相反。串并联流程在理论上虽兼有并联流程和串联流程

第三节 溴化锂吸收式制冷机 的优点，但系统结构复杂，并随之产生一系列的使用、维护问题。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 的优点，但系统结构复杂，并随之产生一系列的使用、维护问题。 三效溴化锂吸收式冷热水机在空调工况时，其COP可达 到1.8，节能效果十分明显，但受溴化锂水溶液在高温下腐蚀性很强的影响、辛醇在高温下分解的影响以及高压发生器内的压力超过大气压力产生危险的影响，至今仍未全面投入市场。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 5．用低温热源(如温度为TM的废热水)制取热媒(温度为TU，TU＞TM) 第三节 溴化锂吸收式制冷机 5．用低温热源(如温度为TM的废热水)制取热媒(温度为TU，TU＞TM) 用这种方法制取热媒的吸收式热泵又称为第二类热泵，以区别用高温热源(温度为TH，TH＞TU)制取热媒(温度为TU)的第一类热泵。第二类热泵虽不要高温热源，但必须有温度低的冷却水(温度为TL，TL＜TM)，将一部分温度为TM的热量排入冷却水中，使热量从较低温度(TM)吸入，向较高温度(TU)排出的过程得到补偿。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 6．采取适当的防腐措施 第三节 溴化锂吸收式制冷机 6．采取适当的防腐措施 由于溴化锂水溶液对一般金属有强烈的腐蚀作用，特别是有空气存在时腐蚀更严重，因腐蚀而产生的不凝性气体又进一步降低了机组的制冷量，因此除了严格防止空气的漏入和加设抽气装置外，必须采取防腐措施。在溴化锂水溶液中加入0.1%～0.3%(按质量计)的铬酸锂作为缓蚀剂，同时加入适量的氢氧化锂，使溶液呈弱碱性(pH＝9.5～10.5)，可以有效地延缓溴化锂水溶液对金属的腐蚀作用。这是因为铬酸锂能在金属表面形成一层保护膜，使之不能与氧直接接触，达到防腐蚀的目的。 除铬酸锂外，还有其他缓蚀剂，如Sb2O3、CrO4等。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 通过加入各种添加剂，还可改善溶解度(防止结晶)，提高制冷性能系数COP。表5－12列出一些添加剂的名称及添加后的效果。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5－12 一些添加剂的名称及所起作用 制冷剂 吸收剂 添加剂 主要效果及适用循环 水 溴 化 锂 碘化锂 第三节 溴化锂吸收式制冷机 表5－12 一些添加剂的名称及所起作用 制冷剂 吸收剂 添加剂 主要效果及适用循环 水 溴 化 锂 碘化锂 改善溶解度 硫代氰酸锂 提高COP 氯化锂 硝酸锂 甘醇 提高COP，改善溶解度 氯化锌 氯化锂+硫代氰酸锂 庚醇，辛醇 提高吸收性能 钼酸锂 防蚀 铬酸锂

第三节 溴化锂吸收式制冷机 七、溴化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全保护 1．制冷量的自动调节 第三节 溴化锂吸收式制冷机 七、溴化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全保护 1．制冷量的自动调节 制冷量的自动调节系指外界负荷变化时，自动地调节机组的制冷量，使蒸发器中冷媒水的出口温度基本保持恒定，以保证生产工艺或空调系统对水温的需求，并使机组在较高的效率下正常运行。 溴化锂吸收式制冷机制冷量的调节方法很多，基本原理如图5－46所示。把制冷机作为调节对象，蒸发器的冷媒水出口温度作为被调节参数，外界负荷的变化作为扰动。当外界负荷变化时，蒸发器的冷媒水出口温度随之变化，通过感温元件发出信号，此信号与比较元件的给定值进行比较后将信号发送到调节器，然后由调节器发出调节

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－46 制冷量自动调节的方块原理图

第三节 溴化锂吸收式制冷机 信号，驱使执行机构朝着克服扰动的方向动作，以保持冷媒水出水温度的基本恒定。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 信号，驱使执行机构朝着克服扰动的方向动作，以保持冷媒水出水温度的基本恒定。 通过对影响溴化锂吸收式制冷机性能的各种因素的分析，目前采用下列几种制冷量调节方法： (1)加热蒸气量调节法； (2)加热蒸气压力调节法； (3)加热蒸气凝结水量调节法； (4)燃烧系统的控制； (5)冷却水量调节法； (6)溶液循环量调节法； (7)溶液循环量与加热蒸气量的组合调节； (8)加热蒸气与溶液旁通的组合调节。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．安全保护措施 为了保证机组正常运行，防止由意外原因引起的事故，需采用各种安全保护措施。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 2．安全保护措施 为了保证机组正常运行，防止由意外原因引起的事故，需采用各种安全保护措施。 (1)防止溴化锂溶液结晶的措施 由溴化锂水溶液的性质可知，当溶液的溴化锂质量分数过高或温度过低时会产生结晶，堵塞管道，破坏机组正常运行。为防止溴化锂水溶液结晶，通常采用如下措施： 1)设置自动溶晶管，图5－47是J型管溶晶装置示意图。在低压发生器2左侧的溢流箱8的上部连接一条J型管3，J型管的另一端通入吸收器6。制冷机正常运行时，浓溶液从溢流箱8的底部流出，经低温热交换器4降温后进入吸收器。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－47 J型管溶晶装置 1—冷凝器； 2—低压发生器； 3—J型管； 4—低温热交换； 5—蒸发器； 第三节 溴化锂吸收式制冷机 图5－47 J型管溶晶装置 1—冷凝器； 2—低压发生器； 3—J型管； 4—低温热交换； 5—蒸发器； 6—吸收器； 7—发生器泵； 8—溢流箱。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 如果浓溶液在低温热交换器4中结晶，将管道堵塞，溢流管8中的液位升高。当液位高于J型管的上端位置时，高温的浓溶液便通过J型管直接流入吸收器6，使出吸收器的稀溶液温度升高，进而提高了低温热交换器中浓溶液的温度，使结晶的溴化锂溶解。结晶消除后，低压发生器2中的浓溶液又重新从正常的回流管流入吸收器。因J型管3起自动溶晶的作用，故又称自动溶晶管。 2)在发生器出口浓溶液管道上设置温度继电器，用它控制加热量(如控制加热蒸气阀的开度)，防止溶液因温度过高而使溴化锂的质量分数过大，从而防止浓溶液在低温热交换器中结晶。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 3)在蒸发器液囊中装设液位控制器，使冷剂水旁通到吸收器中，从而防止溶液因溴化锂质量分数过大而结晶。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 3)在蒸发器液囊中装设液位控制器，使冷剂水旁通到吸收器中，从而防止溶液因溴化锂质量分数过大而结晶。 4)装设溶液泵和蒸发器泵延时继电器，使机组在关闭加热热源时泵能够继续运行10min左右，使吸收器中的稀溶液和发生器中的浓溶液充分混合，也能使蒸发器中的冷剂水被喷淋溶液充分吸收，溶液得到稀释，防止停机后溶液温度降低而结晶。 5)加设手动阀控制的冷剂水旁通管。如果制冷机运行时突然停电，打开手动阀，使蒸发器中的冷剂水旁通到吸收器中，将溶液稀释，防止结晶。

第三节 溴化锂吸收式制冷机 (2)预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施 第三节 溴化锂吸收式制冷机 (2)预防蒸发器中冷媒水或冷剂水冻结的措施 外界负荷突然降低或冷媒水泵发生故障，均会使蒸发器冷剂水或冷媒水温度下降，严重时会冻裂冷媒水管。为防止上述现象的发生，可在冷剂水管道上装设温度继电器，在冷媒水管道上装压力继电器或压差继电器。 (3)屏蔽泵的保护 由于制冷系统在真空下运行，在输送制冷剂和溶液时不允许空气渗入，因此，除了冷却水泵和冷媒水泵外，其余泵均采用屏蔽泵。为保证屏蔽泵的安全运行，采取下列措施： 1)在蒸发器和吸收器液囊中装设液位控制器，保证屏蔽泵有足够的吸入高度，这样可以有效地防止气蚀现象的

第三节 溴化锂吸收式制冷机 发生并使轴承润滑液有足够的压力。 2)在屏蔽泵电路中装设过负荷继电器，对电动机和叶轮等起保护作用。 第三节 溴化锂吸收式制冷机 发生并使轴承润滑液有足够的压力。 2)在屏蔽泵电路中装设过负荷继电器，对电动机和叶轮等起保护作用。 3)在屏蔽泵出口管道上装设温度继电器，以防润滑液温度过高使轴承受到损坏。

第四节 氨吸收式制冷机 内 容 提 要 一、氨水溶液的性质 二、氨吸收式制冷循环 三、扩散－吸收式制冷机

第四节 氨吸收式制冷机 氨吸收式制冷机以氨为制冷剂，水为吸收剂。氨水溶液中氨的质量分数等于溶液中氨的质量与溶液总质量之比。氨水溶液的h－w图中的横坐标w即表示氨的质量分数。

第四节 氨吸收式制冷机 一、氨水溶液的性质 1．氨在水中的溶解 第四节 氨吸收式制冷机 一、氨水溶液的性质 1．氨在水中的溶解 氨和水能以任意比例完全互溶，在常温下能形成w等于0～1的全部溶液。在低温下，溶液中氨的质量分数的数值受到纯水冰、纯氨冰或氨的水合物(NH3·H2O和2NH3·H2O)析出的限制。 因氨溶于水后有微量的离子化现象出现，故氨水溶液呈弱碱性。 2．对有色金属的腐蚀作用 氨水溶液无色，有刺激性臭味，对有色金属材料(除磷青铜外)有腐蚀作用，因而在氨吸收式制冷系统中不采用铜及铜合金材料。

第四节 氨吸收式制冷机 3．密度、比热容、热导率、粘度及表面张力 第四节 氨吸收式制冷机 3．密度、比热容、热导率、粘度及表面张力 纯液氨在0℃时的密度为0.64kg/L。氨水溶液的密度随温度和氨的质量分数的变化而变化，图5－48表示了这种变化关系。 氨水溶液的密度可按下列公式计算： ρ0＝1－0.36 w (5－55) 式中：ρ0—0℃时氨水溶液的密度，kg/L； w—氨的质量分数。 图5－49、图5－50和图5－51分别给出了氨水溶液的比热容、热导率和粘度随氨的质量分数的变化关系。 表5－13列出了氨水溶液在20℃时的表面张力值。其他温度下的表面张力可用下式推算：

第四节 氨吸收式制冷机 (5－56) 式中：σ20℃—20℃时溶液的表面张力，N/cm； σ—溶液在温度t时的表面张力，N/cm； 第四节 氨吸收式制冷机 (5－56) 式中：σ20℃—20℃时溶液的表面张力，N/cm； σ—溶液在温度t时的表面张力，N/cm； t—溶液的温度； tcr—溶液的临界温度。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－48 氨水溶液的密度

第四节 氨吸收式制冷机 图5－49 氨水溶液的比热容

第四节 氨吸收式制冷机 图5－50 氨水溶液的热导率

第四节 氨吸收式制冷机 图5－51 氨水溶液的粘度

第四节 氨吸收式制冷机 二、氨吸收式制冷循环 1．单级氨吸收式制冷循环 第四节 氨吸收式制冷机 二、氨吸收式制冷循环 1．单级氨吸收式制冷循环 在氨吸收式制冷机中，由于氨和水在相同压力下的汽化温度比较接近(氨的标准沸点为－33.4℃，水的标准沸点为100℃，两者仅相差133.4℃)，因而对氨水溶液加热时，产生的蒸气中也含有较多的水蒸气。蒸气中氨的含量直接影响制冷机的效率和设备的使用寿命。为了提高蒸气中氨的含量，必须进行精馏。精馏过程在精馏塔内完成。精馏塔进料口以下发生热、质交换的区域称为提馏段，进料口以上发生热、质交换的区域称为精馏段。精馏塔内还有一个发生器(又称再沸器)和回流冷凝器，前者用于加热氨水浓溶液，后者用于产生回流液，也供精馏过程使用。

A—精馏塔(a—发生器；b—提馏段；c—精馏段；d—回流冷凝器)； B—冷凝器；C—过冷器；D—蒸发器；E—吸收器；F—溶液热交换器； 第四节 氨吸收式制冷机 图5－52 单级氨吸收式制冷机流程 A—精馏塔(a—发生器；b—提馏段；c—精馏段；d—回流冷凝器)； B—冷凝器；C—过冷器；D—蒸发器；E—吸收器；F—溶液热交换器； G、I—节流阀；H—溶液泵

第四节 氨吸收式制冷机 氨质量分数为wr'的f kg浓溶液(点1a)进入精馏塔A，在精馏塔内的发生器a中被加热，吸收热量qh后，部分溶液蒸发，产生的蒸气经过提馏段，得到(1+R)kg的含氨量较高的蒸气。这股蒸气经过精馏段。和回流冷凝器d，其氨的含量进一步提高。其中R kg的蒸气被回流冷凝器d冷凝后成为回流液，冷凝时放出的热量qR被冷却水带走。从塔顶排出的蒸气质量为1kg，蒸气中氨的质量分数为wr″(几乎是纯氨蒸气)，状态为点5"。在发生器a的底部流出的稀溶液为(f－1)kg，氨质量分数为wa'，其状态用点2表示。 从精馏塔顶部排出的蒸气在冷凝器B中冷凝成液体(点6)，冷凝时放出的热量qk被冷却水带走，液氨在过冷器C中被冷却至点6a，再经节流阀I，压力由pk降至p0，成为湿蒸气(点7)，然后进入蒸发器D。在蒸发器内，液氨吸收被冷

第四节 氨吸收式制冷机 却物的热量q0而汽化，并从蒸发器排出(点8)。点8的状态可以是湿蒸气，也可以是饱和蒸气，甚至是过热蒸气，取决于向蒸发器的供液量。 从发生器a的底部流出的(f－1)kg稀溶液，其氨质量分数为wa'，经过溶液热交换器F后，温度降低到点2a。因为点2a状态的压力为pk，故溶液为过冷状态。过冷溶液经过节流阀G，压力由pk降低到p0，状态由点3表示。然后进入吸收器E，吸收由蒸发器产生的1kg蒸气，形成fkg、氨质量分数为wr'的浓溶液(点4)。吸收过程中放出的热量qa被冷却水带走。状态为点4的浓溶液被溶液泵H增压，压力由p0提高到pk(点4a)，再经溶液热交换器F加热，温度升高到状态点1a，最后从精馏塔A的进料口进入精馏段，循环又重复进行。

第四节 氨吸收式制冷机 2．单级氨吸收式制冷循环在h－w图上的表示 第四节 氨吸收式制冷机 2．单级氨吸收式制冷循环在h－w图上的表示 上述系统的制冷循环可在氨水溶液的h－w图上表示，如图5－53所示。图中点号与图5－52上的数字相对应。 进入精馏塔A内的溶液状态为点1a，氨质量分数为wr'。点1a位于饱和液体线(压力为pk)的下方(忽略发生器与冷凝器之间的压力损失，认为ph＝pk)，即处于过冷状态。它与来自精馏段的回流液混合，混合后的溶液经过提馏段到达发生器a。在提馏段b和发生器a中不断地被加热、升温，首先消除过冷，使浓溶液达到饱和状态(点1)。然后不断蒸发，溶液逐渐变稀，到离开精馏塔A的底部时其氨质量分数为wa'，温度为t2，用点2表示。开始蒸发出来的蒸气状态和发生终了时的蒸气状态分别用点1"和点2"表示。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－53 单级氨吸收式制冷机制冷循环在h－w图上的表示

第四节 氨吸收式制冷机 它们分别与氨质量分数为wr'和wa'的沸腾状态的溶液相平衡。因此，离开发生器a的蒸气状态应处于点1"和点2"之间，即状态点3"。这一股蒸气经过提馏段b时，含氨量不断提高，理想情况下出提馏段的蒸气应与进料口处的浓溶液相平衡，即达到点1"。蒸气再经过精馏段c和回流冷凝器d，与从回流冷凝器下来的回流液进行热、质交换，蒸气的含氨量不断提高，温度下降，离开塔顶时氨质量分数为wr"，用点5"表示。回流液在回流过程中含氨量逐渐降低，理想情况下，离开精馏塔的精馏段时，其氨质量分数应与进料口浓溶液的氨质量分数wr'相同。

第四节 氨吸收式制冷机 状态为点5"、氨质量分数为wr"的饱和蒸气离开精馏塔顶后进入冷凝器B，冷凝成饱和液体，用点6表示。然后在过冷器C中被冷却至状态点6a，再经过节流阀I绝热节流至状态点7。由于节流前后的比焓和氨质量分数均不变，故在h－w上点6a与点7是重合的，但这两点表示的状态是不同的。点6a表示冷凝压力pk下的过冷液体，点7表示蒸发压力p0下的湿蒸气，它由饱和液体(点7')和饱和蒸气(点7")组成。湿蒸气在蒸发器内吸热蒸发，干度增加，但出蒸发器时一般仍为湿蒸气，即点8所示的状态。此湿蒸气由点8'的饱和液体以及点8"的饱和蒸气组成。湿蒸气在过冷器内冷却来自冷凝器B的饱和液体(点6)，使其过冷至点6a，湿蒸气因吸热而过热，达到点8a。然后进入吸收器E，被来自精馏塔A底部的稀溶液吸收。

第四节 氨吸收式制冷机 从精馏塔A底部流出的状态为点2的稀溶液，经过溶液热交换器F，被冷却到pk压力下的过冷状态点2a(假定点2a正好处于蒸发压力p0的饱和液体线上)，再经节流阀G节流至状态点3，然后进入吸收器E。同样，节流前后的状态点2a和点3在h－w图上是重合的，但代表的状态不同。吸收器E内的吸收过程在蒸发压力p0下进行。吸收终了时氨质量分数达到wr'，状态用点4表示。点4状态的浓溶液经溶液泵H增压，压力由p0升高到pk，状态为点4a。如果忽略因溶液泵对浓溶液作功而引起的比焓增加，则点4与点4a重合。点4a表示pk压力下的过冷液体，它的氨质量分数与点4状态浓溶液的氨质量分数相同，用wr'表示。过冷液体(点4a)经过溶液热交换器F，温度升高，用状态点1a表示，氨的质量分数为wr'。最后进入精馏塔A的进料口，循环重新开始。

第四节 氨吸收式制冷机 无论在冷凝过程还是蒸发过程中，尽管是在定压下发生相变，但溶液的温度都不是定值。从图5－53可以看出，冷凝过程中溶液的温度由t5 "降至t6；蒸发过程中，溶液的温度由t7升至t8。这与单一组分工质在定压下相变时温度不发生变化是不相同的，因为当压力保持不变时，随着冷凝或蒸发过程的进行，溶液的含氨量不断变化。冷凝过程中，因溶液含氨量越来越多，所以饱和温度越来越低；相反，蒸发过程中，溶液中含氨量越来越少，饱和温度逐渐升高。因此，可以通过控制湿蒸气的干度满足被冷却物的温度要求。

第四节 氨吸收式制冷机 系统中设置溶液热交换器F能明显地提高制冷机的经济性，通过溶液内部的热交换，一方面可以提高进入发生器a的浓溶液温度，减少发生器中的加热量；另一方面可以降低进入吸收器的稀溶液温度，从而减少吸收器中冷却水的消耗量，增强稀溶液的吸收效果。溶液在热交换器中温度的变化与其传热面积的大小有关。稀溶液的温度变化大于浓溶液的温度变化，因为稀溶液的质量(f－1)kg小于浓溶液的质量fkg，而稀溶液与浓溶液的比热容相差不大。

第四节 氨吸收式制冷机 设置过冷器C，使从蒸发器流出的低温气体或湿蒸气与从冷凝器流出的液体在过冷器中热交换，使液体过冷，从而提高制冷机的制冷量，但同时使进入吸收器的蒸气的比焓值增加，这将使吸收器的热负荷增加。实践中是否采用过冷器取决于蒸发器中制冷量的增加量和吸收器中冷却水的增大量，以及热交换器的制造费用，将这些因素比较后作出决定。由于蒸气侧表面传热系数很低，特别是在低蒸发压力下更是如此，为达到一定的热交换量，热交换面积必须足够大，因而引起成本增加，往往得不偿失。 图5－52所示的系统能制取的最低温度与加热热源温度有关，一般情况下不低于－25℃，否则放气范围(wr'－wa')将小于0.06，使装置经济性下降。

第四节 氨吸收式制冷机 3．双级氨吸收式制冷循环 第四节 氨吸收式制冷机 3．双级氨吸收式制冷循环 如果加热热源温度较低，冷却水温度较高，而又要制取较低温度时，可采用双级氨吸收式制冷机。双级氨吸收式制冷机的系统如图5－54所示。 进入低压精馏塔8的浓溶液在塔内分离出两股流体：一股是含氨量很高的蒸气，从塔顶排出；另一股是含氨量低的稀溶液，从塔低流出。稀溶液经低压溶液热交热器7放出热量，温度降低，节流后进入低压吸收器5。在吸收器中吸收来自过冷器3的蒸气(几乎是纯氨)，成为浓溶液，由低压溶液泵6增压后，到达低压溶液热交换器7，吸收热量后进入低压精馏塔8。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－54 双级氨吸收式制冷机的系统 1—高压精馏塔；2—冷凝器；3—过冷器；4—蒸发器； 第四节 氨吸收式制冷机 图5－54 双级氨吸收式制冷机的系统 1—高压精馏塔；2—冷凝器；3—过冷器；4—蒸发器； 5—低压吸收器；6—低压溶液泵；7—低压溶液热交换器； 8—低压精馏塔；9—高压吸收器；10—高压溶液泵； 11—高压溶液热交换器

第四节 氨吸收式制冷机 进入高压精馏塔1的浓溶液，在高压精馏塔内分离成几乎是纯氨的蒸气和含氨量低的稀溶液。蒸气进入冷凝器2，稀溶液经高压溶液热交热器11后温度下降，节流后进入高压吸收器9，在高压吸收器中吸收来自低压精馏塔8的蒸气，成为浓溶液。浓溶液被高压溶液泵10增压后，流经高压溶液热交换器11，吸热升温，进入高压精馏塔1。 从高压精馏塔1流出的几乎是纯氨的蒸气在冷凝器2中冷凝成液体，再流经过冷器3成为过冷液体。过冷液体节流后成为湿蒸气进入蒸发器4，在蒸发器中液体蒸发、制冷。出蒸发器4的流体通过过冷器3，在过冷器中吸热，温度升高后进入低压吸收器5。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－55表示了单级和双级氨吸收式制冷机的热源温度与蒸发温度的关系。在相同蒸发温度下，双级制冷机比单级制冷机需要的最低热源温度低。 图5－56表示了两种制冷机的制冷性能系数的变化情况(在最低热源温度下，且tw1＝25℃，pk＝14×105Pa，Δw＝8%)。

(冷却水进口温度tw1＝25℃；冷凝压力pk＝14×105Pa，放气范围Δw＝8%) 第四节 氨吸收式制冷机 图5－55 单级和双级氨吸收式制冷机的热源温度 与蒸发温度的关系 (冷却水进口温度tw1＝25℃；冷凝压力pk＝14×105Pa，放气范围Δw＝8%)

图5－56 单级和双级氨吸收式制冷机制冷性能系数 第四节 氨吸收式制冷机 图5－56 单级和双级氨吸收式制冷机制冷性能系数 的变化情况

第四节 氨吸收式制冷机 4．其他以氨为制冷剂的吸收式制冷循环 第四节 氨吸收式制冷机 4．其他以氨为制冷剂的吸收式制冷循环 为提高制冷性能系数、扩大制冷机运行时的温度范围，提出了多种循环。此处仅介绍其中的两种：复(叠)合吸收式制冷循环和GAX吸收制冷循环。 (1)复(叠)合吸收式制冷循环 复(叠)合吸收式制冷循环由高温级制冷循环和低温级制冷循环复(叠)合而成，如图5－57所示。 高温级循环为溴化锂吸收式制冷循环。稀溶液在溶液热交换器和发生器中吸热，产生水蒸气后成为浓溶液。浓溶液和稀溶液在溶液热交换器中进行热交换，浓溶液温度下降。如果浓溶液不与稀溶液混合而直接进入吸收器，则在p－t图上的吸收过程为一水平线段(图5－57上过程6－2)。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－57 复(叠)合吸收式制冷循环

第四节 氨吸收式制冷机 在吸收器中吸收来自蒸发器的水蒸气时，产生的吸收热以及水蒸气在冷凝器中冷凝时放出的热量，均被用于加热低温级循环中发生器内的氨水浓溶液，产生含氨量很高的蒸气。它在高温级循环的蒸发器中被冷凝成液体，水蒸发后进入高温级循环的吸收器中，被浓溶液吸收后成为稀溶液，高温级循环重新开始。 低温级循环是氨吸收式制冷循环。系统中的浓溶液经溶液热交换器后温度升高，进入发生器。在发生器中吸收来自高温级循环的冷凝热和吸收热，产生蒸气。蒸气在高温级循环的蒸发器中冷凝后，经节流降压，进入蒸发器。在蒸发器中液体蒸发制冷，所产生的蒸气被低温级循环中吸收器内的稀溶液吸收，成为浓溶液，完成一个低温级的循环(图5－57、图5－52)。

第四节 氨吸收式制冷机 复(叠)合吸收式制冷循环的优点是： 第四节 氨吸收式制冷机 复(叠)合吸收式制冷循环的优点是： 1)克服了溴化锂吸收式制冷机蒸发温度不能太低的缺点，制冷机的蒸发温度可达到－20℃左右。 2)由于复合吸收式制冷循环中只有低温级制冷循环内的吸收热向外排出，所以制冷机具有较高的制冷性能系数，其COP可以超过1.0。 3)在复合吸收式制冷循环中，低温级循环系统中的蒸气在高温级循环系统的蒸发器内被冷却，冷凝压力降低。

第四节 氨吸收式制冷机 (2)GAX吸收制冷循环 第四节 氨吸收式制冷机 (2)GAX吸收制冷循环 为了提高吸收式制冷循环的制冷性能系数，将吸收过程中放出的部分吸收热回收，用来加热进入发生器前的浓溶液，这样的循环称为GAX吸收制冷循环。 图5－58为GAX吸收制冷循环的流程简图。从蒸发器流出的制冷剂蒸气分三路并联地流入热交换器Ⅱ、热交换器Ⅲ和吸收器。蒸气在热交换器Ⅱ和热交换器Ⅲ中被来自热交换器Ⅰ的稀溶液吸收，放出的吸收热加热返回发生器的浓溶液，使流经热交热器Ⅲ和热交换器Ⅱ的浓溶液温度不断升高。进入吸收器的蒸气被来自热交换器Ⅲ的中间浓度的溶液吸收后成为浓溶液，吸收时放出的热量被冷却水带走。浓溶液在离开热交换器Ⅱ以后进入热交换器Ⅰ，被

第四节 氨吸收式制冷机 图5－58 GAX吸收制冷循环的流程

第四节 氨吸收式制冷机 来自发生器的高温稀溶液加热，温度升高后进入发生器。在发生器中被热源加热，产生的冷剂蒸气在冷凝器中被冷凝成液体，节流后低压、低温的湿蒸气流入蒸发器，液体汽化、制冷，蒸气流向换热器Ⅱ、换热器Ⅲ和吸收器。 GAX吸收制冷循环在p－t图上的表示如图5－59所示。图中各点与图5－58上的各点相对应。与普通单级氨吸收式制冷机制冷循环相比，在发生温度为130℃时，GAX循环的COP提高10%左右；发生温度为170℃时，COP提高33%左右。 GAX吸收制冷循环不仅用于氨吸收式制冷机，对于使用醇类溶液(如TFE/NMP，TFE/E181)和氟利昂类溶液(如R22/E181，R123a/ETFE)的吸收式制冷机也有使用价值。

第四节 氨吸收式制冷机 图5－59 GAX吸收制冷循环在p－t图上的表示(氨/水)

第四节 氨吸收式制冷机 三、扩散－吸收式制冷机 第四节 氨吸收式制冷机 三、扩散－吸收式制冷机 采用二元溶液(氨/水)的氨吸收式制冷机，适用于大、中型设备。对于小型制冷设备，如家用冰箱，采用三组分混合物为循环工质，这种制冷机的制冷量很小，一般在0.1kW左右。 在扩散－吸收式制冷机中，氨作为制冷剂，水是吸收剂(实际上是氨水溶液吸收氨蒸气)，氢为平衡气体。由于整个系统处于相同压力下，所以没有溶液泵和节流阀，也没有运动部件。各设备之间全部用管道焊接，系统运行时无噪声和振动、不泄漏、寿命长、成本低，适合于家用或宾馆客房用。

第四节 氨吸收式制冷机 系统内压力的平衡通过向吸收器和蒸发器导入氢气来实现。因为蒸发器中的总压力大于蒸发温度下氨的饱和蒸气压力，因此蒸发器中的液氨不会沸腾，但混合气体中的氨蒸气末达到饱和便有液氨汽化，通过扩散与其他气体混合，因此这种吸收式制冷机被称为扩散－吸收式制冷机。由于系统内压力是平衡的，系统中工质的运动完全依靠密度的差异、位置的高低、管路的倾斜以及分压力的不同而流动扩散，所以对各设备的相对位置及管道的倾斜度均有严格要求，否则将影响制冷效果，甚至丧失制冷能力。

第四节 氨吸收式制冷机 1．扩散－吸收式制冷机的制冷循环 第四节 氨吸收式制冷机 1．扩散－吸收式制冷机的制冷循环 图5－60表示扩散－吸收式制冷机的系统。整个循环可分为氨水溶液的循环和氨、氢气循环两部分。 (1)氨水溶液的循环 从贮液器1流出的氨水浓溶液，经溶液热交换器2到达气泡泵3。溶液在气泡泵内吸热后温度上升，直到沸腾。沸腾时产生的气泡向上运动，将溶液从上升管4提升到发生器5内。溶液在发生器5中继续蒸发，产生的蒸气进入精馏器6，在精馏器内大部分水蒸气凝结，流回发生器5。发生器5中产生的稀溶液，借助于发生器中溶液的顶部与吸收器11之间的高度差，经溶液热交换器的外管流到吸收器11上部与从贮液器1顶部出来的逆流而上的氨氢混合气接触，吸收

第四节 氨吸收式制冷机 图5－60 扩散－吸收式制冷系统 1—贮液器； 2—溶液热交换器； 3—气泡泵； 4—上升管； 5—发生器； 第四节 氨吸收式制冷机 图5－60 扩散－吸收式制冷系统 1—贮液器； 2—溶液热交换器； 3—气泡泵； 4—上升管； 5—发生器； 6—精馏器； 7—冷凝器； 8—液氨密封管； 9—蒸发器； 10—气体热交换器； 11—吸收器。

第四节 氨吸收式制冷机 其中的氨蒸气，使稀溶液成为浓溶液。出吸收器后流入贮液器1。 (2)氨、氢气循环 第四节 氨吸收式制冷机 其中的氨蒸气，使稀溶液成为浓溶液。出吸收器后流入贮液器1。 (2)氨、氢气循环 从气泡泵3中流出的蒸气中含有较多的水蒸气。蒸气进入精馏器6后，大部分的水蒸气凝结，使精馏器6出口处蒸气的含氨量提高，成为高含氨量的蒸气。它在冷凝器7中被冷凝器外的空气冷却，凝结成液氨，再进入蒸发器9中。蒸发器9的入口处有两股流体：一股是来自冷凝器7的液氨，另一股是来自吸收器11的氨氢混合气体。两者混合，使蒸发器内充满了氨和氢的混合物。进入蒸发器的液氨不断蒸发，吸收外部物体的热量实现制冷。由于氢气与氨蒸气之间的不断扩散，使蒸发器不同截面处气体的含氨量不同。

第四节 氨吸收式制冷机 在蒸发器入口处，气体中氢气含量较多，氨蒸气的分压力较低，相应的液氨蒸发温度也较低，构成蒸发器9中温度较低的区域。随着液氨的不断蒸发，混合气体中氨的分压力不断增加，蒸发温度升高，构成了蒸发器中温度较高的区域。 从蒸发器9流出的混合气体，经热交换器10进入贮液器1中，然后沿吸收器11的管道上升。混合气体上升时，与来自溶液热交换器2的稀溶液接触，大部分氨蒸气被稀溶液吸收，稀溶液流出吸收器11时已成为浓溶液。吸收器11顶部的混合气体中只含少量的氨蒸气，混合气体因含氢量增加而密度下降，产生向上的浮力，使混合气体在吸收器中有足够的流速。这股气体在气体热交换器10内冷却后进入蒸发器。

第四节 氨吸收式制冷机 2．扩散－吸收式制冷循环的部分过程在h－w图上的表示 第四节 氨吸收式制冷机 2．扩散－吸收式制冷循环的部分过程在h－w图上的表示 如图5－61所示，来自贮液器的浓溶液(点7)经溶液热交换器后温度升高，达到点1a，然后在气泡泵中加热，先达到点1，再达到点2。点2在两相区内。由于溶液中气泡的浮力，将溶液提升到发生器内，此时状态为点2"的蒸气位于发生器的上部。点2'的溶液与精馏器中回流下来的液体(点6)混合后在发生器内继续加热，氨水溶液中氨的含量减少至点3。溶液在发生器中加热产生的点2"的蒸气含有较多水分。这股蒸气进入精馏器后含氨量不断提高，直至点5后离开精馏器，进入冷凝器。从精馏器回流的液体达到点6时离开精馏器。在冷凝器内冷凝的高含氨量蒸气成为点8的液体。液体进入蒸发器后，吸收外界热量而被蒸发，比焓值

第四节 氨吸收式制冷机 图5－61 扩散－吸收式制冷循环的部分过程 在h－w图上的表示

第四节 氨吸收式制冷机 增加。因蒸发器内的气体为氨－水－氢的混合物，所以不能在图5－61上表示。同样道理，混合气体在吸收器中的过程也不能在该图上表示。 从发生器流出的稀溶液(点3)经过溶液热交换器后，温度降低，达到点4。它在吸收器中吸收了氨蒸气，成为浓溶液，先进入贮液器，再进入溶液热交换器，浓溶液的状态为点7。在热交换器中吸热，温度升高，达到点1a，然后进入气泡泵。再重复上述过程。图5－60中，稀溶液的氨质量分数为wa，浓溶液的氨质量分数为wr。 扩散－吸收式制冷机的热源有两个方案：单一式方案完全采用电加热或燃料加热；综合式方案可兼用燃料和电加热。扩散－吸收式制冷机的制冷性能系数可达到0.45～

第四节 氨吸收式制冷机 0.5(蒸发温度为－22℃，冷凝温度为55℃)。考虑到一次能源(煤气、燃油等)的转换系数为33%～35%，应用燃料的扩散－吸收式冰箱能耗低于压缩式冰箱的能耗，因而在燃气、燃油供应充分的地区，扩散－吸收式冰箱有很好的应用前景。 因CFC，对大气臭氧层的破坏，所以各国正在开发采用新工质的制冷机。扩散－吸收式制冷机因其工质对大气臭氧层无害、噪声低、寿命长而受到重视。