溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱工計(jì)算

1、 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱工計(jì)算溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱工計(jì)算一般是根據(jù)已知條件(空氣調(diào)節(jié)工程或生產(chǎn)工工藝對(duì)制冷量的要求/冷媒水溫度/冷卻水溫度/加熱介質(zhì)的溫度或壓力等),合理選擇某些設(shè)計(jì)參數(shù)(傳熱溫差/放汽范圍等),從而進(jìn)行各熱交換設(shè)備的傳熱負(fù)荷和傳熱面積等的設(shè)計(jì)計(jì)算。一 熱力計(jì)算1.已知參數(shù)(1) 根據(jù)空調(diào)工程生產(chǎn)工藝要求的制冷量和冷媒水進(jìn),出蒸發(fā)器的溫度。(2) 冷卻水溫度：根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件決定。(3) 工作蒸汽壓力：一般選取0.1mp(表壓)的工作蒸汽。2設(shè)計(jì)參數(shù)的選定（1）冷卻水一般先進(jìn)入吸收器，出吸收器的冷卻水再進(jìn)入冷凝器。冷卻水總的溫升一般取79考慮到吸收器的熱負(fù)荷比冷凝器大，因此，

2、冷卻水通過(guò)吸收器的溫升要比通過(guò)冷凝器的溫升高些。冷卻水出吸收器的溫度: =（） (1) 冷卻水出冷凝器的溫度: =+（） (2)(2)冷凝溫度:一般比冷卻水出冷凝器的溫度高35 即=+(35) （） （3）(3)冷凝壓力:根據(jù)從水蒸氣表查得相應(yīng)的飽和壓力。(4)蒸發(fā)溫度:一般比冷媒水出蒸發(fā)器的溫度低24,即=-(24) （） (4)(5) 蒸發(fā)壓力:根據(jù)從水蒸氣表查得相應(yīng)的飽和壓力。(6)稀溶液出吸收器的溫度:一般比冷卻水出吸收器的溫度高35,即=+ (35) （） (5)(7)吸收器壓力:因冷劑水蒸氣流經(jīng)擋水板時(shí)的阻力損失，吸收器壓力小于蒸發(fā)壓力，壓降的大小與擋水板的結(jié)構(gòu)和汽流速度有關(guān)，一般

3、取=（0.130.67）（0.10.5mmhg）,即=-=-（0.130.67）() (6)(8)稀溶液濃度:根據(jù)和,從h-圖中查得。(9)濃溶液濃度:一般放汽范圍(-)為0.030.06。=+(0.030.06) (7)(10)溶液出發(fā)生器的溫度:根據(jù)和,從h-圖中查得。(11)溶液出熱交換器的溫度、濃溶液出熱交換器的溫度應(yīng)比所對(duì)應(yīng)的結(jié)晶溫度高10以上,以防止在熱交換器出口處產(chǎn)生結(jié)晶通常按下式計(jì)算:=+（1525） （） （8）稀溶液出熱交換器的溫度可由和從h-圖中查得, 可根據(jù)熱交換器的熱平衡式確定。 (-)=（-）令a= ，可以得到，=（-）+(kj/kg) （9）3設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算在h-

4、圖上確定了制冷循環(huán)中有關(guān)狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)值后，就可以通過(guò)熱平衡式計(jì)算出各熱交換設(shè)備的熱負(fù)荷。（1） 發(fā)生器的單位熱負(fù)荷如圖1所示,根據(jù)發(fā)生器得到的熱量平衡式,即+a=(a-1) +可得發(fā)生器的單位熱負(fù)荷為=+(a-1) - a(kj/kg) （12） (2)冷凝器的單位熱負(fù)荷從圖2可知,冷凝器的單位熱負(fù)荷為=- (kj/kg) (13)(3)蒸發(fā)器的單位熱負(fù)荷蒸發(fā)器的熱平衡關(guān)系如圖3蒸發(fā)器的單位熱負(fù)荷,即時(shí)1kg冷劑水蒸氣汽化時(shí)產(chǎn)生的制冷量可由下式求得：=- (kj/kg) (14) (4)吸收器的單位熱負(fù)荷圖4所示,根據(jù)吸收器的熱平衡關(guān)系式,即(a-1)+ =+a可得吸收器的單位熱負(fù)荷為=(a-

5、1)+ - a (kj/kg) (15)(5)溶液熱交換器的單位熱負(fù)荷如圖5所示,從發(fā)生器來(lái)的溶液在熱交換器中放出的熱量,等于從吸收器來(lái)的稀溶液在熱交換器中吸收的熱量,即=a(-)=(a-1)(- ) (kj/kg) (16)4.制冷裝置的熱平衡及熱力系數(shù)如果忽略由于泵消耗功率所帶給系統(tǒng)的熱量,則整個(gè)制冷裝置的熱平衡式為+=+ (kj/kg)上式各項(xiàng)與制冷循環(huán)量d=q/ ( kj/s)相乘,可得q+ q=+q (kw) (17)式中 q制冷裝置的制冷量，kw；q發(fā)生器的耗熱量，kw吸收器的熱負(fù)荷，kw q冷凝器的熱負(fù)荷，kw。熱力系數(shù)是表示消耗單位蒸汽加熱量所能獲得的制冷量，用來(lái)評(píng)價(jià)制冷裝置的

6、經(jīng)濟(jì)性。= (18)單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力系數(shù)一般為0.650.75,雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力系數(shù)為0.95以上。制冷機(jī)的熱力系數(shù)二、設(shè)備傳熱面積的計(jì)算對(duì)于溴化鋰吸收式制冷機(jī)，各熱交換設(shè)備的傳熱面積通常采用沙柯夫簡(jiǎn)化公式計(jì)算（） (19)式中 q-傳熱量，wk-傳熱系數(shù),w/(.k)-熱交換設(shè)備中的最大溫差，即熱流體和冷流體進(jìn)換熱設(shè)備時(shí)的溫差，; a,b-常數(shù)，與換熱設(shè)備內(nèi)流體流動(dòng)的方式有關(guān)，其值可從表1查得;-溫度變化較小的流體溫度差, ;- 溫度變化較大的流體溫度差, ;表.1 各種流動(dòng)狀態(tài)下的a,b值流動(dòng)方式ab逆流順流叉流0.350.660.450.550.650.650.6

7、5如果換熱過(guò)程中,有一種流體發(fā)生了集態(tài)變化(如冷凝器中冷劑水蒸氣的凝結(jié)等),則=0,計(jì)算公式簡(jiǎn)化為（） (20)1. 發(fā)生器的傳熱面積() (21)式中 -發(fā)生器的傳熱系數(shù), w/(.k); -工作蒸汽的溫度，。 在發(fā)生器中，溫度為、濃度為的稀溶液先被加熱到溫度為的飽和狀態(tài)，然后沸騰產(chǎn)生冷劑水蒸氣，離開(kāi)發(fā)生器時(shí)的溫度為。因?yàn)?5過(guò)程所需的熱量與沸騰過(guò)程所需的熱量相比只占極小的比例，所以在計(jì)算時(shí)，換熱過(guò)程中溶液的計(jì)算溫度采用，而不采用。2冷凝器的傳熱面積 () (22)式中，為冷凝器的傳熱系數(shù)，在w/ (.k)。 在冷凝器中冷卻水必須將溫度為的冷劑水蒸氣（過(guò)熱蒸氣）冷卻到飽和狀態(tài)后才能使之凝結(jié)為

8、冷劑水，由于冷卻水過(guò)程所占的熱負(fù)荷很小，因此計(jì)算時(shí)仍采用冷凝溫度而不采用。3蒸發(fā)器的傳熱面積在蒸發(fā)器中冷劑水發(fā)生相變，故=0 () (23)式中，為蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，w/ (.k)。4吸收器的傳熱面積 在吸收器中混合溶液噴淋在吸收器管簇外，沿管外成液膜流下，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，噴淋液與冷卻水的流動(dòng)方式為叉流，傳熱面積計(jì)算公式為() (24)式中，為吸收器的傳熱系數(shù)，w/ (.k)。5溶液熱交換的傳熱面積 在溶液交換器中，由于稀溶液流量大，其溫度變化較小。兩種溶液的流動(dòng)方式一般采用逆流形式，故 () (25)式中，為溶液交換器的傳熱系數(shù)，w/ (.k)。 在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，影響各設(shè)備傳熱系數(shù)

9、k值的因素很多，如熱交換的形式、管子材料、噴淋密度、熱流密度、管徑、管內(nèi)外介質(zhì)的流速、污垢情況等，目前國(guó)內(nèi)這方面的研究工作做得很少，因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，一般根據(jù)某些同類設(shè)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為選取傳熱系數(shù)k值的依據(jù)。 三、加熱蒸汽的消耗量及泵的流量計(jì)算 1加熱蒸汽的消耗量 =（1.051.00） (kg/s) (26)其中有 1.051.00-考慮損失的附加數(shù); r-加熱蒸汽的汽化潛熱,kj/kg。2冷媒水泵的流量 3600 （） （27）式中,為冷媒水的比熱,kj/kgk。3冷卻水泵的流量溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，吸收器和冷凝器的冷卻水通常是串聯(lián)使用的，即冷卻水先通過(guò)吸收器再通過(guò)冷凝器，因此，冷卻水量

10、的確定要由兩個(gè)方面來(lái)考慮。對(duì)于吸收器 3600 （） （28） 對(duì)于冷凝器3600 （） （29）計(jì)算結(jié)果應(yīng)使,如兩者相差較大,則應(yīng)重新考慮冷卻水總溫度升的分配,直至兩者相等或相近。4蒸發(fā)器泵的流量由于蒸發(fā)器內(nèi)壓力很低，為了消除靜液柱高度對(duì)沸騰過(guò)程的影響，蒸發(fā)器通常做成噴淋式。為了保證一定的噴淋密度，冷劑水的噴淋量大于實(shí)際的蒸發(fā)量，兩者之比稱為蒸發(fā)器冷劑水的再循環(huán)倍率，用表示，一般取=1020，因此，蒸發(fā)器泵的流量為3600 （） （30） 5發(fā)生器泵的流量 3600 （） （31）式中，為稀溶液的密度，kg/。 6吸收器泵的流量 3600 （） （32）式中為噴淋溶液的密度，kg/。 設(shè)計(jì)實(shí)

11、例已知條件如下：制冷量=50kcal/h(581.4kw)冷媒水出蒸發(fā)器的溫度=7冷媒水進(jìn)蒸發(fā)器的溫度=22冷卻水溫度=22加熱蒸汽的溫度=116.33試進(jìn)行單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力計(jì)算和傳熱計(jì)算。 解 1.設(shè)計(jì)參數(shù)的選定 (1)吸收器出口冷卻水溫度 =+= (取=4.5) (2)冷凝器出口冷卻水溫度 =+= (取=3.5) (3)冷凝溫度 =+ = (取=5) (4)冷凝壓力 根據(jù)=45,查飽和水蒸氣表得= (5)蒸發(fā)溫度 =-2= (6)蒸發(fā)壓力根據(jù)=5,查飽和水蒸氣表得= (7)吸收器壓力假定由蒸發(fā)器到吸收器之間氣流的壓降p =0.14 mmhg(0.0186k) =-p= mmhg

12、(8)吸收器內(nèi)溶液最低溫度=+3.5= (取=3.5)(9)稀溶液濃度 根據(jù)和,從h-圖上查得=(10)濃溶液濃度 =+4= (取-=4)(11)發(fā)生器內(nèi)溶液最高溫度根據(jù),從h-圖上查得= 上述各參數(shù)值確定后,可在溴化鋰水溶液的h-圖上進(jìn)一步查得相應(yīng)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù),列于表2中。畫出其循環(huán)過(guò)程圖并標(biāo)出對(duì)應(yīng)點(diǎn)號(hào)。 表2中,溶液熱交換器出口處濃溶液的溫度可由式(8)確定,取=19,則 =+19=再由,從h-圖中查得, = 表2 h- 圖上各點(diǎn)參數(shù)值序號(hào)名稱狀態(tài)點(diǎn)號(hào)溫度濃度壓力mmhg焓值kcal/kg12345678蒸發(fā)器出口處冷劑水蒸汽吸收器出口處稀溶液冷凝器出口處冷劑水冷凝器進(jìn)口處冷劑水蒸汽發(fā)生器出口處濃溶液發(fā)生器內(nèi)開(kāi)始沸騰的稀溶液 熱交換器出口處稀溶液熱交換器出口處濃溶液234578 溶液熱交換器出口處稀溶液的焓值式(9)求得 = =+ = 由，從h-圖中查得= 2設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算（1）設(shè)備的單位熱負(fù)荷1）蒸發(fā)器的單位熱負(fù)荷 2）發(fā)生器的單位熱負(fù)荷 3）冷凝器的單位熱負(fù)荷 4）吸收器的單位熱負(fù)荷 5）溶液熱交換器的單位熱負(fù)荷 （2）設(shè)備的熱負(fù)荷1）冷劑水循環(huán)量 2）發(fā)生器的熱負(fù)荷 3）冷凝器的熱負(fù)荷 4）吸收器的熱負(fù)荷 5）溶液熱交換器的熱負(fù)荷 （3）熱平衡和熱力系數(shù) 1）熱平平衡 吸收熱量為放出熱量為2)熱力系數(shù) 3.加熱蒸汽的消耗量的泵的流量計(jì)算(1)加熱蒸汽