8-第八章 氨水吸收式制冷機.ppt

1、第八章 氨水吸收式制冷機,吸收式制冷機和蒸氣壓縮式制冷機都是利用制冷劑的汽化潛熱來制取冷量的，兩者的主要區(qū)別在于前者依靠消耗熱能作為補償實現(xiàn)制冷，后者則通過消耗機械能作為補償實現(xiàn)制冷。,氨水吸收式制冷機以氨為制冷劑，氨水溶液為吸收劑。,由于氨與水在相同壓力下汽化溫度比較接近（例如在一個標準大氣壓下，兩者的沸點僅差133.4）因而對氨水溶液加熱時，所產(chǎn)生的蒸汽中含有較多的水分，影響到整個裝置的經(jīng)濟性。為此，系統(tǒng)需采用精餾的方法，在精餾塔內(nèi)提高氨蒸汽的濃度。,單級氨吸收式制冷機所能制取的低溫，與加熱熱源的溫度及冷卻水溫度有關，一般不低于-25。如果熱源溫度較低、冷卻水溫度又較高時，若要制取較低溫度

2、，則可采取雙級氨吸收式制冷機，但一般也不低于-65。 氨水吸收式制冷機采用蒸汽或熱水作為熱源，有利于廢熱的綜合利用，特別適合于化工、冶金和輕工業(yè)中的制冷設備。,8-1氨吸收式制冷循環(huán),一、單級氨水吸收式制冷機的循環(huán)過程,氨水吸收式制冷機由精餾塔、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器、節(jié)流閥、溶液泵等組成。精餾塔又由發(fā)生器、提餾段、精餾段、回流冷凝器組成。,單級氨水吸收式制冷機流程圖,濃度為rf kg的濃溶液（點1a）進入精餾塔，在精餾塔內(nèi)的發(fā)生器中被加熱，吸收熱量q h后，部分溶液蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)過提餾段，得到濃度為d的氨蒸氣(1+R)kg，隨后經(jīng)過精餾段和回流冷凝器，使上升的蒸氣得到進一步

3、的精餾和分凝，濃度提高到R a (點5 )，由塔頂排出，排出的蒸氣質(zhì)量為1kg。,回流冷凝器中，因冷凝R kg回流液所放出的熱量q R被冷卻水排走。 在發(fā)生器底部得到濃度為a的稀溶液(f-1)kg，用點2表示。,從精餾塔塔頂排出的幾乎是純氨的蒸氣進入冷凝器中，在等壓、等濃度下冷凝成液體（點6），冷凝時放出的熱量q k被冷卻水帶走。,液氨經(jīng)過節(jié)流閥，壓力由p k降到p0，形成濕蒸氣（7點），然后進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)，液氨吸收被冷卻物體的熱量q0而氣化，然后由蒸發(fā)器排出（點8）。 點8的狀態(tài)可以是濕蒸氣，也可以是飽和蒸氣，甚至是過熱蒸氣，它取決于被冷卻物體所要求的溫度。,從發(fā)生器的底部排出濃度為

4、a的(f-1)kg稀溶液，經(jīng)過溶液熱交換器后溫度降低到點2a，因為點2a狀態(tài)的壓力為p h，故溶液為過冷溶液。過冷溶液經(jīng)過節(jié)流閥，壓力由p h降到pa（即p0），狀態(tài)由點3表示，然后進入吸收器，吸收由蒸發(fā)器產(chǎn)生的1kg蒸氣，形成了f kg、濃度為r的濃溶液（點4），吸收過程中放出的熱量q a被冷卻水帶走。,點4狀態(tài)的濃溶液經(jīng)溶液泵升壓，壓力由pa提高到p h（點4a），再經(jīng)溶液熱交換器加熱，溫度升高到狀態(tài)點1a，最后從精餾塔的進料口進入精餾塔，循環(huán)又重復進行。,二、循環(huán)過程在h-圖上的表示,系統(tǒng)的工作過程可以在氨水溶液的h-圖中表示，如圖2所示。圖中點與圖1相對應。,假定進入精餾塔內(nèi)的狀態(tài)為1

5、a，濃度為r的濃溶液位于飽和液體線p k的下方（忽略發(fā)生器與冷凝器之間的壓力損失，認為p h=p k ），即處于過冷狀態(tài)。溶液經(jīng)過提餾段到發(fā)生器，與發(fā)生器中產(chǎn)生的氨蒸氣進行熱、質(zhì)交換，首先消除過冷，使?jié)馊芤哼_到飽和狀態(tài)1，隨后在發(fā)生器中被加熱。,1a1濃溶液在精餾塔提餾段上的換熱過程。,隨著溫度的升高，溶液在等壓條件下不斷蒸發(fā)，濃度逐漸變稀，到離開精餾塔底部時濃度變?yōu)閍，溫度為t2，用點2表示。,12 發(fā)生器中的發(fā)生過程。,開始發(fā)生出來的蒸氣狀態(tài)和發(fā)生終了時的蒸氣狀態(tài)分別用點1和2 表示，它們分別與濃度為r和a的沸騰狀態(tài)的溶液相平衡。因此離開發(fā)生器的蒸氣狀態(tài)應處于1 和2之間，假定為狀態(tài)3 ，

6、濃度為cm。,狀態(tài)3 ，濃度為cm的蒸氣，經(jīng)過提餾段時，與濃度為r的濃溶液進行熱、質(zhì)交換，理想情況下，出提餾段的蒸氣濃度應與進料口處濃溶液r的平衡蒸氣 1相對應，即氨蒸氣的濃度由cm提高到d，再經(jīng)過精餾段和回流冷凝器，與從回流冷凝器冷凝下來的回流液進行熱、質(zhì)交換，蒸氣的濃度進一步提高，溫度降低，離開塔頂時，濃度為R a，用點5 表示。,回流液在回流過程中，濃度逐漸降低，理想情況下，離開精餾塔最底下一塊塔板時，濃度應與進料口濃度溶液的濃度r相同。,35發(fā)生過程產(chǎn)生的蒸汽在精餾塔中的濃縮過程。,濃度為Ra的飽和氨蒸氣離開塔頂后進入冷凝器，在等壓、等濃度條件下冷凝成飽和液體，用點6表示。 點6的液體

7、經(jīng)過節(jié)流閥絕熱節(jié)流到狀態(tài)7，由于節(jié)流前、后的焓值與濃度均未發(fā)生變化，故在h-圖上點6與點7是重合的。 點6表示冷凝壓力Pk下的飽和液體，點7表示蒸發(fā)壓力P0下的濕蒸氣，它是由飽和液體（點7）和飽和蒸氣（點7）所組成。,節(jié)流后的干度為 ，溫度可由試湊法確定，即首先在飽和蒸氣壓力液線上假定某一溫度t7(點7)，通過輔助壓力線找到相應壓力下飽和蒸氣狀態(tài)點7 ，連77，如果該線正好通過點7，假定的溫度t7即為節(jié)流后的溫度，否則，重新假定t7，直到77通過點7為止。,節(jié)流后的濕蒸氣進入蒸發(fā)器，在等壓、等濃度下蒸發(fā)至狀態(tài)點8，點8一般仍處于濕蒸氣狀態(tài)，由點8的飽和液體和點8的飽和蒸氣組成。它的溫度同樣可用

8、試湊法求出。 56冷劑蒸汽在冷凝器中的冷凝過程。 67制冷劑經(jīng)節(jié)流閥的節(jié)流降壓過程。 78蒸發(fā)過程。,由發(fā)生器引出狀態(tài)為點2的稀溶液，經(jīng)過溶液熱交換器，被冷卻到P k壓力下的過冷狀態(tài)2a（假定2a正好處在蒸發(fā)壓力P0的飽和液線上），再經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流到狀態(tài)3，然后進入吸收器。 同樣，節(jié)流前、后的狀態(tài)點2a和3在h-圖上是重合的，但代表的狀態(tài)不同。,2 2a稀溶液在溶液熱換器中的放熱降溫過程。 2a3溶液的節(jié)流過程。,在吸收器中，忽略蒸發(fā)器和吸收器之間的壓力損失，吸收過程是在P0等壓條件下進行的，狀態(tài)為3的飽和稀溶液吸收由蒸發(fā)器出來的蒸氣（點8），沿等壓線濃度逐漸變濃，吸收終了時濃度達到r，用點4表

9、示。,34 溶液在吸收器中的吸收過程。,點4狀態(tài)的濃溶液經(jīng)過溶液泵后，壓力由P0升高到P k，用點4a表示，如果忽略因溶液泵對濃溶液作功而引起的溫度變化，則點4與點4a重合，點4a表示P k壓力下的過冷液體，過冷液體經(jīng)過溶液熱交換器，在濃度不變的情況下溫度升高，用狀態(tài)點1a表示，最后再進入精餾塔的進料口，循環(huán)重新開始。 44a濃溶液經(jīng)泵的升壓過程,4a1a濃溶液經(jīng)溶液熱交換器的加熱過程。,單級氨水吸收式制冷系統(tǒng)所能制取的最低溫度與加熱熱源溫度和冷卻水溫有關，一般情況下不低于25，否則放氣范圍(r a)將小于0.06，使裝置經(jīng)濟性下降。如果熱源溫度較低，冷卻水溫度較高，而又要制取較低溫度時，可采

10、用雙級氨吸收式制冷機或帶有噴射器的單級氨吸收式制冷機。,三、精餾塔的工作過程,精餾是多次重復蒸發(fā)和冷凝的過程。這些過程是在蒸餾板上完成的。每一塊塔板就好像一次簡單蒸餾。 精餾塔構(gòu)造如圖示。塔內(nèi)有許多帶孔的塔板，濃溶液從塔的中部某一塊塔板引入，濃溶液入口以下稱為提餾段，以上稱為精餾段。,在塔內(nèi)，部分蒸汽被回流冷凝器冷凝成氨液（回流）自上而下流動，而氨氣自下而上流動。由提餾段上升的蒸氣V1（溫度為tV1，濃度為V1）與發(fā)生開始的濃溶液（溫度為t1=tV1，濃度為r）相平衡。,穿過塔板與板上液體接觸而冷凝(溫度為tL1，濃度為L1)。塔板上液體濃度高于發(fā)生開始時液體濃度（L1 r）。在tL1溫度下，

11、塔板上的液體沸騰，產(chǎn)生蒸汽V2（溫度為tV2=tL1，濃度為V2）,升至塔板的蒸汽與板上溶液接觸，得到蒸汽V3，V3 V2。,依此類推,各層塔板多余的溶液，經(jīng)降液管流到下一層塔板。,在具有足夠的塔板數(shù)和冷凝液不斷回流的情況下，便可在精餾塔頂部獲得純度很高的氨氣（99.5%）。,8-2氨水吸收式制冷機的特點,氨水吸收式制冷機的特點如下：,(1)采用蒸氣或熱水作為熱源，有利于廢熱的綜合利用，特別適合于化工、冶金和輕工業(yè)中的制冷設備； (2)以氨作為制冷劑，能制取0以下的低溫； (3)整個裝置除泵外均為塔、罐等熱交換設備，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造；,(4)振動、噪音較小，可露天安裝，從而降低了建筑費用； (