吸收式制冷是蒸汽制冷的一種。前面介紹的蒸汽壓縮制冷是消耗高品依的能量——電能(或機械能)作為補償的,耗電量大是其缺點之一。而吸收式制冷的特點之一就是可以直接利用熱能作為補償,它可用0.5一0.7b8r(表壓)的低壓蒸汽也可用溫度80—120℃的熱水,甚至可以直接利用工業(yè)生產中的廢汽、廢熱及余熱作為補償熱眠隨著地熱和太陽能的開發(fā)利用,它將具有更為廣泛的前途。目前被應用的有氨—水吸收式和溴化錘—水吸收式兩種。除上述優(yōu)點外,它還具有耗電量久以水作制冷劑時安全性較高,變負街容易,調節(jié)范圍廣,運行的無噪聲和振丸結構簡單,運行管理方便等優(yōu)點。但以水作為制冷劑的制冷系統(tǒng)只能制取0℃以上的冷量。下面主要介紹吸收式制冷的原理及其系統(tǒng)關于吸附式制冷本章最后—節(jié)將作簡介。
吸收式制冷原理與工作循環(huán)
一、定義及系統(tǒng)組成
吸收式制冷機是一種靠消耗熱能來制取冷量的裝置。它與消耗機械功(或電能)的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)有許多相同之炒。,兩種制冷系統(tǒng)都是利用液態(tài)制冷劑在低壓低溫下汽化以達到制冷的目的;
第二,兩種系統(tǒng)中部有一個類似的冷凝挽以使高壓的制冷劑冷凝;
第三,兩種系統(tǒng)中都要有一個類似的流量控制或膨脹裝置。
上述兩種系統(tǒng)的區(qū)別在于,,用于驅動系統(tǒng)工作的能量形式不同。吸收式制冷系統(tǒng)利用熱能,而蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)靠輸入機械功(或電能),第二,兩種系統(tǒng)中,低壓維持與壓力提高的措施不同。蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中,機械功驅動壓縮機運轉工作,這樣既維持了蒸發(fā)器劇的低壓,又將壓力提高至高壓側壓力。而在吸收式制冷系統(tǒng)中,蒸發(fā)器例的低壓是利用一種叫吸收劑的第二工質來維持的。該系統(tǒng)中,吸收器和發(fā)生器兩個部件結合起來的作用與前述蒸汽壓縮系統(tǒng)的壓縮機相類帆再輔助以泵和節(jié)流閥(通常是溶液榮)即可實現(xiàn)制冷劑蒸汽壓力的提高。
由上所述,我們知道與一般采用純工質的蒸汽壓縮制冷不同。吸收式制冷需用兩種工硫其中易揮發(fā)的一種叫制冷禮另一種不易揮發(fā)的叫吸收劑,二者合稱為制冷劑“吸收劑工質對。傳統(tǒng)的工質對有兩種:一種是氨—水溶沉氨為制冷劉,水為吸收劑。它的制冷溫度在41一—d5℃范圍內,多用作工藝生產過程的冷風另一種是演化錘—水溶液,水為制冷劑,溴化程為吸收劑。其制冷溫度只能在0℃以上,可用于制取空調用冷水或工藝用冷卻水。
二、系統(tǒng)z作循環(huán)及過程
須單的吸收式制冷系統(tǒng)如圖4—l所示。它由發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器、冷凝甜以及溶液泵、節(jié)流閥等組成。英發(fā)器和吸收器在系統(tǒng)的低壓側,而發(fā)生器和冷凝器在系統(tǒng)的高壓側。其中制冷劑循環(huán)是從冷凝器通過膨脹閥到蒸發(fā)抿再經吸收器到發(fā)生器后回到冷凝稅而吸收劑循環(huán)是從吸收器經溶液泵到發(fā)生器,冉經膨脹閥返回吸收器。
根據囚4—l,簡革的吸收式制冷機系統(tǒng)的工作過程如下:來自冷凝器的高壓制冷劑液體經膨脹閥減壓至蒸發(fā)E力,進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷。在蒸發(fā)器中產生的低壓制冷劑蒸汽直接進入吸收抵并在其中被吸收劑溶液吸收。在上述過程中,制冷劑所以從蒸發(fā)器流向吸收器是因為吸收器中的吸收劑—制冷劑溶液的蒸汽低于蒸發(fā)器中的制冷劑蒸汽壓。在這里是吸收器中吸收劑—制冷劑溶液的蒸汽E決定了系統(tǒng)低壓讕的壓力低因而也決定了蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度。而吸收劑—制冷劑溶液的蒸汽壓又取決于吸收劑的特性,即它的溫度和濃度。吸收劑溶液的溫度愈他濃度愈高(即制冷劑在其中的百分比愈小),則溶液的蒸汽壓也愈低。
當來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽溶入吸收劑溶液時,制冷劑的體積校醫(yī)6,同時釋放出吸收熱。為維持吸收順液的溫度和蒸汽壓,必須將這部分吸收熱誹到環(huán)境中去,就象冷凝器中的散熱也誹到環(huán)境中去一樣。
為實現(xiàn)吸收器到環(huán)境的傳汛吸收劑溶液的溫度要高于環(huán)境溫度。由于吸收器的效率隨吸收器溶液溫度的降低而增大,吸收器的效率部分地決定于現(xiàn)有的冷卻介質的溫度。由于制冷劑蒸汽溶入吸收劑溶泥增加了溶液的濃度(即溶液中制冷劑的百分比)和溶液的蒸汽壓。為維持液的蒸汽壓以保證蒸發(fā)器中所需的低壓和溫度,須將溶入制冷劑的濃吸收劑溶液不斷地從吸收器輸送到發(fā)生器。在蒸發(fā)器中,箔在吸收劑溶液中的制冷劉(大部分)由于思熱而披茨發(fā)出來。生成的稀溶液則返回吸收器繼續(xù)吸收來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽。由于吸收器在系統(tǒng)的低壓側,發(fā)生器在高壓讕,濃溶液需從吸收器強話別及紀器,叩怖溶液需經節(jié)流閩從發(fā)生器返回吸收器。隨著溶液從吸收器被泵送到發(fā)生歉吸收劑溶液的壓力從低壓側壓力值增加至高壓讕壓力值,而這過程中沒有發(fā)生制冷劑的壓縮,這是因為制冷劑的E縮已在吸收器中完成丁。因此溶液泵所需的電功率相對較小。。在發(fā)生器中,通過溶液加熱和制冷劑的蒸氮制冷劑從吸收劑中分離出來。生成的高壓制冷劑蒸汽流1向冷凝器,并在冷凝器中冷疑戊液化向冷凝介質放出潛熱。這樣便完成了制冷劑循環(huán)。
如前所述,發(fā)生器中生成的稀吸收劑溶液通過吸收器的回流管返回吸收器。稀溶液的濃度大小可由提供給發(fā)生器的熱量的多少來控制。
為了達到的系統(tǒng)效免系統(tǒng)高壓例與低壓側的壓差應盡可能小。一方面在與制冷要求不矛盾的情況下,使得低壓側壓力盡可能的南另一方面在現(xiàn)有冷凝介質允許的條件下,保持高壓側壓力盡可能低。我們已經知道低壓側的壓力是由吸收劑溶液的蒸汽壓決定的,而后者又決定于溶液的濃度和溫度。因為吸收劑溶液溫度的控制受現(xiàn)有冷卻介質溫度的限制,故低壓側(蒸發(fā)器)溫度和壓力通常是靠改變吸收劑溶液的濃度來控制的。
三、提高系統(tǒng)效串的兩個措施
1.溶液循環(huán)中的回熱
在從吸收器到發(fā)生器的濃溶液和從發(fā)生器返回吸收器的稀捂液之間采用(回熱)熱交器可以提高系統(tǒng)的效率。因為這樣既提高流向發(fā)生器的濃溶液的溫度,又降低了返回吸收器的稀格液的溫度。這種回熱交換的結果是既減少了發(fā)生器需要的熱E,又減少了吸收器的冷卻負荷。(見圖4—2)
2.制冷劑循環(huán)中的回熱
與蒸汽壓縮制冷循環(huán)一樣,當高壓液體制冷劑流過膨脹裝置降壓冰將有液體制冷劑閃發(fā),造成制冷效果的損失。從冷凝器到蒸發(fā)器的液體制冷劑與從蒸發(fā)器流向吸收據低溫的制冷劑蒸汽(回熱)熱交疚將會增加制冷效甩改進系統(tǒng)的效率。(見困4—2)
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