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溴化锂制冷原理

溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂,以水为制冷剂,利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去,蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收,溶液变稀,这一过程是在吸收器中发生的,然后以热能为动力,将溶液加热使其水份分离出来,而溶液变浓,这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水,经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。可见溴化锂吸收式制冷机主要是由吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器四部分组成的。

     从吸收器出来的溴化锂稀溶液,由溶液泵(即发生器泵),升压经溶液热交换器,被发生器出来的高温浓溶液加热温度提高后,进入发生器。在发生器中受到传热管内热源蒸汽加热,溶液温度提高直至沸腾,溶液中的水份逐渐蒸发出来,而溶液浓度不断增大。单效溴化锂吸收式制冷机的热源蒸汽压力一般为0.098MPa(表压)。发生器中蒸发出来的冷剂水蒸气向上经挡液板进入冷凝器,挡液板起汽液分离作用,防止液滴随蒸汽进入凝凝器。冷凝器的传热管内通入冷却水,所以管外冷剂水蒸气被冷却水冷却,冷凝成水,此即冷剂水。积聚在冷凝器下部的冷剂水经节流后流入蒸发器内,因为冷凝器中的压力比蒸发器中的压力要高。如:当冷凝器温度为45℃时,冷凝压力为9580Pa(71.9mmHg);蒸发温度为5℃时,蒸发压力872Pa(6.45mmHg)。U型管是起液封作用的,防止冷凝器中的蒸汽直接进入蒸发器。

     冷剂水进入蒸发器后,由于压力降低首先闪蒸出部分冷剂水蒸气。因蒸发器为喷淋式热交换器,喷啉量要比蒸发量大许多倍,故大部分冷剂水是聚集在蒸发器的水盘内的,然后由冷剂水泵升压后送入蒸发器的喷淋管中,经喷嘴喷淋到管簇外表面上,在吸取了流过管内的冷媒水的热量后,蒸发成低压的冷剂水蒸气。由于蒸发器内压力较低,故可以得到生产工艺过程或空调系统所需要的低温冷媒水,达到制冷的目的。例如蒸发器压力为872Pa时,冷剂水的蒸发温度为5℃,这时可以得到7℃的冷媒水。蒸发出来的冷剂蒸汽经挡液板将其夹杂的液滴分离后进入吸收器,被由吸收器泵送来并均匀喷淋在吸收管簇外表的中间溶液所吸收,溶液重新变稀。中间溶液是由来自溶液热交换器放热降温后的浓溶液和吸收器液囊中的稀溶液混合得到的。为保证吸收过程的不断进行,需将吸收过程所放出的热量由热管内的冷却水及时带走。中间溶液吸收了一定量的水蒸气后成为稀溶液,聚集在吸收器底部液囊中,再由发生器泵送到发生器,如此循环不已。

     由上述循环工作过程可见,吸收式制冷机与压缩式制冷机在获取冷量的原理上是相同的,都是利用高压液体制冷剂经节流阀(或U型管)节流降压后,在低压下蒸发来制取冷量,它们都有起同样作用的冷凝、蒸发和节流装置。而主要区别在于由低压冷剂蒸汽如何变成高压蒸汽所采用的方法不同,压缩式制冷机是通过原动机驱动压缩机来实现的,而吸收式制冷机是通过吸收器,溶液泵和发生器等万博体育官网登陆手机登录来实现的。

     从吸收器出来的稀溶液温度较低,而稀溶液温度越低,则在发生器中需要更多热量。自发生器出来的浓溶液温度较高,而浓溶液温度越高,在吸收器中则要求更多的冷却水量。因此设置溶液交换器,由温度较高的浓溶液加热温度较低的稀溶液,这样既减少了发生器加热负荷,也减少了吸收器的冷却负荷,可谓一举两得。

     溴化锂吸收式制冷机除了上述冷剂水和溴化锂溶液两个内部循环外,还有三个系统与外部相联,这就是:①热源系统;②冷却水系统;③冷媒水系统。

热源蒸汽(或热水)通入发生器,在管内流过,加热管外溶液使其沸腾并蒸发出冷剂蒸汽,而热源蒸汽放出汽化潜热后凝结成水排出。一般情况下,应将该凝结水回收并送回锅炉加以利用。

     在吸收器中溶液吸收来自蒸发器的低压冷剂蒸汽,是个放热过程。为使吸收过程连续进行下去,需不断加以冷却。在冷凝器中也需冷却水,以便将来自发生器的高压冷剂蒸汽变成冷剂水。冷却水先流经吸收器后,再流过冷凝器,出冷凝器的冷却水温度较高,一般是通入冷却水塔,降温后再打入吸收器循环使用。

来自用户的冷媒水通入蒸发器的管簇内,由于管外冷剂水的蒸发吸热,使冷媒水降温。制冷机的工作目的是获得低温(如7℃)的冷媒水,冷媒水就是冷量的“媒体”。


在吸收式制冷机中,溶液的循环是至关重要的。因为它是用溶液的浓缩和吸收而使低压蒸汽变成高压蒸汽,从而取代压缩机的的关键问题所在。      

    在溴化锂吸收式制冷机中,发生器和吸收器中起到上述作用的是溴化锂溶液,它的吸收水蒸汽的能力很强。吸收式制冷机的溶液循环原理如图2.2.1所示。

图2.2.1 吸收式制冷机的溶液循环

    在吸收器中吸收了低压水蒸汽的溴化锂溶液浓度变小,温度也较低,被溶液泵送往使之浓缩的发生器中,被管内流动的高压工作蒸汽加热至对应压力下的沸点,使之沸腾并产生冷剂蒸汽,因发生器中的压力较高,所以冷剂蒸汽的压力也较高,也就是说通过泵的升压和工作蒸汽的加热,使低压蒸汽的压力升高。

    溶液沸腾产生出冷剂蒸汽后,浓度和温度都有所升高,又具有了吸收水蒸汽的能力。因发生器中的压力比吸收器中的压力要高得多,故在送往吸收器中让其吸收水蒸汽时必须通过节流阀降压。

    在吸收器中,溶液被喷淋在内通冷却水的传热管管簇上,因溶液在吸收水蒸汽时要放出大量的吸收热,故需大量的冷却水进行冷却,实验和理论都表明,溶液的浓度越高、温度越低,吸收水蒸汽的能力就越强,所以,在实际中,要努力提高其浓度、降低其温度,但要注意避免因浓度过高、温度过低而结晶。

图2.2.2 有溶液热交换器的吸收式制冷机的溶液循环

    另外,从图中不难看出,一方面稀溶液温度较低,送往发生器后需消耗能量对其加热;而另一方面,浓溶液的温度较高,在吸收器中需冷却才能有较强的吸收水蒸汽的能力,所以,如能使浓溶液和稀溶液进行热交换,无疑可提高机组的性能系数。

    因此,在实际的溴化锂吸收式制冷机中,一般都设有溶液热交换器(如图2.2.2所示)。在溶液热交换器中,稀溶液在管内流动,而浓溶液的管外(壳程)流动,从而达到热交换的目的。