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溴化锂制冷机吸收式原理

作者:    发布于:2018-5-11 11:28:21    文字:【】【】【

现在广泛使用的制冷机几乎都是在一定的条件下,将称为“制冷剂”的液体蒸发,利用液体蒸发时要吸热(汽化热)的原理来进行制冷。

带有压缩机的制冷机是由压缩机将汽化后的冷剂蒸汽吸入后压缩,然后进行下一次的蒸发。而吸收式制冷机则利用吸收剂来吸收蒸发后的冷剂蒸汽,由此产生下一次新的蒸发。

吸收式制冷机中用的冷剂主要有氨和水,所对应的吸收剂分别为水和溴化锂溶液。由于氨具有工作压力高、有毒性及腐蚀性等原因,目前已基本不用。现在市场上讲的吸收式制冷机一般是指溴化锂---水制冷机。


3.1水的性质

水作为冷剂在众多的液体中,有其独特的优点。

·价格便宜

·容易得到

·无毒性、无腐蚀性、使用方便

·汽化潜热大。

但由于在大气状态下,水在0℃结冰,100℃沸腾。因此,利用大气压状态下水的汽化热进行制冷是不可能的。


3.2水的饱和状态

如下图所示,在一未装满水的封闭容器内,容器的下部为液体的水,上部为气体的水蒸汽。双方的水分子相互激烈地作用,从液体的水中一部分分子变成水蒸汽脱出,另一方面,蒸汽分子的一部分液化后返回水中。

QQ截图20180511113041.jpg

〈图1〉是指从水中汽化脱出变成水蒸汽的分子数多于水蒸汽中液化返回水中的分子数,这种情况称为蒸发状态。

〈图3〉和〈图1〉正相反,从水蒸汽中液化返回水中的分子数较多,称为冷凝状态。

〈图2〉的状态双方分子数相等,称为饱和状态。

QQ截图20180511113135.jpg

工质在饱和状态下的压力和温度是一一对应的;压力的变化必然带来饱和温度的变化;饱和状态下的压力和温度的关系可以用一曲线图表示,称为工质的饱和曲线。工质不同,其饱和曲线也不同。水蒸汽的饱和压力温度曲线图如图所示。
水的饱和温度和压力曲线
 
在制冷机的运转过程中,冷剂液体一直保持在饱和状态之前的〈图1〉和〈图3〉的状态,蒸发和冷凝反复进行;停止后,即变为〈图2〉状态----饱和状态。根据水蒸汽的饱和压力温度曲线图可知,在温度为100℃时,其所对应的饱和压力为760mmHg(大气压力);换而言之,在760mmHg的压力下,水的温度达到100℃时开始蒸发、沸腾。而如果压力降到7 mmHg,水的开始蒸发、沸腾温度则约为7℃,这时的水即可用来制冷。 

吸收式制冷机的基本构成

如上所述,吸收式制冷机最基本的构成需要4个容器,但在实际应用时,为了提高效率,还要增加一些辅助设施。

1)溶液热交换器

吸收容器E的蒸汽后、浓度下降了的溶液(以下简称稀溶液),从容器A送到容器G,在容器G中被加热、浓缩。

也就是说,稀溶液在进入容器G之前最好能尽可能地升高温度,这样在容器G中加热时可以减少热量的消耗。

另一方面,容器G中被加热、浓缩了的溶液(以下简称浓溶液)返回容器A,再次从容器E中吸收蒸汽,最好能降低溶液的温度。这样不仅可以增强吸收能力,还可以减少容器A中冷却水的使用量。

象这样,一面要升高温度、另一面又要降低温度,能有这样功能的设备就是热交换器。

在容器G和容器A之间安装热交换器,既可以减少容器G热量的消耗,又可以减少容器A的冷却水流量和冷却水系统的配置。因此,可以大大降低外界能量的消耗。

3)喷淋方式的采用

a.容器A

容器A中的溶液吸收来自容器E的蒸汽,但是,溶液只能吸收接近其表面的蒸汽,而不能吸收溶液表面以外的蒸汽。另外,用冷却水冷却时,由于不管怎样冷却,溶液底部也不能吸收蒸汽,所以是一种浪费。

因此容器A中采用了喷淋的方式,如上图所示。将流动着冷却水的换热管安装在液面上,使溶液通过喷嘴喷淋在这些换热管上。

这样,溶液会附着在管的表面,形成液膜,所以吸收蒸汽的表面积有了大幅度的增加;另外,冷却水也只对这些溶液进行有效的冷却。因此,在实际制造的吸收式制冷机中,设置了用于喷淋的泵,或设法采用取代喷淋泵的装置。

QQ截图20180511113352.jpg

b.容器E

如下图的容器E中的压力分布所示,在容器E中,液面的上部充满着水蒸汽,压力为PE0,即蒸发压力为PE0。但在液面以下h(mm)深度,其压力PE1又为多少呢。

若水的比重为γ,那么

QQ截图20180511113445.jpg

举例说明,PE0为7.51mmHg.abs,对应的饱和温度为7℃;若h=72mm,那么在h深度的压力为:

与之对应的饱和温度为15℃,也就是说,尽管水平面上的蒸发温度为7℃,但在水平面下72mm处,其蒸发温度为15℃;另外,即使在水中通上换热管,管表面也不能有效地蒸发。

因此,在容器E中也采用了容器A的喷淋结构,消除液体压力的影响,增加了换热面积。

以上就是吸收式制冷机的基本构成。