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专业溴化锂制冷机维修保养

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溴化锂溶液技术处理

作者:    发布于:2018-7-9 10:49:23    文字:【】【】【

      溶液的蒸气压力是对平衡状态而言的。 如果蒸气压力为 0.85kPa 的溴化锂溶液与具有 1kPa 压力(7℃)的水蒸气接触,蒸气和液体不处于平衡状态,此时溶液具有吸收水蒸气的能力, 直到水蒸气的压力降低到稍高于 0.85kPa(例如:0.87kPa)为止。
      吸收制冷的原理 0.87kPa 和 0.85kPa 之间的压差用于克服连接管道中的流动阻力以及由于过程偏离平衡 状态而产生的压差,如图 1 所示。水在 5℃下蒸发时,就可能从较高温度的被冷却介质中吸 收气化潜热,使被冷却介质冷却。 为了使水在低压下不断气化, 并使所产生的蒸气不断地被吸收, 从而保证吸收过程的不断进 行,供吸收用的溶液的浓度必须大于吸收终了的溶液的浓度。为此,除了必须不断地供给蒸 发器纯水外,还必须不断地供给新的浓溶液,如图 1 所示。显然,这样做是不经济的。
       单效溴化锂吸收式制冷机系统 图 3 双筒溴化锂吸收式制冷机的系统 1-冷凝器;2-发生器;3-蒸发器;4-吸收器;5-热交换器;6-U 型管; 7-防晶管;8-抽气装置;9-蒸发器泵;10-吸收器泵;11-发生器泵;12-三通阀
      实际上采用对稀溶液加热的方法,使之沸腾,从而获得蒸馏水供不断蒸发使用。系统由发生器、冷凝器、蒸发器、节流阀、泵和溶液热交换器等组成。稀溶液在加热以 前用泵将压力升高,使沸腾所产生的蒸气能够在常温下冷凝。例如,冷却水温度为 35℃时, 考虑到热交换器中所允许的传热温差,冷凝有可能在 40℃左右发生,因此发生器内的压力 必须是 7.37kPa 或更高一些(考虑到管道阻力等因素)。 发生器和冷凝器(高压侧)与蒸发器和吸收器(低压侧)之间的压差通过安装在相应管道上 的膨胀阀或其它节流机构来保持。在溴化锂吸收式制冷机中,这一压差相当小,一般只有 6.5~8kPa,因而采用 U 型管、节流短管或节流小孔即可。 离开发生器的浓溶液的温度较高, 而离开吸收器的稀溶液的温度却相当低。 浓溶液在未被冷 却到与吸收器压力相对应的温度前不可能吸收水蒸气, 而稀溶液又必须加热到和发生器压力 相对应的饱和温度才开始沸腾, 因此通过一台溶液热交换器, 使浓溶液和稀溶液在各自进入 吸收器和发生器之前彼此进行热量交换,使稀溶液温度升高,浓溶液温度下降。 由于水蒸气的比容非常大, 为避免流动时产生过大的压降, 需要很粗的管道, 为避免这一点, 往往将冷凝器和发生器做在一个容器内,将吸收器和蒸发器做在另一个容器内,如图 3 所 示。也可以将这四个主要设备置于一个壳体内,高压侧和低压侧之间用隔板隔开。
      单筒溴化锂吸收式制冷机的系统 1-冷凝器;2-发生器;3-蒸发器;4-吸收器; 5-热交换器;6、7、8-泵;9-U 型管
综上所述,溴化锂吸收式制冷机的工作过程可分为两个部分: (1)发生器中产生的冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂水,经 U 形管进入蒸发器,在低压下蒸 发,产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产生的 过程完全相同; (2)发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器, 吸收由蒸发器产生的冷剂蒸气, 形成稀溶液, 用泵将稀溶液输送至发生器,重新加热,形成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制 冷循环中压缩机所起的作用。
工作过程在图上的表示溴化锂吸收式制冷机的理想工作过程可以用图表示,见图 5。理想过程是指工质在流动过程中没有任何阻力损失, 各设备与周围空气不发生热量交换, 发生终了和吸收终了的溶 液均达到平衡状态。图 5 溴化锂吸收式制冷机工作过程在图上的表示
(1)发生过程点 2 表示吸收器的饱和稀溶液状态,其浓度为 泵,压力升高到,压力为,温度为,经过发生器 升高至 ,浓度 压力下的,然后送往溶液热交换器,在等压条件下温度由
不变,再进入发生器,被发生器传热管内的工作蒸气加热,温度由 饱和温度升高到,并开始在等压下沸腾,溶液中的水分不断蒸发,浓度逐渐增大,温度也逐渐 ,温度达到 ,用点 4 表示。2-7 表示稀溶液升高,发生过程终了时溶液的浓度达到在溶液热交换器中的升温过程,7-5-4 表示稀溶液在发生器中的加热和发生过程,所产生 的水蒸气状态用开始发生时的状态(点 4' )和发生终了时的状态(点 3' )的平均状态点 3' 表示,由于产生的是纯水蒸气,故状态 位于 的纵坐标轴上。
(2)冷凝过程
由发生器产生的水蒸气(点 3')进入冷凝器后,在压力不变的情况下被冷凝器管内流动的冷却水冷却,首先变为饱和蒸气,继而被冷凝成饱和液体(点 3),3'-3 表示冷剂蒸 气在冷凝器中冷却及冷凝的过程。 (3)节流过程
压力为的饱和冷剂水(点 3)经过节流装置(如 U 形管)
后进入蒸发器。节流前后因冷剂水的焓值和浓度均不发生变化,故节流后的状态点与点 3 重合。但由于压力的降低,部分冷剂水气化成冷剂蒸气(点 1'),尚未气化 的大部分冷剂水温度降低到与蒸发压力 水盘中,因此节流前的点 3 表示冷凝压力 相对应的饱和温度 (点 1),并积存在蒸发器 下的饱和水状态,而节流后的点 3 表示压力为的饱和蒸气(点 )和饱和液体(点 1)相混合的湿蒸气状态。 (4)蒸发过程 积存在蒸发器水盘中的冷剂水(点 1)通过蒸发器泵均匀地喷淋在蒸发器管簇的外表面,吸 收管内冷媒水的热量而蒸发,使冷剂水的等压、等温条件下由点 1 变为 1',1-1'表示冷 剂水在蒸发器中的气化过程。 (5)吸收过程浓度为、温度为、压力为的溶液,在自身的压力与压差作用下由发生器流至溶液热交换器,将部分热量传给稀溶液,温度降到 (点 8),4-8 表示浓溶液在溶液热交换 器中的放热过程。状态点 8 的浓溶液进入吸收器,与吸收器中的部分稀溶液(点 2)混合, 形成浓度为 、温度为 的中间溶液(点 9' ),然后由吸收器泵均匀喷淋在吸收器管簇的外表面。中间溶液进入吸收器后,由于压力的突然降低,故首先闪发出一部分水蒸气, 浓度增大,用点 9 表示。由于吸收器管簇内流动的冷却水不断地带走吸收过程中放出的吸 收热, 因此中间溶液便具有不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力, 使溶液的浓度降至 温度由 降至 ,
(点 2) 8-9'和 2-9'表示混合过程, 。 9-2 表示吸收器中的吸收过程。假定送往发生器的稀溶液的流量为 下的流量为 得到下式 、浓度为,浓度为,产生的冷剂水蒸气,剩的浓溶液出发生器。根据发生器中的质量平衡关系令a 称为循环倍率。它表示在发生器中每产生 1kg 水蒸气所需要的溴化锂稀溶液的循环量。 ( )称为放气范围。
上面所分析的过程是对理想情况而言的。实际上,由于流动阻力的存在,水蒸气经过挡水板 时压力下降,因此在发生器中,发生压力 应大于冷凝压力 ,在加热温度不变的情况
下将引起溶液浓度的降低。另外,由于溶液液柱的影响,底部的溶液在较高压力下发生,同 时又由于溶液与加热管表面的接触面积和接触时间的有限性,使发生终了浓溶液的浓度 低于理想情况下的浓度 ,( - ) 称为发生不足;在吸收器中,吸收器压力 应小于蒸
发压力 ,在冷却水温度不变的情况下,它将引起稀溶液浓度的增大。由于吸收剂与被吸收 的蒸气相互接触的时间很短,接触面积有限,加上系统内空气等不凝性气体存在,均降低溶 液的吸收效果,吸收终了的稀溶液浓度 比理想情况下的 高,( - ) 称为吸收不足。发生不足和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化,使放气范围减少,从而影响循环 的经济性。
溴化锂吸收式制冷机的热力及传热计算
溴化锂吸收式制冷机的计算应包括热力计算、传热计算、结构设计计算及强度校核计算等, 此处仅对热力计算和传热计算的方法与步骤加以说明。
热力计算
溴化锂吸收式制冷机的热力计算是根据用户对制冷量和冷媒水温的要求, 以及用户所能提供 的加热热源和冷却介质的条件,合理地选择某些设计参数(传热温差、放气范围等),然后 对循环加以计算,为传热计算等提供计算和设计依据。 (1)已知参数
①制冷量
它是根据生产工艺或空调要求,同时考虑到冷损、制造条件以及运转的经济性等因素而提出。
②冷媒水出口温度 若它是根据生产工艺或空调要求提出的。由于与蒸发温度有关。下降,机组的制冷及热力系数均下降,因此在满足生产工艺或空调要求的基础上,应 大于 5℃。尽可能地提高蒸发温度。 对于溴化锂吸收式制冷机, 因为用水作制冷剂, 故一般
③冷却水进口温度
根据当地的自然条件决定。应当指出,尽管降低能使冷凝压力下降,吸收效果增强,但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题,并不是愈低愈好,而是有一定的合理范围。机组在冬季运行时尤应防止冷却水温度过低这一问题。 ④加热热源温度 考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题,采用 0.1~0.25Mpa 的饱和蒸气 或 75℃以上的热水作为热源较为合理。如能提供更高的蒸气压力,则热效率可获得进一步 的提高。