6.4.2 单效机组的原理分析在线视频

为了说明方便

我们还是将吸收机的原理（图）

简化为这样的形式

其中 包含了提高吸收机性能的重要部件

溶液热交换器

图中 还同时给出了

溶液和冷剂水的流程和状态点的序号

以便于我们在p-t图 h-ξ图和lgp-h图上

分别对应描述出 溶液和冷剂水的循环过程

下面我们结合 p-t图 h-ξ图 lgp-h图

和系统原理简图

来分析溶液和冷剂水循环的各个过程

及其 在各个物性图中的对应表示方法

请大家在看流程图的同时

也观察p-t图 h-ξ图和lgp-h图中的对应过程

1→2 为溶液泵的加压过程

将来自吸收器的 压力为p0的饱和稀溶液

增压成pk压力下的过冷溶液

当忽略溶液泵提供给溶液的能量时

泵前后的浓度相等 温度相等 比焓相等

故1点和2点重合

2→3 为过冷状态的稀溶液

在溶液热交换器中的预热过程

稀溶液吸收了浓溶液的热量Qh

浓度不变

温度升高

3→4 为稀溶液在发生器中的

加热 浓缩过程

其中 3→3g是将稀溶液

由过冷液体加热至饱和液体的过程

3g→4 是稀溶液在pk压力下的

等压沸腾气化产生高温冷剂水蒸气

同时 自身变为浓溶液的过程

由于发生器排出的蒸气 是从稀溶液浓缩

逐渐变为浓溶液浓度的过程中进行的

可以认为

是与沸腾过程溶液平均状态相平衡的水蒸气

即 用7点来表示

发生器出口的浓溶液状态用4点来表示

7→8 为冷剂水蒸气在冷凝器中的冷凝过程

其压力为冷凝压力pk

8→9 为冷剂水的节流过程

冷剂水由冷凝压力pk

节流降压至蒸发压力p0

其9点的湿蒸气

是由p0压力下的饱和水9΄

与饱和水蒸气9˝构成

二者的比例 取决于节流后冷剂水干度x

9→10 为冷剂水的蒸发过程

状态9的制冷剂 在蒸发器内吸热

蒸发至饱和水蒸气10

其压力呢 为蒸发压力p0

我们再看看 发生器中产生的浓溶液

是如何返回吸收器的

4→5 为浓溶液在溶液热交换器中的预冷过程

浓溶液将热量Qh 传递至稀溶液

使自身冷却至 冷凝压力pk下的过冷溶液5点

5→6 为浓溶液的减压过程

浓溶液5经过减压阀后

由冷凝压力pk下的过冷溶液

变成了蒸发压力p0下的闪蒸溶液

由于减压过程是绝热的

故 减压前后的比焓不变

在p-t图和h-ξ图中

5点和6点 两个点重合

6→1 为浓溶液在吸收器中的吸收过程

其中 6→6a 为浓溶液

由闪蒸状态 冷却至饱和溶液状态

6a→1 为状态6a的浓溶液

在蒸发压力p0下

吸收状态10的低压冷剂水蒸气的过程

在上述分析中

p-t图 h-ξ图 lgp-h图三幅图是相互独立的

但 由于这三种物性图两两具有相同的物理量

故可以 将它们关联起来分析

在这里

我们给出了 左侧的由p-t图和lgp-h图

构成的三维对应图

以及 右侧的由h-ξ图和lgp-h图

构成的三维对应图的展平图

将它们与原理图一起关联分析

则可加深 对吸收式制冷循环

和溶液循环的理解

从左侧的三维对应图中 可以看到

在吸收式循环中发生的制冷剂循环过程

可以在压焓图中 对应地表示出来

在压焓图中的10→7的压缩过程

可以认为是溶液的

增压 加热 减压和吸收四个过程

构成的溶液循环过程

再看看右侧的 h-ξ图和lgp-h图

构成的三维对应图的展平图

可以看出

制冷循环的各个状态点和过程线

均可在焓-浓度图中 对应表示

进一步地

我们还可以将LiBr溶液的p-t图 h-ξ图

和冷剂水蒸气的lgp-h图结合在一起

绘制出这种三维图

从而更为清晰地看到各个过程中

冷剂水和溶液的状态变化和能量的转换关系

下面 我们来分析影响吸收式制冷机性能的因素

吸收式制冷机中 有发生器泵

吸收器泵和蒸发器泵

三者的功率 即使换算成等效热量

它相对于吸收式制冷机的输入热量而言

还是非常小的

当忽略这些泵的功率时

吸收机的热力系数ζ 是机组的制冷量

与发生器的输入热量之比

根据循环分析

热力系数 可以表示成这个公式

分子是冷剂水的单位制冷量 h10-h9

分母是提供给溶液的热量

包括 f乘以h4-h3

以及 使水气化成蒸气的热量h7-h4之和

其中

f 是溶液的循环倍率

表示蒸发出D kg的水蒸气

需要循环 Fkg的稀溶液

经过推导可以得出

循环倍率 还可以表示成 浓溶液的浓度ξs

与稀 浓溶液的浓度差Δξ之比

这个浓度差 又称为“放气范围”

从热力系数的计算公式 可以看出

循环倍率f 对热力系数ζ的影响非常大

为提高热力系数

必须减小f

欲减小f

又必须 降低浓溶液的浓度（ξs）

或者是 增大放气范围（Δξ）

研究和应用表明

在吸收式制冷机中

放气范围 一般为4～5%较好

在此范围内的热源温度

常被看作是经济热源温度

决定吸收式制冷热力过程的外部条件

有三个温度

即 进入发生器的热源温度th

冷却水温度tw 和冷冻水温度tcw

它们的高低

都会影响机组中冷剂水和溶液的各个内部参数

冷冻水温度（tcw）

决定了蒸发压力（p0）或蒸发温度（t0）

冷却水温度（tw）

决定了冷凝压力pk或冷凝温度tk

以及 吸收器内稀溶液的最低温度t1

热源温度th

决定了 发生器内浓溶液的最高温度t4

进而

蒸发压力p0和吸收器中的稀溶液温度t1

又决定了 吸收器中稀溶液的浓度（ξw）

冷凝压力（pk）和发生器中的浓溶液温度t4

决定了 发生器中浓溶液浓度ξs等

从而 综合影响吸收机的热力系数或者能效比

我们 再来看看

单效LiBr吸收式制冷机的性能特点

首先

以蒸汽型吸收机为例

看看三个热源的温度 对其性能的影响规律

蒸汽型吸收机的性能系数

常以单位制冷量的耗气量来表示

简称 “单位耗气量”

即是 制取1kW制冷量消耗了多少kg的热媒蒸汽

消耗的蒸汽量越少 说明其热力系数越高

当热媒为表压0.6MPa的蒸汽时

从这几幅实验结果的图中 可以看出

第一 随着冷水温度升高

制冷量将增大

单位耗气量减小

折算出的热力系数ζ升高

第二 随着冷却水温度的升高

制冷量减小

单位耗气量增大

热力系数（ζ）降低

最后一幅图

给出了 热水型（吸收式）制冷机的性能曲线

从图中可以看出

随着热源温度的升高

制冷量增大

热力系数 有所升高

但升高的幅度较小

吸收式制冷机 还有如下性能特点

（第一） 当发生器的加热温度过高时

浓溶液的温度也高

浓溶液 在回流至吸收器的过程中

容易在溶液热交换器的浓溶液侧的出口附近

发生结晶

因为 这里的溶液浓度高 温度低

第二 发生器产生的冷剂水过热蒸气的凝结热

通过冷凝器全部排放到环境中

导致冷却水量很大

第三 由于冷剂水过热蒸气的冷凝热

没有得到利用

导致 单效吸收式制冷机的热力系数较低

一般为0.7左右

实际上

吸收机的一部分冷凝热 是完全可以利用的

如果把它利用起来

将很大程度地提高系统的热力系数

那么

如何利用发生器产生的

冷剂水过热蒸气的冷凝热呢

这将在 双效吸收式制冷机中给出答案