【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 〈圖 3〉和〈圖 1〉正相反，從水蒸汽中液化返回水中的分子數(shù)較多，稱(chēng)為冷凝狀態(tài)。 〈圖 2〉的狀態(tài)雙方分子數(shù)相等，稱(chēng)為飽和狀態(tài)。 工質(zhì)在飽和狀態(tài)下的壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的；壓力的變化必然帶來(lái)飽和溫度的變化；飽和狀態(tài)下的壓力和溫度的關(guān)系可以用一曲線(xiàn)圖表示，稱(chēng)為工質(zhì)的飽和曲線(xiàn)。工質(zhì)不同，其飽和曲線(xiàn)也不同。水蒸汽的飽和壓力溫度曲線(xiàn)圖如圖所示。 在制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，冷劑液體一直保持在飽和狀態(tài)之前的〈圖 1〉和〈圖 3〉的狀態(tài)，蒸發(fā)和冷凝反復(fù)進(jìn)行；停止后，即變?yōu)椤磮D 2〉狀態(tài) 飽和狀態(tài)。 根據(jù)水蒸汽的飽和壓力溫度曲線(xiàn)圖可知，在溫度為 100℃時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的飽和壓力為760mmHg（大氣壓力）；換而言之，在 760mmHg 的壓力下，水的溫度達(dá)到 100℃時(shí)開(kāi)始蒸發(fā)、沸騰。而如果壓力降到 7 mmHg，水的開(kāi)始蒸發(fā)、沸騰溫度則約為 7℃，這時(shí)的水即可用來(lái)制冷。 3． 3 工質(zhì)的顯熱與潛熱 工質(zhì)由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)，其中就存在工質(zhì)內(nèi)部熱量的轉(zhuǎn)移。由液態(tài)轉(zhuǎn)變到氣態(tài)， 蒸發(fā) 圖 1 飽和 圖 1 冷凝 圖 3 壓力 溫度 低 高 高 低 水的飽和溫度和壓 力曲線(xiàn) 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 工質(zhì)就必須吸收熱量；由氣態(tài)轉(zhuǎn)變到液態(tài)就要放出熱量。這部分熱量稱(chēng)為工質(zhì)的潛熱。工質(zhì)的飽和狀態(tài)不同，所蘊(yùn)涵的潛熱也不同。潛熱的大小可從飽和工質(zhì)的性能表中查得。 與潛熱相對(duì)的是工質(zhì)的顯熱。如果工 質(zhì)不存在狀態(tài)的改變而僅有溫度的變化，那么由溫度的變化而產(chǎn)生的這部分熱量稱(chēng)為顯熱。 例： 0℃時(shí)水的潛熱為： 2501 KJ/Kg； 0℃的水變?yōu)?100℃的水的顯熱為 420 KJ/Kg。 3． 4 利用水進(jìn)行制冷 如上所述，保持在 7 mmHg 下的水即可用于制冷。但如何使水形成和保持在 7 mmHg 的壓力下，是用水作為制冷劑的關(guān)鍵。 一般來(lái)講，用真空泵抽真空可以形成 7 mmHg 的真空狀態(tài)，連續(xù)抽氣，則可以使水連續(xù)蒸發(fā)，使物體變冷。 如上圖所示，向充分抽過(guò)氣的容器內(nèi)注入水，容器上的閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，容器內(nèi)的水就與 周?chē)h(huán)境溫度相平衡，從真空壓力計(jì)上可以讀出容器內(nèi)的壓力，相當(dāng)于在環(huán)境溫度下容器內(nèi)水的飽和壓力。假設(shè)環(huán)境溫度為 25℃，相對(duì)應(yīng)的飽和壓力即為 24mmHg，那么在容器內(nèi)無(wú)液體的空間就充滿(mǎn)著 24mmHg 壓力的水蒸汽。起動(dòng)真空泵，抽出容器內(nèi)的水蒸汽，容器內(nèi)壓力下降，飽和狀態(tài)變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài)，就有部分水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。 液態(tài)的水轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的水蒸汽就必然要吸收熱量（潛熱），液態(tài)的水由于失去部分熱量就 蒸發(fā)器原理 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 會(huì)發(fā)生溫度的變化（顯熱） 水的溫度不斷下降。 假設(shè)外部的熱量不能進(jìn)入容器內(nèi)，那么，如果繼續(xù)抽真空，容器內(nèi)的壓力不斷降低， 溫度也不斷下降，最終容器內(nèi)的水就會(huì)結(jié)冰。 可見(jiàn)，用真空泵可以產(chǎn)生冷水，但以上模式有以下缺點(diǎn)。 1） 由于容器內(nèi)蒸發(fā)的水蒸汽被排到大氣中，必須以某種方式加以補(bǔ)充。 2） 由于水蒸汽進(jìn)入了真空泵中，使真空泵油惡化。必須頻繁更換真空泵油、對(duì)真空泵進(jìn)行保養(yǎng)。 在實(shí)際應(yīng)用中，溴化鋰溶液作為吸收劑代替了上述模式中的真空泵。 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 3． 5 溴化鋰溶液對(duì)水蒸汽的吸收 由溴化鋰水溶液的溫度 — 壓力曲線(xiàn)可知， ① 溫度相同的水和一定濃度的溴化鋰水溶液的飽和蒸汽壓力比較，溶液的蒸汽壓力較低。 ② 在溫度相同的情況下，溶液濃度越高飽和蒸汽壓力越低。 ③ 蒸 汽壓力相同的情況下，水的溫度低于溶液的溫度。 ④ 在同一壓力下，溶液的濃度越高，所對(duì)應(yīng)的溫度也越高。 在兩容器中分別注入水和溴化鋰溶液，如下圖所示放置。假定環(huán)境溫度為 30℃，溶液的 濃度為 60%，則兩容器內(nèi)對(duì)應(yīng)的飽和壓力分別為 和 。 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 在這種狀態(tài)下，打開(kāi)閥門(mén)，由于蒸汽壓力的壓差使水蒸汽從容器 E（水）流向容器 A（溶液）。結(jié)果在兩容器內(nèi)分別發(fā)生以下變化： ① 隨著閥門(mén)的打開(kāi)，容器 E 中的壓力下降， A 中的壓力上升，平衡狀態(tài)被破壞。 ② E 中的水將開(kāi)始蒸發(fā)，蒸發(fā)的水帶走的熱 量使得 E 中的溫度下降。容器 A 中的水蒸汽將開(kāi)始冷凝，水蒸汽冷凝放出的熱量使得溶液溫度上升；冷凝水進(jìn)入溶液中，使得溶液濃度下降；另外，凝結(jié)水和溶液混合時(shí)產(chǎn)生的稀釋熱也使得溶液溫度上升。 ③ 隨著 A 中溶液濃度的降低使得所對(duì)應(yīng)的飽和壓力上升；溶液溫度的上升使得 A 中的壓力進(jìn)一步升高。 ④ 隨著 E 中水溫度的下降，所對(duì)應(yīng)的飽和壓力也降低。 因此，利用溴化鋰溶液作為吸收劑也可以產(chǎn)生制冷效果。由于容器 E、 A 中的壓力最終會(huì)相同，這時(shí)溶液的吸收作用就沒(méi)有了， E 中的水也就不蒸發(fā)了，制冷作用也沒(méi)有了。 3． 6 吸收作用的維持 為了維持制冷 效果，就必須保持容器 A 中溶液的吸收作用。 A 中的溶液無(wú)吸收作用是因?yàn)? 吸收作用的過(guò)程 水 30℃ 溴化鋰溶液 60% 30℃ 閥門(mén) 全閉 容器 E 容器 A 水和溴化鋰水溶液的蒸汽壓力差 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 溶液濃度的降低和溫度上升，造成了容器 A 和容器 E 之間沒(méi)有了壓力差。也就是說(shuō)，如果能維持水和溶液的壓力差，就能使保持溶液的吸收作用、水蒸發(fā)作用的持續(xù)。 容器 E 中壓力的下降，使得容器中水的溫度降低，而冷凍機(jī)的目的就是降低水的溫度，因此，容器 E 蒸汽壓力的下降就成了目的，這一趨勢(shì)是不能改變的。那么為了維持壓力差，即吸收作用，就只能在容器 A 側(cè)作出對(duì)策，也就是說(shuō)需要降低溶液的溫度和控制溶液的濃度。 降低溶液的溫度，可以在容器 A 中通冷卻水來(lái)解決。但如何控制溶 液的濃度呢？ 控制溶液濃度下降的方法有兩個(gè)： 一個(gè)是不吸收來(lái)自容器 E 的水蒸氣；再一個(gè)是把吸收了的水分排出來(lái)。前者顯然不使用于制冷機(jī)，因此，防止溶液濃度下降的方法只能采用后者。 如下圖所示，另外準(zhǔn)備一個(gè)容器 G，將濃度下降的溶液用泵輸送到該容器中，并用外部熱源加熱，使溶液中的水分蒸發(fā)出來(lái)，就可以恢復(fù)溶液原來(lái)的濃度。然后將恢復(fù)濃度的溶液回流到容器 A 中。 通過(guò)以上操作，就可以抑制容器 A 中壓力的上升，保持溶液的吸收作用。 3． 7 冷劑的再生 對(duì)容器 A 中的溶液濃縮和降溫，可以使容器 E 中的水連續(xù)蒸發(fā)。但，容器 E 中的水是 有限的，如果要連續(xù)蒸發(fā)，就必須解決水的補(bǔ)充問(wèn)題。 另一方面，容器 G 中的溶液濃縮后產(chǎn)生的水蒸汽如果沒(méi)有去處，也會(huì)使其中的壓力上升， 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 失去濃縮溶液的功能。因此，使容器 G 中的水蒸氣變?yōu)橐后w的水，然后流向容器 E 就成為最佳方案。 為了實(shí)現(xiàn)這一方案，如上圖所示，在容器 G 和 E 之間加入容器 C。容器 G 和容器 C 用配管連接，在容器 C 中通冷卻水來(lái)冷凝從容器 G 來(lái)的水蒸汽，使之變?yōu)橐簯B(tài)的水。 容器 C 的下部和容器 E 的上部也用配管連接，使容器 C 中液化了水流到容器 E 中；這樣被容器 A 吸收了水蒸汽就又返回到了容器 E 里面。這些水再次在容器 E 中蒸 發(fā)，被容器 A 吸收。 另外，為了防止容器 E 中的溫度不斷下降而造成水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)（結(jié)冰），在其中加裝了換熱管，通過(guò)管內(nèi)流動(dòng)的水將容器 E 中的冷量帶走，即對(duì)外輸出冷量。 以上即為吸收式制冷的最基本的原理。 3． 8 吸收式制冷機(jī)的基本構(gòu)成 如上所述，吸收式制冷機(jī)最基本的構(gòu)成需要 4 個(gè)容器，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了提高效率，還要增加一些輔助設(shè)施。 1）溶液熱交換器 吸收容器 E 的蒸汽后、濃度下降了的溶液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)稀溶液），從容器 A 送到容器 G，在容器 G 中被加熱、濃縮。 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 也就是說(shuō)，稀溶液在進(jìn)入容器 G 之前最好能盡可能地升高溫度， 這樣在容器 G 中加熱時(shí)可以減少熱量的消耗。 另一方面，容器 G 中被加熱、濃縮了的溶液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)濃溶液）返回容器 A，再次從容器 E 中吸收蒸汽，最好能降低溶液的溫度。這樣不僅可以增強(qiáng)吸收能力，還可以減少容器 A 中冷卻水的使用量。 象這樣，一面要升高溫度、另一面又要降低溫度，能有這樣功能的設(shè)備就是熱交換器。 在容器 G 和容器 A 之間安裝熱交換器，既可以減少容器 G 熱量的消耗，又可以減少容器 A 的冷卻水流量和冷卻水系統(tǒng)的配置。因此，可以大大降低外界能量的消耗。 3） 噴淋方式的采用 a．容器 A 容器 A 中的溶液吸收來(lái)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，用冷卻水冷卻時(shí)，由于不管怎樣冷卻，溶液底部也不能吸收蒸汽，所以是一種浪費(fèi)。 因此容器 A 中采用了噴淋的方式，如上圖所示。將流動(dòng)著冷卻水的換熱管安裝在液面上，使溶液通過(guò)噴嘴噴淋在這些換熱管上。 這樣，溶液會(huì)附著在管的表面，形成液膜，所以吸收蒸汽的表面積有了大幅度的增加；另外，冷卻水也只對(duì)這些溶液進(jìn)行有效的冷卻。因此，在實(shí)際制造的吸收式制冷機(jī)中，設(shè)置了用于噴淋的泵，或設(shè)法采用取代噴淋泵的裝置。 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 b．容器 E 如下圖的容器 E 中的壓力分布所示，在容 器 E 中，液面的上部充滿(mǎn)著水蒸汽，壓力為 PE0，即蒸發(fā)壓力為 PE0。但在液面以下 h（ mm）深度，其壓力 PE1 又為多少呢。 若水的比重為 γ ，那么 hPP EE ??? ?（ ） 舉例說(shuō)明， PE0 為 ，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為 7℃；若 h=72mm，那么在 h 容器 E 中的壓力分布 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 深度的壓力為： ????EP （ ） 與之對(duì)應(yīng)的飽和溫度為 15℃，也就是說(shuō)，盡管水平面上的蒸發(fā)溫度為 7℃，但在水平面下 72mm 處，其蒸發(fā)溫度為 15℃；另外，即 使在水中通上換熱管，管表面也不能有效地蒸發(fā)。 因此，在容器 E 中也采用了容器 A 的噴淋結(jié)構(gòu)，消除液體壓力的影響，增加了換熱面積。 以上就是吸收式制冷機(jī)的基本構(gòu)成。 3． 9 吸收式制冷機(jī)各組成的名稱(chēng) 1）蒸發(fā)器 容器 E 中的水是用來(lái)蒸發(fā)制冷的，稱(chēng)為冷劑水；容器 E 稱(chēng)為蒸發(fā)器（ Evaporator）。用符號(hào)“ E”表示。 2）吸收器 容器 A 是溶液吸收冷劑蒸汽的地方，稱(chēng)為吸收器（ Absorber），用符號(hào)“ A”表示。 3）發(fā)生器 容器 G 是溶液被加熱蒸發(fā)，再生出冷劑蒸汽的地方，稱(chēng)為發(fā)生器（ Generator）或再生器，用符 號(hào)“ G”表示。 4）冷凝器 容器 C 是用來(lái)冷凝發(fā)生器來(lái)的冷劑蒸汽的，稱(chēng)為冷凝器（ Condenser），用符號(hào)“ C”表示。 5）循環(huán)泵 將溶液從吸收器送到發(fā)生器中的泵，稱(chēng)為溶液泵（ Solution Pump），用“ SP”表示。 吸收器內(nèi)用于噴淋的泵，稱(chēng)為溶液噴淋泵（ Solution Spray Pump），用“ SSP”表示。 蒸發(fā)器內(nèi)的噴淋泵稱(chēng)為冷劑泵（ Refrigerant Pump），用“ RP”表示。 6）熱交換器 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 在吸收式機(jī)組中，一般有溫度較低的低溫?zé)峤粨Q器和溫度較高的高溫?zé)峤粨Q器。 在蒸汽型機(jī)組中，還有利用蒸汽凝結(jié)水熱量的凝水熱交換器。 煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司 PM002/0 4． 吸收式制冷機(jī)的分類(lèi)和結(jié)構(gòu) 4． 1 吸收式制冷機(jī)的分類(lèi) 1） 按用途分 冷水機(jī)組： 提供冷水（夏季的空調(diào)水） 冷溫水機(jī)組：可提供冷水和溫水（夏季的空調(diào)水和冬季的供暖水） 熱泵機(jī)組： 吸收低溫?zé)嵩吹臒崃?，供?yīng)高溫水或蒸汽 2） 按驅(qū)動(dòng)熱源的種類(lèi)分 蒸汽型： 以高溫蒸汽的潛熱為驅(qū)動(dòng)熱源 直燃型： 以燃料的燃燒產(chǎn)生的熱為驅(qū)動(dòng)熱源 熱水型： 以熱水的顯熱為熱源 3） 按熱源的利用方式分 單效型： 驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)內(nèi)被直接利用一次 雙效型： 驅(qū)動(dòng)熱源在 機(jī)內(nèi)被直接和間接地二次利用 多效型： 驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)內(nèi)被直接和間接地多次利用 4） 按溶液的循環(huán)流程分 串聯(lián)方式：溶液先進(jìn)入高溫發(fā)生器，再進(jìn)入低溫發(fā)生器，然后回流到吸收器 并聯(lián)方式：溶液同時(shí)進(jìn)入高溫發(fā)生器和低溫發(fā)生器，然后回流到吸收器 串并聯(lián)方式：溶液同時(shí)進(jìn)入高溫發(fā)生器和低溫發(fā)生器，流出高溫發(fā)生器的溶液再進(jìn)入低溫發(fā)生器，然后回流到吸收器 5） 按機(jī)組的結(jié)構(gòu)分 單筒型： 機(jī)組的主要部件布置在一個(gè)筒