【正文】 雙級溴化鋰制冷系統(tǒng) ,以水作為制冷劑 ,溴化鋰作為吸附劑 ,然而它的運行要求 75到 86攝氏度的熱源即可并且它的制冷系數(shù) (COP)在 ,這樣的系統(tǒng)可以達到當冷凝水是32攝氏度并且得到 9攝氏度的冷凍水的制冷過程 ,尤其是低溫熱源的出口溫度可以降到 64攝氏度以下 .因此 ,雙效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)在工業(yè)廢熱的回收 ,太陽能 ,地熱能利用方面有重要意義和用途 .雙效溴化鋰制冷系統(tǒng)的研究是。 單級溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)通常是由一個蒸發(fā)器 ,一個吸收器 ,一個發(fā)生器 ,一個冷凝器和一個熱交換器組成 .這個系統(tǒng)的運作中 ,水作為制冷劑 ,溴化鋰作為吸收劑 ,并且熱源要求至少要在攝氏 86度以上 ,為了達到一個合理的制冷系數(shù) (COP)。 關鍵字 :吸收 ； 溴化鋰 水 溶液 ；雙 級 文獻著作上的吸收式制冷系統(tǒng)是由低品位的能量驅動的 ,例如 :太陽能 ,工業(yè)廢熱 .圖15說明這些系統(tǒng)按照不同的工質一 般分為兩種類型 :吸收式制冷系統(tǒng) ,利用水和溴化鋰工質對 ,氨水工質對 ,水 氯化鋰工質對 。19(2):141–146. 【 20】 Ma WB, Xia WH, Deng SM. Industrial application of a twostage, halfeffect LiBr/H2O absorption chiller. Proc. of International absorption heat pump conference, Montreal, Canada,Vol. II, 1996:679–681. 【 21】 Grossman G. Simultaneous heat and mass transfer in absorption or desorption of gases in laminar liquid films. Proc. Of AICHE winter annual meeting, Orlando, FL, 1982. 28 附錄 溴化鋰吸收式制冷實驗裝置結構示意圖 29 中文翻譯 低溫熱驅動雙級 LiBr/H2O吸收式制冷系統(tǒng)的理論分析 W. B. Ma 廣州能源研究所、中國科學院、中央大道 81號 ,中國廣州 S. M. Deng 屋宇設備工程系 ,香港理工大學九龍區(qū) ,香港 1994年 12月 19日收到 。特別是我從我步入鄭州大學的那一刻起，正是他們的大力支持才讓我一直堅定地走了下來。而且我還要感謝熱能與動力工程系的全體老師和全體同學，正是他們這四年來的潛移默化的影響才讓我有了今天的進步。 同時，我還感謝 鄭州大學 化學工程學院熱 能與動力工程系給我提供了這次學習的機會，她讓我進入了制冷的世界。經(jīng)過一次次的改進，才得以完成本設計。 在進行畢業(yè)設計的過程中，我遇到了不少困難，所幸的是得到了 高級工程師的悉心指導。 26 致 謝 驀然回首，大學生活已即將結束，在老師的指導和幫助下，我完成了本畢業(yè)設計， 這是一篇關于溴化鋰吸收式制冷實驗裝置的設計，通過這次畢業(yè)設計使我對制冷行業(yè)又有了新的認識，并且使我更加熱愛這個行業(yè)，我想通過設計是我為以后從事制冷工作打下了良好的基礎。 伴隨 著人們對環(huán) 境的重視，加上其節(jié)能、無污染、制取方便的優(yōu)點。在國內外發(fā)展迅速，技術日益成熟，制冷性能不斷得到提高。 通過本文的寫作我也發(fā)現(xiàn)自己還存在不少問題，這也為我以后的工作和學習提出了新的要求，是我增加了動力和信心，不斷努力進取。本文主要針對實驗和教學的需要，根據(jù)溴化鋰吸收式制冷的原理，對溴化鋰吸收式制冷實驗裝置進行設計、計算、結構布局、性能分析以及節(jié)能措施等方面進行詳細的分析和介紹。同時也要詳細分析其制冷性能影響因素，降低其不利因素的影響，提高其工作性能，綜合提高其制冷效率和各種制冷性能。 同時要加強智能控制，提高其工作效率，降低各方面的能 量消耗作用，從本質上提高其工作效率和制冷性能，保證實驗裝置穩(wěn)定可靠的運行。 提高控制性能 隨著電子控制技術的發(fā)展 ， 采用以微處理器為核心的智能化控制系統(tǒng) ， 能對采集到的多項信息進行綜合判斷 ， 能預知 和 診斷出使機組性能降低的潛在故障 ， 防止導致性能下降的因素出現(xiàn) ， 而且能預知需要維修的特定位置和時間 ， 不再依賴于技術人員的技能水平去發(fā)現(xiàn)、判斷 、排除 故障 ， 保證機組長期高效運行。此外 ， 由于溴化鋰溶液吸收水蒸汽的過程要放出熱量 ， 同時水蒸汽被吸收時要放出凝結潛熱 ， 這兩部分廢熱必須及時排走 ， 才能保證吸收過程與制冷循環(huán)得以正常進行 ， 故吸收式制冷機組的冷凝器排除的冷凝熱要比壓縮式制冷機的大得多 ， 與之相配套的冷卻水泵和冷卻水塔較大 ， 冷卻系統(tǒng)的電耗相應較大。 總之，提高熱交換器的傳熱效率的方法眾多，而針對本實驗裝置的傳熱效率問題，本實驗裝置的換熱器采用高效傳熱 管的純銅管制成，傳熱效率高，節(jié)能很明顯，可以充分發(fā)揮制冷裝置的綜合性能。試驗證明 ， 添加能量增強劑后 ， 機組制冷 量約提高 10%～ 15%， 節(jié)能效果非常明顯。 (2) 對發(fā)生器進行表面 處理 在高壓發(fā)生器中、下段噴鍍鎳、鉻合金 ,其沸騰性能約為光滑面的 2～ 3 倍；若噴鍍氧化鋁 ,其沸騰性能約為光滑面的 倍 ,傳熱性能得到明顯改善 ,則提高高壓發(fā)生器傳熱效率的有效措施。 制冷實驗裝置的節(jié)能措施 提高熱交換器的傳熱效率 提高溶液熱交換器的傳熱效率的途徑眾多，但針對本實驗裝置，提高其傳熱效率的途徑主要有以下幾種： (1) 采用高效傳熱管 吸收式制冷機為各種熱交換器的集合體 ， 其熱效率與熱交換器所采用的傳熱管的性能直接相關。 (4) 采取適當?shù)姆栏胧? 溴化鋰溶液對一般金屬都有強烈的腐蝕作用，特別是在有空氣存在的情況下，腐蝕 更為強烈，因此應適當加入緩蝕劑。 23 (2) 調節(jié)溶液的循環(huán)量 制冷裝置運行時，如果進入發(fā)生器的稀溶液量調節(jié)不當時，可以導致制冷裝置的制冷量下降，發(fā)生器熱負荷一定時，如果循環(huán)量過大，一方面是溶液的濃度差減少，產(chǎn)生的冷劑蒸汽量減少，另一方面，進入吸收器的濃溶液量增大，吸收液溫度升高，影響吸收效果，二者均能是實驗裝置的制冷量下降。 實驗裝置的性能提高途徑 溴化鋰吸收式制冷實驗裝置的性能不僅與外界參數(shù)有關，而且還與裝置的溶液循環(huán)量、不凝性氣體含量及污垢熱阻有關，此外還與溶液中是否添加能量增強劑、熱交換器管簇的布置方式有關，可以同過以下途徑提高裝置的制冷性能 [12]。 另外，溴化鋰溶液的濃度，稀溶液濃度與冷媒水出口溫度的關系，蒸汽的消耗量與濃度范圍的關系，溶液循環(huán)量，不凝性氣體的產(chǎn)生，冷劑水中溴化鋰的含量等都對制冷裝置的性能有影響。兩者綜合作用的結果使制冷量的變化很小。這是因為，冷媒水流量減少會引起蒸發(fā)器傳熱管內流速的下降，制冷量降低。因而兩者均使?jié)舛炔罴哟螅评淞吭黾印? ③ 冷卻水進口溫度 冷卻水進口溫度的降低，會引起吸收器內稀溶液溫度與冷凝壓力的降低。 ② 加熱蒸汽壓力 加熱蒸汽壓力下降，首先引起濃溶液溫度與質量分數(shù)的降低。 ① 冷媒水出口溫度 當冷卻水進口處溫度、加熱蒸汽壓力、冷卻水和冷媒水量及溶液循環(huán)量為定值時，制冷量隨蒸發(fā)器出口冷媒水溫度的變化而變化。 22 3 制冷實驗裝置性能分析和節(jié)能措施 制冷實驗裝置的性能分析及其提高途徑 實驗裝置的性能分析 外界條件的變化必將引起試驗裝置性能的變化，外界條件通常是指冷媒水出口溫度、加熱蒸汽壓力 (或溫度 )、冷卻水進口溫度、冷卻水與冷媒水流量及污垢系數(shù)等。只是加工制作裝置過程較為困難 。由于本設計實驗裝置作為教學實驗裝置，要求可以從外觀直接觀測，但要能夠承受一定的高溫和高壓，因此選用玻璃容器，不能選用有機玻璃。 (4) 電加熱管要求 電加熱管的電壓為 220V，水平放置即可。 ② 各種溶液泵由于其流量較小，根據(jù)流量的大小具體選用，可以采用較大流量的泵與閥門串聯(lián) 使用，所選用的泵均為磁力泵。 ② 本制冷實驗裝置中吸收器與發(fā)生器之間相連的管道為工藝管，當其他管路堵塞時起到疏通作用，其管道也選用 110?? 的銅管，其間用毛細管連接。 其它元件選取 (1) 節(jié)流裝置的選取 毛細管只適用于工況比較穩(wěn)定的場合，熱力膨脹閥屬于比例調節(jié)閥，使用溫度范圍寬，而且在使用溫度范圍內，過熱度大體恒定，因此 本制冷實驗裝置的節(jié)流裝置 采用毛細管螺旋制成，毛細管為銅管，其直徑為 ? =— 1mm，其長度有節(jié)流前后的壓差來確定，對于本制冷實驗裝置，由以下計算確定 [10]： 毛細管進口處壓力即冷凝壓力 a3a Mp100 0 0 ??? 毛細管出口處壓力即蒸發(fā)壓力 a40 5p ??? 則節(jié)流前后的壓差為 a30a ?????? 即由此壓差選取毛細管的長度。 ? ?cmw ??/ iD —— 傳熱管的特征直徑， m ? —— 管程的流速， sm/ ? —— 在管側平均溫度下流體的導熱系數(shù)， ? ?cmw ??/ pc —— 在管側平均溫度下流體的比熱容， ? ?ckgj ??/ ? —— 在管側平均溫度下流體的粘度， 2/msN? (3) 對于管內的熱的 LiBr濃溶液 18 流體在管側的平均溫度 CtttmR ?????? 43622 84 在此溫度下 LiBr 溶 液 的 一 些 物 性 參 數(shù) 為 ： 33 / mkgR ??? ，? ?Ckgjc R ???? / 3 ， 23 / msNR ??? ?? ， ? ?kmwR ?? /? 由于濃溶液放出的熱量等于稀溶液吸收的熱量，稀溶液的質量流量即發(fā)生器的流量，由熱量平衡方程式可知： tcqtqc mRmRR ??? ? ? ? ?2784 ttcqttqc mmRR ??? 即： 3333 1016102 4 ?????????? mRq hmq Rm / 3? ? ? smdq imRR / 232 ???? ??? ??? 33 ?? ????? ???? dR e 由 2022》eR ，該流動處于湍流區(qū)， 33 ?????? ???uc 由 23 / msNR ??? ?? ， 23 / msN ??? ?? 11 ??????????RR ???? 則 則外管 內側的傳熱系數(shù)： ? ? ? ? Pr02 ???????????ReiRdh ??? ? ? ? ? ??? = ? ?cmw ??/ (4) 對于管外的冷的 LiBr稀溶液側傳熱系數(shù) [9] 當量直徑 ? ?? ?122121224 dddd ddPAD i ?????? ?? P—— 濕潤周長， 1d —— 內管的外徑， 2d —— 外管的內徑， mmD i 101020 ??? 流體在管壁側的平均溫度： Ctttm ????? 362 44282 72 19 在此溫度下的 LiBr 的物性參數(shù)為： 33 / mkgR ??? ，? ?Ckgjc R ???? / 3 ， 23 / msNR ??? ?? ， ? ?kmwR ?? /? 內管外側稀溶液的流速： ? ? smDq im / 232 ???? ??? ??? 33 ?? ????? ???? dR e 由 2022》eR ，該流動處于湍流區(qū)， 33 ?????? ???uc 由 23 / msNR ??? ?? ， 23 / msN ??? ?? 11 ??????????RR ???? 則 則內管外側的傳熱系數(shù)為： ? ? ? ? ???????????ReiRDh ??? ? ? ? ? ??? ＝ ? ?cmw ??/ 內管的管壁熱阻： ? ? wcm / 26 ????? ??? 污垢系數(shù)為： ???i? ? ? wcm /2 ?? (5) 傳熱系數(shù)： 4621 1111 1?? ??????????ithhk ??? ＝ ? ?cmw ??/ (6) 傳熱面積及套管換熱器長度計算 [1] 傳熱面積： ? ? ? ? ? ?? ?842724 ttttttkQFttt ???????? ? ? ? ? ? ?? ? 16 10 ???????? ?? ＝ 2m 20 套管換熱器采用直管形式，則其傳熱管有效長度為： mdFl t ???? ? 則熱交換器的傳熱管長取 ml ? 即可滿足要求 發(fā)生器的選取 發(fā)生器為一玻璃容器，起到透明和耐 高溫的作用 ,內用電熱管加熱稀溶液，電熱管的功率選用 P＝ —— 2Kw,其長度略短于發(fā)生器容器的長度。其具體的設計過程和計算過程如下 [5]： (1) 選材 :內部用 110?? 的銅管，內部流動 的是的 LiBr 濃溶液，外部用 224?? 的銅管流動的是 LiBr稀溶液。其具體設計過程如下 [4]：