【正文】 吸收器采用噴淋式換熱器，主要有噴淋系統(tǒng)，傳熱管以及抽氣系統(tǒng)組成。噴淋系統(tǒng)的性能直接影響到吸收器的性能，本實(shí)驗(yàn)裝置的的噴淋系統(tǒng)采用噴嘴式噴淋系統(tǒng)。傳熱管采用純銅管，管型為光管或高效傳熱管以增強(qiáng)傳熱、傳質(zhì)的目的。其具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下 [4]： (1) 選材：選用 110?? 的銅管，銅管熱導(dǎo)率 ? ?cmw ??? /398? (2) 管內(nèi)冷卻水側(cè)的放熱系數(shù) 16 管內(nèi)的冷卻水流速： ? ? smdq ivb / 232 1 ???? ??? ??? 冷卻水在管內(nèi)的平均溫度： Cttt wwm ?????? 222 24202 2 放熱系數(shù)： ? ? ? ? ? ?? ?108 ??????? imi dt ?? ? ? ? ?cmwchmk c a l ??????? 22 / 1 6 3 5/ 0 0 0 4 由于螺旋管內(nèi)側(cè)的放熱系數(shù)變大，需修正，修正后 ? ?cmwi ????? 2/ 3 9 6 1 6 3 5? (3) 管外噴淋側(cè)的放熱系數(shù) [8] 61 9 gi ???????? ??? ??? （ 233） 噴淋的密度 lGg 2? G為噴淋的質(zhì)量流量， l 為第一排管長(zhǎng)也就是第一周管長(zhǎng)。 則， hmkglqlGg va ????? ????? / 3? ? ? ?????? ???? = ? ?chmkcal ???2/ = ? ?cmw ??2/ (4) 傳熱系數(shù) ak [1] 管內(nèi)側(cè)的污垢系數(shù)： ???i? ? ?cmw ??2/ 管外側(cè)的污垢系數(shù)： ???o? ? ?cmw ??2/ ???????? ??????????? ??oomoioiiaddddk ??????111 ?????? ???????????? ????? 43 11 = ? ?cmw ??2/ (5) 傳熱面積及 傳熱管有效長(zhǎng)度計(jì)算 17 傳熱面積： ? ? ? ? ? ?? ?2919 ttttttkQFaaa ?????? （ 234） ? ? ? ? ? ?? ? ??????? ?? m? 傳熱管有效長(zhǎng)度： mdFl a 615 ???? ?適當(dāng)增加管長(zhǎng)后取 ml 20? 采用螺旋方式后，螺旋的曲率半徑 cmR 10? ，則螺旋的圈數(shù) ????? Rln ? （圈） 螺旋管的高度： ? ? mmmmdnh 3 2 010321 0 ????? 外用玻璃容器其半徑cmR 15? ,高度 mmh 350? 熱交換器的設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)裝置的制冷量較小，故采用套管式熱交換器，套管的管內(nèi)流稀溶液，管外流濃溶液，均采用純銅管，管型為光管。其具體的設(shè)計(jì)過(guò)程和計(jì)算過(guò)程如下 [5]： (1) 選材 :內(nèi)部用 110?? 的銅管，內(nèi)部流動(dòng)的是的 LiBr 濃溶液，外部用 224?? 的銅管流動(dòng)的是 LiBr 稀溶 液。 采用套管式熱交換器，銅管熱導(dǎo)率 ? ?cmw ??? /398? (2) 管程流體的傳熱系數(shù)在湍流區(qū)用以下公式：具體如下 [2]： ????????????????????????? wpi cdhD ???????? （ 235） h —— 管程對(duì)流換熱系數(shù)。 ? ?cmw ??/ iD —— 傳熱管的特征直徑， m ? —— 管程的流速， sm/ ? —— 在管側(cè)平均溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)， ? ?cmw ??/ pc —— 在管側(cè)平均溫度下流體的比熱容， ? ?ckgj ??/ ? —— 在管側(cè)平均溫度下流體的粘度， 2/msN? (3) 對(duì)于管內(nèi)的熱的 LiBr濃溶液 18 流體在管側(cè)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(zhì)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 2021》eR ，該流動(dòng)處于湍流區(qū)， 33 ?????? ???uc 由 23 / msNR ??? ?? ， 23 / msN ??? ?? 11 ??????????RR ???? 則 則外管內(nèi)側(cè)的傳熱系數(shù)： ? ? ? ? Pr02 ???????????ReiRdh ??? ? ? ? ? ??? = ? ?cmw ??/ (4) 對(duì)于管外的冷的 LiBr 稀溶液側(cè)傳熱系數(shù) [9] 當(dāng)量直徑 ? ?? ?122121224 dddd ddPAD i ?????? ?? P—— 濕潤(rùn)周長(zhǎng)， 1d —— 內(nèi)管的外徑， 2d —— 外管的內(nèi)徑， mmD i 101020 ??? 流體在管壁側(cè)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(nèi)管外側(cè)稀溶液的流速： ? ? smDq im / 232 ???? ??? ??? 33 ?? ????? ???? dR e 由 2021》eR ，該流動(dòng)處于湍流區(qū)， 33 ?????? ???uc 由 23 / msNR ??? ?? ， 23 / msN ??? ?? 11 ??????????RR ???? 則 則內(nèi)管外側(cè)的傳熱系數(shù)為： ? ? ? ? ???????????ReiRDh ??? ? ? ? ? ??? ＝ ? ?cmw ??/ 內(nèi)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(zhǎng)度計(jì)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(zhǎng)度為： mdFl t ???? ? 則熱交換器的傳熱管長(zhǎng)取 ml ? 即可滿(mǎn)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(nèi)用電熱管加熱稀溶液，電熱管的功率選用 P＝ —— 2Kw,其長(zhǎng)度略短于發(fā)生器容器的長(zhǎng)度。采用溫控裝置控制加熱溫度，控制濃溶液出口溫度為 62℃左右，也即加熱溫度控制在 75℃左右，其發(fā)生器的構(gòu)成主要電熱管，真空泵，擋液板，濃溶液充注口，濃溶液和稀溶液流通管道等，其發(fā)生器上部與冷凝器的外部玻璃容器緊密相連。 其它元件選取 (1) 節(jié)流裝置的選取 毛細(xì)管只適用于工況比較穩(wěn)定的場(chǎng)合，熱力膨脹閥屬于比例調(diào)節(jié)閥，使用溫度范圍寬，而且在使用溫度范圍內(nèi)，過(guò)熱度大體恒定，因 此 本制冷實(shí)驗(yàn)裝置的節(jié)流裝置采用毛細(xì)管螺旋制成，毛細(xì)管為銅管，其直徑為 ? =— 1mm，其長(zhǎng)度有節(jié)流前后的壓差來(lái)確定，對(duì)于本制冷實(shí)驗(yàn)裝置，由以下計(jì)算確定 [10]： 毛細(xì)管進(jìn)口處壓力即冷凝壓力 a3a Mp100 0 0 ??? 毛細(xì)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(xì)管的長(zhǎng)度。 (2) 管道的選取 ① 蒸發(fā)器容器與吸收器容器之間只有通過(guò)一 定的壓差才能驅(qū)動(dòng)蒸汽的運(yùn)動(dòng)，但壓差也不易過(guò)大，蒸發(fā)器容器的壓力大于吸收器一側(cè)的壓力，其具體壓差值為 a344 Mp100 7 .3 5p ?? ??????? ，采用稍粗一些的管道或兩容器距離較近一些，以保證此壓差。 ② 本制冷實(shí)驗(yàn)裝置中吸收器與發(fā)生器之間相連的管道為工藝管，當(dāng)其他管路堵塞時(shí)起到疏通作用，其管道也選用 110?? 的銅管，其間用毛細(xì)管連接。 (3) 泵的選取 ① 設(shè)備中所用的冷媒水，冷卻水均為自來(lái)水，器流量大小由流量計(jì)來(lái)控制。 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(mén)串聯(lián)使用，所選用的泵均為磁力泵。 ③ 發(fā)生器要保持真空，因此，需要真空泵，所選真空泵流量為 。 (4) 電加熱管要求 電加熱管的電壓為 220V，水平放置即可。 (5) 玻璃容器 對(duì)于發(fā)生器，冷凝器，吸收器，蒸發(fā)器來(lái)說(shuō)，要求玻璃容器能耐高溫，絕熱性較好， 21 透明度要高，便于實(shí)驗(yàn)觀察制冷現(xiàn)象及制冷過(guò)程各狀態(tài)參數(shù)變化情況。由于本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，要求可以從外觀直接觀測(cè)，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(jī)玻璃。 總結(jié) 以上即 為本實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程 ， 只是理論計(jì)算 ， 與實(shí)際制作 會(huì)有一定差別， 制作過(guò)程要依據(jù)上面設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果 ， 選取各裝置的具體元件 ， 在制作過(guò)程中會(huì)遇到不少問(wèn)題 ， 對(duì)于玻璃圓筒容器 ,密封較為困難 ， 須由專(zhuān)業(yè)密封人士來(lái)完成 .在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，換熱器主要有玻璃容器和銅管制作而成，由于是作為實(shí)驗(yàn)裝置便于觀察制冷過(guò)程中的各個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生，因此統(tǒng)一采用無(wú)機(jī)透明玻璃原料，其耐高溫和抗壓。只是加工制作裝置過(guò)程較為困難 。 總之，以上設(shè)計(jì)過(guò)程能夠保證按照給定的條件，制取相應(yīng)溫度的低溫水，能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)和其他用途的低溫水制取。 22 3 制冷實(shí)驗(yàn)裝置性能分析和節(jié)能措施 制冷實(shí)驗(yàn)裝置的性能分析及其提高途徑 實(shí)驗(yàn)裝置的性能分析 外界條件的變化必將引起試驗(yàn)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(jìn)口溫度、冷卻水與冷媒水流量及污垢系數(shù)等。這些條件往往根據(jù)使用場(chǎng)合的不同而經(jīng)常發(fā)生變化 [11]。 ① 冷媒水出口溫度 當(dāng)冷卻水進(jìn)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(shí)，制冷量隨蒸發(fā)器出口冷媒水溫度的變化而變化。實(shí)驗(yàn)表明，冷媒水出 口溫度每升高 1 攝氏度，制冷量 Q就大約提高 4%6%.因此應(yīng)適當(dāng)增加冷媒水的出口溫度，從而來(lái)提高制冷量。 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(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低。隨之吸收器中吸收冷劑蒸汽的能力減弱，質(zhì)量分?jǐn)?shù)差減少，因而制冷量下降蒸汽壓力隨之變化。 ③ 冷卻水進(jìn)口溫度 冷卻水進(jìn)口溫度的降低，會(huì)引起吸收器內(nèi)稀溶液溫度與冷凝壓力的降低。前者促使吸收效果增強(qiáng)，隨之稀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低；而后者將引起濃溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高。因而兩者均使?jié)舛炔罴哟?，制冷量增加? ④ 冷卻水和冷媒水流量 當(dāng)冷媒水出口溫度恒定 ，而冷媒水量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，制冷量幾乎不變。這是因?yàn)?，冷媒水流量減少會(huì)引起蒸發(fā)器傳熱管內(nèi)流速的下降，制冷量降低。同時(shí)，由于進(jìn)口溫度上升，又引起平均溫差的加大，制冷量增加。兩者綜合作用的結(jié)果使制冷量的變化很小。 ⑤ 水側(cè)污垢系數(shù) 制冷裝置運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，在傳熱管的內(nèi)壁和外壁會(huì)逐漸形成一層污垢，它對(duì)傳熱起到阻礙作用，污垢系數(shù)越大，則熱阻越大，傳熱性能越差，使裝置的制冷量下降。 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(guān)系，蒸汽的消耗量與濃度范圍的關(guān)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(duì)制冷裝置的性能有影響。 總之，溴化鋰吸收式制冷實(shí)驗(yàn)裝置的影響因素眾多，為了提高其制冷性能，要充分的分析其影響因素，降低外界因素的影響，提高其制冷性能和制冷量。 實(shí)驗(yàn)裝置的性能提高途徑 溴化鋰吸收式制冷實(shí)驗(yàn)裝置的性能不僅與外界參數(shù)有關(guān)，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(guān)，此外還與溶液中是否添加能量增強(qiáng)劑、熱交換器管簇的布置方式有關(guān)，可以同過(guò)以下途徑提高裝置的制冷性能 [12]。 (1) 及時(shí)抽除不凝性氣體 由于裝置是在真空狀態(tài)下運(yùn)行的，蒸發(fā)器和吸收器中的絕對(duì)壓力極低 ，故外界的空氣很容易漏入，即使少量不凝性氣體也會(huì)明顯地降低裝置的制冷量。 23 (2) 調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量 制冷裝置運(yùn)行時(shí)，如果進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，可以導(dǎo)致制冷裝置的制冷量下降，發(fā)生器熱負(fù)荷一定時(shí)，如果循環(huán)量過(guò)大，一方