太阳能制冷技术在溴化锂吸收式制冷机中的
应用与研究
刘 涛?
（华东交通大学 南昌 330013）
【摘 要】 随着能源和环境问题与社会经济发展的矛盾日益突出，利用清洁的太阳能作为溴化锂吸收式中央空调的热源
的技术已越来越引起人们的重视。本文介绍了太阳能吸收式制冷机的工作原理，对单效、双效和三效太阳能吸收式制冷机进行了比较分析。
【关键词】 太阳能；溴化锂吸收式制冷机；性能分析；应用
Solar Energy Refrigerate Technology in LiBr Absorption Refrigerator Application and Study
Liu Tao
(East China Jiao Tong University 330013)
【Abstract 】 As energy ，environmental question and contradiction of social economic development being conspicuous day by day ，attention of utilizing clean solar energy to cause people more and more as the technology of the heat source of the absorbing type central air conditioner of lithium bromide. This paper has introduce the operation principle of the solar energy absorbing type refrigeration machine ，has carried on comparative analysis to single result ，one pair of results and three result solar energy absorbing type refrigeration machines.
【Keywords 】 solar energy; LiBr absorption refrigerator; performance analysis; application
?
刘涛，男，1969年出生，讲师
0 引言
随着社会经济的发展，能源与环境问题已成为制约世界经济发展的“瓶颈”，开发新能源和可再生能源是中国乃至世界可持续发展能源基本战略的重要组成部分。在能源消耗中，建筑物制冷空调的能耗占比较大的份额，目前大型建筑物大都采用溴化锂吸收式中央空调系统，以燃油或燃汽为动力，不仅消耗大量的不可再生资源，而且矿物质燃烧产生的硫化物和氮化物还会对环境造成污染。而太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、对环境没有污染的特点，而且夏季太阳能的提供与建筑物制冷空调装置的需求有较好的一致性。因此，利用太阳能制冷空调已成为目前研究的热点，在目前多种利用太阳能制冷方式中，溴化锂吸收式制冷系统的能量转换效率较高，且是目前较成熟的方式，溴化锂是绿色工质，对大气臭氧层没有破坏作用。目前国内广东、山东已有2个利用太阳能的溴化锂吸收式制冷系统在示范运行。 1 太阳能吸收式制冷机的工作原理
太阳能吸收式制冷就是利用太阳能集热器将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行，达到制冷的目的。太阳能吸收式空调系统主要有太阳能集热器、吸收式制冷机、空调箱（或风机盘管）、锅炉、储水箱和自动控制系统等几部分组成。由此可见，太阳能吸收式空调装置是在常规吸收式空调装置的基础上，增加太阳能集热器和储水箱等主要部件。太阳能吸收式空调系统可以实现夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功能，其工作原理如图1。
在夏季，被太阳能集热器加热的热水首先进入储水箱，当热水温度达到一定值时，从储水箱向吸收式制冷机提供热媒水；从吸收式制冷机流出并已降温的热水流回到储水箱，再由太阳能集热器加热成高温热水；吸收式制冷机产生的冷媒水进入空调箱，以达到制冷空调的目的。当太阳能不足时，可
由辅助锅炉补充热量。
图1 太阳能吸收式空调系统工作原理示意图
在冬季，同样先将太阳能集热器加热的热水进入储水箱，当热水温度达到一定值时，从储水箱直接向空调箱提供热水，以达到供热采暖的目的。当太阳能不足时，也可由辅助锅炉补充热量。
在非空调采暖季节，只要将太阳能集热器加热的热水直接通向生活热水出水箱中的换热器，通过换热器就可以把储水箱中的冷水加热以供使用。
2 太阳能溴化锂吸收式制冷机
2.1 太阳能单效溴化锂吸收式制冷机
图2 单效太阳能溴化锂吸收式制冷循环工作原理示意图太阳能单效吸收式制冷机的最佳工作温度是在80～100℃，它的极限COP值在0.7左右。在冷却水温度为30℃，制备9℃冷冻水的情况下，制冷机在热源温度为80℃时，COP值即可达到0.7，在85℃后即使再增加热源温度，制冷机的COP值也不会有显著的变化了。在相同冷却水和冷冻水温度的条件下，单效式制冷机在热源温度低于65℃后COP 值会急剧的下降，到了50℃时，单效式制冷机的COP值降为0，无法产生冷量。由以上的分析可知单效式吸收制冷机的COP值相对来说不高，同时它对热源温度的要求也不高。太阳能集热器是影响太阳能制冷系统造价的一个重要因素。由于平板集热器不具备聚焦阳光的功能，其工作温度一般限于100℃以下，根据单效吸收式制冷机对热源要求不高的特点通常采用平板集热器作为单效吸收式制冷机的热源。在价格方面平板集热器比真空管集热器或热管式集热器要低许多，这样既可以满足制冷机对热源温度的需要，又可以降低系统造价。
2.2 太阳能双效、三效溴化锂吸式制冷机
单效吸收式制冷机的热源温度受到了浓溶液结晶的限制，为了充分利用高温热源，双效及三效的吸收式制冷机应运而生。双效吸收式制冷机与单效相比，多了一个高压发生器、一个高温溶液热交换器、一个凝水换热器。它的工作原理如下：在高压发生器中，稀溶液被高压蒸汽加热，在较高压力下产生出制冷剂蒸汽。稀溶液浓缩成中间溶液。再将这部分蒸汽通入低压发生器作为热源，加热高压发生器经高温溶液热交换器流至低压发生器中的中间溶液，使之在冷凝压力下再次产生冷剂蒸汽，中间溶液浓缩成浓溶液。高压蒸汽的能量在高压发生器和低压发生器中两次得到利用，故称为双效循环，双效溴化锂吸式制冷的工作原理见图3。与单效循环相比，产生同样制冷量所需的热源加热量减少，所以双效机组的热效率比单效机组高。根据上述原理，进行扩展就是三效循环。由于利用了高温热源，双效吸收式制冷机的COP值可以达到1.0～1.2，而三效的可达1.7，这比单效的COP值有了显著的提高。同时我们也应该注意到太阳能双效、三效溴化锂吸式制冷机对热源温度要求比单效要高，采用平板式太阳能集热器难以达到热源温度的要求，需采用真空管或热管式太阳能集热器，这将增加系统的初投资。
图3 双效溴化锂吸收式制冷系统工作原理及h-ξ图
2.3 太阳能溴化锂吸收式制冷机热力学性能分析
太阳能溴化锂吸收式制冷机的效率主要受两方面因素的影响：一个是制冷机的效率(COP)，另一个是太阳能集热器的效率（η）。制冷机的COP 随着驱动温度和蒸发温度的上升而上升，太阳能集热器的效率随着太阳辐射强度的上升而增大，随着介质温度的上升而减小。
对于溴化锂吸收式制冷机，其效率COP 为： 3
210g Q g Q g Q Q op c ++=
（1）
式中 0
Q ─制冷量，
1g Q 、2g Q 、3g Q ─高压发生器Ⅰ、Ⅱ
和低压发生器中的换热量。
对于平板型太阳能集热器，其效率η为： G
t t U a p L
e ??=)(ητα （2）
式中 G —太阳辐射照度，W/2
m ；
e )(τα─透明盖板透射比与吸热板吸收比的有效乘积；
L U —集热器总热损系数，W/(2
m ·K)；
p t ─吸热板温度，℃； a t ─环境温度，℃。
由式（1）可知，影响溴化锂吸收式制冷机效率的因素主要是蒸发器中产生的制冷量0Q 和高、低压发生器中消耗的工作热源的热量1g Q 、2g Q 、
3g Q ，而工作热源的热量由太阳能集热器或辅助锅
炉产生。由式（2）可知，影响平板式太阳能集热器效率η的主要因素主要是太阳辐照强度和集热器的热损系数。
将太阳能集热器效率η与制冷机的COP 值相乘就可以得到太阳能空调系统的总效率。由此可见，为了获得最高的系统总效率，必须合理地选择太阳能集热器和制冷机，使其两者的效率乘积为最高。在太阳能辐射强度不同的地区，采用不同的集热器与太阳能制冷机搭配，不仅可以提高太阳能制冷系统的效率，而且可以降低太阳能制冷系统的造价，这对于发挥太阳能制冷系统的优势和其推广运用是及其关键的措施。太阳能具有间断性和不稳定性的特点，所以不论是何种太阳能驱动的制冷系
统，为了保持稳定的制冷工况，辅助热源都是必不可少的。一个好的太阳能制冷系统，不仅必须保证在任何条件下都能达到要求的制冷量，而且要求在任何情况下都能最大限度的利用太阳能。
2.4 太阳能单效、双效、三效溴化锂吸式制冷机的比较
图4清晰地比较了在相同的工况下单效、双效、三效制冷机热源温度和COP 值之间的关系。从图中可以看出，在热源温度为80～100℃时单效式工作在最佳的状态，即使再增加热源的温度，制冷机的COP 值也不会显著地提高。显然热源温度超过100℃时，使用双效式制冷机就可以明显提高COP 值，同理当热源温度达到160℃时，三效式制冷机就可以满足要求。值得注意的是，不管是那个形式的制冷机，他们都存在一个最低的临界热源温度，当热源温度低于这个值时，它们的COP 值就会急剧下降，这也是我们为什么必须在太阳能制冷系统中设置后备热源的原因。
图4 卡诺、单效、双效、三效溴化锂吸收式制冷机热源温
度与COP 之间关系图
虽然双效或三效太阳能制冷剂的COP 值比单效的高，但是其对工作热源的温度要求更高，太阳能集热器必须采用真空管或热管式，这将增加太阳能制冷系统的造价。
3 结论
世界上虽已有太阳能制冷系统投入商业运营，但是距离大规模的应用还有很大的差距，如何降低太阳能制冷系统的造价使之更加广泛地走向商业化应用是当今太阳能制冷领域的主要研究课题。要解决这一课题的关键主要有以下几方面：(1)研究出更加适应于太阳能利用的制冷机组(其主要方向是吸收式制冷和吸附式制冷)。(2)加大对太阳能集热器的研究力度，进一步提高当前（下转第37页）
束条件有关的函数。
建立完能量函数之后，求出状态方程：
i dt
dx x E
i i ??=?? （8） 然后对照
)
(1i j j
j n
j ij i i i i x F V I V w R x dt dx c =++?=∑= （9）
求出ij w 、I j i 、j = 1，2，……n ，即可求出最优解。
3 CHNN 数学模型及效果评价
用能量函数改写目标函数及约束条件：
)]()([1
x h x g C COP
A E v u P
a a i
++=
∑∑=ρ （10）
注意：这里的g u (x)与h v (x)是根于G u (x)和H v (x)重新构造的适合CHNN 模型的惩罚函数。
然后对能量函数求导，得
i
x E
??与式（1）对照，求出ij w 、I j i 、j = 1，2，……n ，即可求出最优
解，亦可运用各种数学软件进行最优化计算。 当然CHNN 模型对溴化锂吸收式制冷机优化
设计还处于研究阶段，其优越性还需要进一步的检验。通过目前的试验结果，运算速率和占用计算机时间上要优于坐标轮换法。
4 结论
（1）运用CHNN 模型可以不受设计变量维数的限制，运算速度加快。
（2）运用CHNN 模型容错性强。当初始数据选取不适当时，不影响获得最优解。
（3）模型建立，人工神经网络电路也就设计出来，最优解就可以解出来。
参考文献
[1] 袁曾任. 人工神经元网络及其应用[M]. 北京：清华大
学出版社，1999.
[2] 张立明. 人工神经网络的模型及其应用[M]. 上海：复旦大学出版社，1993. [3] 丛爽. 面向MATLAB 工具箱的神经网络理论与应用
[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，1998. [4] 戴永庆. 溴化锂吸收式制冷技术及应用[M]. 北京：机
械工业出版社，1996
(上接第34页)
集热器的集热效率和降低其造价。(3)将太阳能制冷
和太阳能供应热水切实合理地整合，真正使高品位
和低品位的太阳能辐射各尽其用，达到系统全年运
行。
参考文献
[1] 姜守忠. 制冷原理与设备[M]. 北京 高等教育出版社，
2005
[2] 罗运俊. 太阳能利用技术[M]. 北京 化学工业出版社. 2005 [3] 万忠民. 一种新的太阳能吸收式制冷系统中的蓄能技术[J]. 华中科技大学学报. 2002，7 [4] 谢应明. 吸收式太阳能空调技术的新进展与新构想[J].建筑热能通风空调. 2003，4 [5] 李戬洪. 我国首座大型太阳能空调系统[J]. 制冷学报.
1999，2
溴化锂吸收式制冷机的工作原理是: 冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器,滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在再生器内,外部高温水加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽,进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。该系统由两组再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵及热回收器组成，并且依靠热源水、冷水的串联将这两组系统有机地结合在一起，通过对高温侧、低温侧溶液循环量和制冷量的最佳分配，实现温度、压力、浓度等参数在两个循环之间的优化配置,并且最大限度的利用热源水的热量,使热水温度可降到66℃.以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂,溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水,多用于空调系统。 溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时,可以认为仅产生水蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66%，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。 工作原理与循环 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. 图1 吸收制冷的原理
溴化锂吸收式制冷机的工作原理是： https://www.doczj.com/doc/a14449919.html,/showProduct.asp?f_id=737 冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在再生器内，外部高温水加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽，进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。该系统由两组再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵及热回收器组成，并且依靠热源水、冷水的串联将这两组系统有机地结合在一起，通过对高温侧、低温侧溶液循环量和制冷量的最佳分配，实现温度、压力、浓度等参数在两个循环之间的优化配置，并且最大限度的利用热源水的热量，使热水温度可降到66℃。以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于空调系统。 溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。 工作原理与循环 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。 图1 吸收制冷的原理
第七章 吸收式制冷 吸收式制冷是液体气化制冷的另一种形式，它和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低温低压下气化以达到制冷目的的。所不同的是：蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移，而吸收式制冷则依靠消耗热能来完成这种非自发过程。 第一节 吸收式制冷的基本原理 一、基本原理 对于吸收剂循环而言，可以将吸收器、发生器和溶液泵看作是一个“热力压缩机”，吸收器相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的压出侧。吸收剂可视为将已产生制冷效应的制冷剂蒸气从循环的低压侧输送到高压侧的运载液体。 二、吸收式制冷机的热力系数 蒸气压缩式制冷机用制冷系数ε评价其经济性，由于吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，故常以“热力系数”作为其经济性评价指标。热力系数ζ是吸收式制冷机所获得的制冷量0φ与消耗的热量g φ之比。 g φζφ= (7-1) 图7-1 吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 （a ）蒸气压缩式制冷循环 （b ）吸收式制冷循环 (b ) (a )
0g a k e P φφφφφ++=+= (7-2) 00g e S S S S ?=?+?+?≥ (7-3) 0g e g e S T T T φφφ?=- - + ≥ (7-4) g e e g g T T T T P T T φφ--≥- (7-5) ) () (000T T T T T T e g e g g --≤ =φφζ (7-6) 最大热力系数ζmax 为 c c 0 max εηζ=--= T T T T T T e g e g (7-6a) 热力系数ζ与最大热力系数ζmax 之比称为热力完善度ηa ，即 max a ζηζ= (7-7) 第二节 二元溶液的特性 一、二元溶液的基本特性 B A v v V )1(1ξξ-+= (7-8) 两种液体混合前的比焓 k 蒸发器冷媒 环境 发生器热媒 图7-2 吸收式制冷系统与外界 的能量交换 图7-3 可逆吸收式制冷循环
溴化锂吸收式制冷原理 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于空调系统。 溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。 溴化锂吸收式制冷原理同蒸汽压缩式制冷原理有相同之处，都是利用液态制冷剂在低温、低压条件下，蒸发、气化吸收载冷剂(冷水)的热负荷，产生制冷效应。所不同的是，溴化锂吸收式制冷是利用“溴化 锂一水”组成的二元溶液为工质对，完成制冷循环的。 在溴化锂吸收式制冷机内循环的二元工质对中，水是制冷剂。在真空(绝对压力：870Pa)状态下蒸发，具有较低的蒸发温度(5℃)，从而吸收载冷剂热负荷，使之温度降低，源源不断地输出低温冷水。 工质对中溴化锂水溶液则是吸收剂，可在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。制冷剂在二元溶液工质对中，不断地被吸收或释放出来。吸收与释放周而复始，不断循环，因此，蒸发制冷循环也连续不断。制冷过程所需的热能可为蒸汽，也可利用废热，废汽，以及地下热水(75'C以上)。在燃油或天然气充足的地方，还可采用直燃型溴化锂吸收式制冷机制取低温水。这 些特征充分表现出溴化锂吸收式制冷机良好的经济性能，促进了溴化锂吸收式制冷机的发展。 因为溴化锂吸收式制冷机的制冷剂是水，制冷温度只能在o℃以上，一般不低于5℃，故溴化锂吸收式制冷机多用于空气调节工程作低温冷源，特别适用于大、中型空调工程中使用。溴化锂吸收式制冷机在某些生产工艺中也可用作低温冷却水。 第一节吸收式制冷的基本原理 一、吸收式制冷机基本工作原理 从热力学原理知道，任何液体工质在由液态向气态转化过程必然向周围吸收热量。在汽化时会吸收汽化热。水在一定压力下汽化，而又必然是相应的温度。而且汽化压力愈低，汽化温度也愈低。如一个大气压下水的汽化温度为100~C，而在o．05大气压时汽化温度为33℃等。如果我们能创造一个 压力很低的条件，让水在这个压力条件下汽化吸热，就可以得到相应的低温。 一定温度和浓度的溴化锂溶液的饱和压力比同温度的水的饱和蒸汽压力低得多。由于溴化锂溶液和水之间存在蒸汽压力差，溴化锂溶液即吸收水的蒸汽，使水的蒸汽压力降低，水则进一步蒸发并吸收热量，而使本身的温度降低到对应的较低蒸汽压力的蒸发温度，从而实现制冷。 蒸汽压缩式制冷机的工作循环由压缩、冷凝、节流、蒸发四个基本过程组成。吸收式制冷机的基本工作过程实际上也是这四个过程，不过在压缩过程中，蒸汽不是利用压缩机的机械压缩，而是使用另一种方法完成的。如图2—1所示，由蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽先进人吸收器，成在吸收器中用一种液态吸收剂来吸收，以维持蒸发器内的低压，在吸收的过程中要放出大量的溶解热。热量由管内冷却水或其他冷却介质带走，然后用溶液泵将这一由吸收剂与制冷剂混合而成的溶液送人发生器。溶液在发
溴化锂吸收式制冷机工作原理、特点及相关产品参数 溴化锂吸收式制冷机工作原理、特点及相关产品参数 溴化锂吸收式制冷机工作原理:溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。 溴化锂吸收式制冷机的特点 一、优点 （一）以热能为动力，电能耗用较少，且对热源要求不高。能利用各种低势热能和废汽、废热，如高于20kPa（0.2kgf／cm2）表压饱和蒸汽、高干75℃的热水以及地热、太阳能等，有利于热源的综合利 用。具有很好的节电、节能效果，经济性好。 （二）整个机组除功率很小的屏蔽泵外，没有其他运动部件，振动小、噪声低、运行比较安静。 （三）以溴化锂溶液为工质，机器在真空状态下运转，无臭、无毒、无爆炸危险、安全可靠、 无公害、有利于满足环境保护的要求。 （四）冷量调节范围宽。随着外界负荷变化，机组可在10％～100％的范围内进行冷量的无级调 节。即使低负荷运行，热效率几乎不下降，性能稳定，能很好适应负荷变化的要求。 （五）对外界条件变化的适应性强。如标准外界条件为：蒸汽压力5.88 X 105Pa（6kgf／cm2）表压，冷却水进口温度32℃，冷媒水出口温度10℃的蒸汽双效机，实际运行表明，能在蒸汽压力（1．96～7．84） X 105Pa（2.0～8.0kgf／cm2）表压，冷却水进口温度25～40℃，冷媒水出口温度5～15C的宽阔 范围内稳定运转。 （六）安装简便，对安装基础要求低。机器运转时振动小，无需特殊基础，只考虑静负荷即可。 可安装在室内、室外、底层、楼层或屋顶。安装时只需作一般校平，按要求连接汽、水、电即可。 （七）制造简单，操作、维修保养方便。机组中除屏蔽泵、真空泵和真空间等附属设备外，几乎都是换热设备，制造比较容易。由于机组性能稳定，对外界条件变化适应性强，因而操作比较简单。机 组的维修保养工作，主要在于保持其气密性。 二、缺点 （一）在有空气的情况下，溴化锂溶液对普通碳钢具有强烈的腐蚀性。这不仅影响机组的寿命， 而且影响机组的性能和正常运转。
直燃型溴化锂吸收式冷热水机组 (l)直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的组成。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组和蒸气型溴冷机一样，也是由各种换热器组成，包括:高压发生器，低压发生器，冷凝器.蒸发器，吸收器.高、低温热交换器和热水器。 (2)直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的工作原理。直燃型机组依靠燃油和燃气直接燃烧发热作为热源，省去了锅炉等设备，能够提供冷水和热水，是溴化锂吸收式制冷机的一种新型产品，近几年来发展很快，广泛地用于宾馆、会堂、商场、体育场馆、办公大楼、影剧院等无余热、废热可利用的中央空调系统。如图2一9 所示为直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的流程图。 其内部结构和双效溴化锂吸收式制冷机有相似之处。主要区别是高压发生器是单独设置，内部装有燃烧器，直接用火焰加热稀溶液。其机组是冷热水机组，其上有切换阀门，用来改变机组的工作状态，实现提供冷热水的目的。其主体为双筒型，上部为冷凝器和低压发生器组合筒体.下部为蒸发器和吸收器组合筒体，另外设有高温热交换器、低温热交换器和预热器，同样也设有发生器泵、吸收器泵和蒸发器泵。 图2一9中(a)为夏季空调提供冷媒水的制冷循环。SA、B、C阀门关闭，吸收器底部的稀溶液经发生器泵加压后经低温、高温热交换器进放高压发生器，在高压发生器5中，燃烧器燃烧燃料加热稀溶液，产生冷剂水蒸气;蒸气进人低压发生器4。加热来自低温热交换器8中的稀溶液，蒸气凝结成冷剂水进入冷凝器，同时，发生的冷剂水蒸气经挡水板进人冷凝器3;冷凝器中，蒸气凝结成液体冷剂水积聚在水盘中。高压的冷剂水经U形管降压后进入蒸发器l的液囊中，由蒸发器泵加压后在蒸发器中喷淋，在汽化过程中吸收冷媒水的热量而使之降温.冷媒水被冷却。蒸发产生的低温冷剂蒸气在吸收器2中被浓溶液吸收，浓溶液稀释成稀溶液。吸收器底部的稀溶液被发生器泵加压再被送人高压发生器。上述过程循环不断。冷却水先进入吸收器带走吸收 热，再进人冷凝器带走高温冷剂水蒸气的冷凝热。 图2一9中(b)为冬季空调提供热水的采暖循环。八、B、C阀门开启，不通冷却水。高压发生器产生的高温冷剂水蒸气直接进入蒸发器，加热蒸发器内流经传热管的热水，达到提供热水的目的。凝结的冷剂水通过阀门流到吸收器底部;高压发生器中浓缩的浓溶液直接进人吸收器.在其中浓溶液与冷剂水混合成稀溶液。机组进行采暖循环运行时，低压发生器、冷凝器、吸收器均不工作。 这种冷热水机组采用一套冷媒水管路系统，夏季供冷，冬季采暖，一机两用，使得整个中央空调的设备和系统大为简化，可减少初投资，特别适用于用电紧张、燃料价格合理的地区。 2.3.1.6热水型溴化锂吸收式冷水机组 (l)热水型溴化锂吸收式冷水机组的特点和组成。热水型溴化锂吸收式冷水机组是以工作热水为热源，利用吸收式制冷原理，制取低温冷水的制冷机组。热水溴冷机除具有耗电少、无环境污染、运行范围宽、振动小、噪声低等一般溴化禅冷水机的特点外.还具有下列显着的特点:可利用余热、废热、地热能及太阳能低品位热能，节能效果极大，因而运行费用大为降低;热水采暖比蒸气采暖其有明显的优越性，热水型溴化锂冷水机与之配套可使其优越性得到进一步发挥，且可提高设备的利用效率;可减少废热排放对环境造成的热污染.为能源的综合利用创造条件;当采用低温热源时，由于不像压力能转换为动能时会产生较大的能量转换损失，故即使在温度小幅下降及输出功率较小的情况下，其效率不仅不降低反而会增加:冷最调节简单方便.变工况范围大，可利用20℃左右的海水或河水作为冷却水，除可作为房间空调降温和工艺过程降温外，还可以作为船 用空调。
溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。 为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。 从吸收器出来的溴化锂稀溶液，由溶液泵(即发生器泵)，升压经溶液热交换器，被发生器出来的高温浓溶液加热温度提高后，进入发生器。在发生器中受到传热管内热源蒸汽加热，溶液温度提高直至沸腾，溶液中的水份逐渐蒸发出来，而溶液浓度不断增大。 单效溴化锂吸收式制冷机的热源蒸汽压力一般为0.098MPa(表压)。发生器中蒸发出来的冷剂水蒸气向上经挡液板进入冷凝器，挡液板起汽液分离作用，防止液滴随蒸汽进入冷凝器。冷凝器的传热管内通入冷却水，所以管外冷剂水蒸气被冷却水冷却，冷凝成水，此即冷剂水。 积聚在冷凝器下部的冷剂水经节流后流入蒸发器内，因为冷凝器中的压力比蒸发器中的压力要高。如：当冷凝器温度为45℃时，冷凝压力为9580Pa(71.9mmHg)；蒸发温度为5℃时，蒸发压力872Pa(6.45mmHg)。 U 冷剂水进入蒸发器后，由于压力降低首先闪蒸出部分冷剂水蒸气。因蒸发器为喷淋式热交换器，喷淋量要比蒸发量大许多倍，故大部分冷剂水是聚集在蒸发器的水盘内的，然后由冷剂水泵升压后送入蒸发器的喷淋管中，经喷嘴喷淋到管簇外表面上，在吸取了流过管内的冷媒水的热量后，蒸发成低压的冷剂水蒸气。由于蒸发器内压力较低，故可以得到生产工艺过程或空调系统所需要的低温冷媒水，达到制冷的目的。例如蒸发器压力为872Pa时，冷剂水的蒸发温度为5℃，这时可以得到7℃的冷媒水。 蒸发出来的冷剂蒸汽经挡液板将其夹杂的液滴分离后进入吸收器，被由吸收器泵送来并均匀喷淋在吸收管簇外表的中间溶液所吸收，溶液重新变稀。中间溶液是由来自溶液热交换器放热降温后的浓溶液和吸收器液囊中的稀溶液混合得到的。为保证吸收过程的不断进行，需将吸收过程所放出的热量由传热管内的冷却水及时带走。中间溶液吸收了一定量的水蒸气后成为稀溶液，聚集在吸收器 由上述循环工作过程可见，吸收式制冷机与压缩式制冷机在获取冷量的原理上是相同的，都是利用高压液体制冷剂经节流阀(或U型管)节流降压后，在低压下蒸发来制取冷量，它们都有起同样作用的冷凝、蒸发和节流装置。而主要区别在于由低压冷剂蒸汽如何变成高压蒸汽所采用的方法不同，压缩式制冷机是通过原动机驱动压缩机来实现的，而吸收式制冷机是通过吸收器，溶液泵和发生器等设备来实现的。 从吸收器出来的稀溶液温度较低，而稀溶液温度越低，则在发生器中需要更多热量。自发生器出来的浓溶液温度较高，而浓溶液温度越高，在吸收器中则要求更多的冷却水量。因此设置溶液
合肥通用职业技术学院毕业设计论文 题目：吸收式制冷机的现状与发展 系别：机械工程系 专业：制冷与冷藏技术 学制：三年制 姓名： 学号： 指导教师：管梦瑶 二O一五年四月五日
摘要 简单回顾了吸收式制冷技术的发展背景；较详细地介绍了国内外吸收式制冷技术的研究热点，主要包括对新工质对、吸收循环、传热与传质、智能化控制方式等几方面的研究。目前，溴化锂吸收式机组已经被广泛地应用于空调系统，本文对其在国内外的应用现状进行了详细介绍，主要包括热电冷联产、直燃型吸收式冷热水机组、蒸汽型吸收式冷水机组、热水型吸收式冷水机组、太阳能吸收式机组等。最后对吸收式制冷技术的前景进行了展望。 关键词：吸收式制冷技术；溴化锂；节约能源；保护环境
目录 前言 (5) 第1章吸收式制冷技术的主要种类 (6) 1.1氨水吸收式制冷机 (6) 1.2溴化锂吸收式制冷机 (7) 第2章吸收式制冷技术的研究 (9) 2.1 新工质对的研究 (9) 2.2 吸收循环的研究 (9) 2.3 传热与传质的研究 (10) 2.4 智能化控制方式的研究 (11) 第3章吸收式制冷技术的应用 (12) 3.1 热电冷联产 (12) 3.2直燃型吸收式冷热水机组 (13) 3.3蒸汽型吸收式冷水机组 (13) 3.4 热水型吸收式冷水机组 (13) 3.5太阳能吸收式机组 (13) 结语 (15) 参考文献 (16)
前言 能源与环境是现代经济与技术发展的基础与推动力。吸收式技术也是在能源与环境问题日益突出的情况下得以迅速发展。吸收式制冷机组，因为能够利用廉价能源和低品位热能解决电力供应不足、不含 CFC类对臭氧层有破坏的物质，而得到广泛的推广应用。 1973 年的中东石油危机，推动了能源利用技术的发展，使利用低品位热能的吸收式热泵技术、热电冷联产技术等吸收式冷热源设备的研究，进入了实用化的开发阶段。1987 年蒙特利尔协议签订后，由于吸收式制冷技术可采用对环境无破坏作用的天然制冷剂，它作为一种现实可行的替代制冷技术得到了进一步的发展。氨-水工质对也随之得到了科学界的重新认识和推广应用。在 20 世纪 90 年代，随着吸收式制冷机性能的显著提高，直燃型多效溴化锂吸收式制冷机、高效氨-水GAX 循环吸收式制冷机，以及小型氨-水吸收式制冷机进入了商业化开发阶段。各种吸收式机组在余热利用、总能系统和区域集中供热（冷）方面得到了进一步推广应用。
溴化锂吸收式机组介绍 一、制冷基础知识 电制冷与溴化锂吸收式制冷的不同 二、溴化锂吸收式制冷机的特点 在当前制冷、空调设备突飞猛进的发展过程中，溴化锂吸收式制冷机组。以其显著的优点，成为发展速度最快的一种主机设备。它具备以下的几种优缺点。 1、优点 1）耗电量小。用热能作为动力，只需极小的电能就能正常工作。
2）对大气无污染，符合环保要求。制冷工质为溴化锂溶液，制冷机在真空状态下运行，无臭、无毒、无爆炸危险、不破坏大气层，安全可靠。 3）噪音低、振动小、运行平稳。整个制冷机除屏蔽泵外，没有别的运动部件，特别适合用于医院、写字楼、宾馆等场所。 4）调节范围宽。在外界条件发生变化时，可在10%-100%范围内进行冷量的无级调节。 5）机组安装要求低。因机组运行时振动极小，故不需要特殊的基础，可安装在中间楼层或屋顶，也可安装在室外。 6）维护保养方便。由于机组主要由换热器组成，维护保养的主要工作就是维持机组内的真空度。 7）直燃机可实现一机多用。更加适合城市对烟气排放的要求 2、缺点 1）腐蚀性强。在有空气的情况下，溴化锂溶液对金属具有较强的腐蚀性。这不仅影响机组的寿命，而且直接影响机组的性能和正常运行。 2）冷却水耗量大。由于溴化锂溶液吸收冷剂蒸汽是放热过程，冷剂蒸汽的冷凝和吸收都需要冷却，因此冷却负荷较大。 3）体积较大。溴冷机基本上是由多个换热器组成，所以占据空间较多。 4）不能制取低温。由于用水做制冷剂，不能制取0℃以下的低温。 三、溴化锂吸收式机组工作原理 3.1溴冷机组型式 溴化锂吸收式制冷按使用能源可分为： 1、蒸汽型使用蒸汽作为能源。根据做工蒸汽品味高低，还可以分为：单效和双效； 单效的工作压力范围为0.03~0.15MPa（表压） 双效的工作压力范围为0.4MPa，0.6MPa,0.8MPa（表压） 2、直燃型一般以油、气等可燃物质为燃料或空气源热泵。不仅夏天能制冷，而且冬天可以供热及提供生活用卫生热水。 3、热水型使用热水为热源的溴化锂机组。通常以工业余热、废热、地热
直燃型溴化锂吸收式冷热水机组 (l) 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的组成。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组和蒸气型溴冷机一样，也是由各种换热器组成，包括: 高压发生器，低压发生器，冷凝器.蒸发器，吸收器. 高、低温热交换器和热水器。 (2) 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的工作原理。直燃型机组依靠燃油和燃气直接燃烧发热作为热源，省去了锅炉等设备，能够提供冷水和热水，是溴化锂吸收式制冷机的一种新型产品，近几年来发展很快，广泛地用于宾馆、会堂、商场、体育场馆、办公大楼、影剧院等无余热、废热可利用的中央空调系统。如图2 一9 所示为直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的流程图。 其内部结构和双效溴化锂吸收式制冷机有相似之处。主要区别是高压发生器是单独设置，内部装有燃烧器，直接用火焰加热稀溶液。其机组是冷热水机组，其上有切换阀门，用来改变机组的工作状态，实现提供冷热水的目的。其主体为双筒型，上部为冷凝器和低压发生器组合筒体. 下部为蒸发器和吸收器组合筒体，另外设有高温热交换器、低温热交换器和预热器，同样也设有发生器泵、吸收器泵和蒸发器泵。 图2 一9中(a)为夏季空调提供冷媒水的制冷循环。SA、B、C阀门关闭，吸收器底部的稀溶液 经发生器泵加压后经低温、高温热交换器进放高压发生器，在高压发生器 5 中，燃烧器燃烧燃料加热稀溶液，产生冷剂水蒸气;蒸气进人低压发生器4。加热来自低温热交换器8 中的稀溶液，蒸气凝结成冷剂水进入冷凝器，同时，发生的冷剂水蒸气经挡水板进人冷凝器3; 冷凝器中，蒸气凝结成液体冷剂水积聚在水盘中。高压的冷剂水经U形管降压后进入蒸发器I的液囊中，由蒸发器 泵加压后在蒸发器中喷淋，在汽化过程中吸收冷媒水的热量而使之降温.冷媒水被冷却。蒸发产生 的低温冷剂蒸气在吸收器 2 中被浓溶液吸收，浓溶液稀释成稀溶液。吸收器底部的稀溶液被发生器泵加压再被送人高压发生器。上述过程循环不断。冷却水先进入吸收器带走吸收热，再进人冷凝器带走高温冷剂水蒸气的冷凝热。 图2 一9中(b)为冬季空调提供热水的采暖循环。八、B、C阀门开启，不通冷却水。高压发生器 产生的高温冷剂水蒸气直接进入蒸发器，加热蒸发器内流经传热管的热水，达到提供热水的目的。凝结的冷剂水通过阀门流到吸收器底部; 高压发生器中浓缩的浓溶液直接进人吸收器.在其中浓溶液与冷剂水混合成稀溶液。机组进行采暖循环运行时，低压发生器、冷凝器、吸收器均不工作。 这种冷热水机组采用一套冷媒水管路系统，夏季供冷，冬季采暖，一机两用，使得整个中央空调的设备和系统大为简化，可减少初投资，特别适用于用电紧张、燃料价格合理的地区。 2.3.1.6 热水型溴化锂吸收式冷水机组 (I) 热水型溴化锂吸收式冷水机组的特点和组成。热水型溴化锂吸收式冷水机组是以工作热水为热源，利用吸收式制冷原理，制取低温冷水的制冷机组。热水溴冷机除具有耗电少、无环境污染、运行范围宽、振动小、噪声低等一般溴化禅冷水机的特点外.还具有下列显著的特点: 可利用余热、 废热、地热能及太阳能低品位热能，节能效果极大，因而运行费用大为降低; 热水采暖比蒸气采暖其有明显的优越性，热水型溴化锂冷水机与之配套可使其优越性得到进一步发挥，且可提高设备的利用效率;可减少废热排放对环境造成的热污染.为能源的综合利用创造条件;当采用低温热源时，由于不像压力能转换为动能时会产生较大的能量转换损失，故即使在温度小幅下降及输出功率较小的情况下，其效率不仅不降低反而会增加：冷最调节简单方便.变工况范围大，可利用20 C 左右的海水或河水作为冷却水，除可作
吸收式制冷机在氮肥行业节能降耗方面的应用 1 氮肥行业能耗现状 中国是世界上最大的化肥生产和消费国，到2004年年底，我国合成氨年产能达到42220kt，但吨氨能耗却与国际先进水平相差了600～700kg标煤。国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的40％，单位能耗比国际先进水平高31.2％。 2005年，国家发改委颁布的《国家节能中长期规划》，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。根据规划要求，未来15年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源；另一方面将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用，将大型合成氨单位能耗由目前的1372 kg标准煤/t降低到1000kt标准煤/t。到2010年，合成氨行业节能目标是：能源利用效率由目前的42％提高到45.5％，实现节能5700～5850kt标煤，减少排放二氧化碳13770～14130kt。因此，进一步加快合成氨装置的节能改造，已成为众多大化肥生产企业节能降耗的必经之路。 2 吸收式制冷机在氮肥行业节能降耗方面的可行性 余热是在一定生产工艺条件下，系统中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热，冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等。 合成氨及尿素合成过程都是放热反应，都会生产大量的废(余)热，目前行业内已采用余热锅炉，热交换器热回收等方式利用了部分高温废热源。而部分低温热源由于品位较低没有有效利用。 合成氨和尿素生产过程中，氨分离、半水煤气降温、碳丙液冷却等工艺都需要大量低温冷水，有些企业采用氨压缩制冷机或冰机提供冷水，消耗了大量的电能，增加了企业生产成本，而如果不采用冰机提供冷水，生产效率低，尤其在夏季会严重影响产能，同样也造成生产能耗高，生产成本高。 而溴化锂吸收式制冷机可以利用低品位的热能，通过机组制取5℃以上的低温冷水。将溴化锂吸收式制冷机车合成氨和尿素生产工艺中使用，一方面可以充分利用生产过程的大量废热，另一方面则可以提供生产工艺需要的冷水，减少冰机电耗，提高产量。因此在氮肥行业利用溴化锂吸收式制冷机进行节能降耗是完全可行的。 3 吸收式制冷机在氮肥行业节能降耗中的应用 由于溴化锂吸收式制冷可利用废热制取低温冷水，国内部分企业已在实际生产工艺中进行了应用。 3.1 河南心连心化工有限公司利用热水两段型吸收式制冷机进行节能降耗
溴化锂吸收式制冷机特点及相关比较 溴化锂吸收式制冷机工作原理:溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。 溴化锂吸收式制冷机的特点 一、优点 （一）以热能为动力，电能耗用较少，且对热源要求不高。能利用各种低势热能和废汽、废热，如高于20kPa（0.2kgf／cm2）表压饱和蒸汽、高干75℃的热水以及地热、太阳能等，有利于热源的综合利用。具有很好的节电、节能效果，经济性好。 （二）整个机组除功率很小的屏蔽泵外，没有其他运动部件，振动小、噪声低、运行比较安静。 （三）以溴化锂溶液为工质，机器在真空状态下运转，无臭、无毒、无爆炸危险、安全可靠、无公害、有利于满足环境保护的要求。 （四）冷量调节范围宽。随着外界负荷变化，机组可在10％～100％的范围内进行冷量的无级调节。即使低负荷运行，热效率几乎不下降，性能稳定，能很好适应负荷变化的要求。 （五）对外界条件变化的适应性强。如标准外界条件为：蒸汽压力 5.88 X 105Pa（6kgf／cm2）表压，冷却水进口温度32℃，冷媒水出口温度10℃的蒸汽双效机，实际运行表明，能在蒸汽压力（1．96～7．84）X 105Pa（2.0～8.0kgf ／cm2）表压，冷却水进口温度25～40℃，冷媒水出口温度5～15℃的宽阔范围内稳定运转。
工作原理与循环 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。 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。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。 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。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。 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。
一、国外溴化锂制冷机的发展过程 美国是溴化锂制冷机的创始国，目前日本、前苏联等国的溴冷机也都有较大的发展。１、美国开利公司于1945年试制出第一台制冷量为523KW（45×104kcal/h）的单效溴冷机，开创了利用溴化锂水溶液为工质对做为吸收剂的吸收式制冷新领域。美国不仅创造了单效溴冷机，而且在世界上又率先研制出了双效溴冷机。现已研制出了直燃型、热水型和太阳能型等新型溴冷机。同时还研制了冷温水机组和吸收式热泵等新机组。２、日本一家汽车公司于1959年研制出制冷量为689KW（60×104kcal/h）的单效溴冷机，1962年茬原制造所又研制出双效溴冷机。日本溴冷机无论在生产数量、性能指标、应用范围和新技术、新产品研制等方面，均超过了美国，成为世界上溴冷机研究与生产领先的国家。特别是燃气两效温水机组的产量很大，约占世界上溴冷机生产总台数的 2/3；目前已致力于第三种吸收式热泵和溴化锂热电并供机组的研制工作。 3、前苏联奔萨化工厂于1965年研制出2908KW（250×104kcal/h）溴冷机。目前溴冷机的应用范围已从化纤厂扩展到其它纺织厂、橡胶厂酿酒厂、化工厂、冶金厂和核电站。 二、中国溴化锂制冷机的发展过程 我国研制溴冷机起步于60年代初期，至今已有四十多年，其发展过程大体分为四个阶段： 1、研制阶段60年代初船舶总公司704所（原六机部704所）、一机部通用机械研究所与高等院校以及设备制造厂通力合作，试制了两台样机。1966年上海第一冷冻机厂试制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全钢结构的单效溴冷机，安装于上海国棉
十二厂。60年代末期，许多单位都着手研制单效溴冷机，这一研制工作持续到了70年代初期。 2、单效机生产应用阶段70年代初先后有上海、青岛、天津、北京和长沙等地的棉纺厂为了适应生产的需要，各自设计与制造了单效溴冷机。继而更多地区也都自行设计制造单效溴冷机，尤以上海、天津两地更为突出。以天津为例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300×104kcal/h）大型溴冷机七台，总制冷能力达到24360KW （2100×104kcal/h）。单效溴冷机在这一时期虽然有了较大发展，但仍有许多问题尚待解决，如严重的腐蚀、冷量的衰减和机器的寿命等，限制了溴冷机的进一步发展。 3、双效机生产应用阶段80年代初期开始研制双效溴冷机，并于1982年由开封通用机械厂生产出1744KW（150×104kcal/h）双效溴冷机组。双效机组的热力系数可提高到1.1以上，而单效机组一般为0.6～0.7，双效机组的蒸汽单耗比单效机减少约1/2，冷却水量减少约1/3，是值得提倡的节能型制冷机组。86年我厂研制出省内首台双效溴冷机1160KW（100×104kcal/h）并首家通过省级鉴定。 4、多种新型机研制应用阶段80年代末期国家计委提出，凡有蒸汽等热源的地区要发展溴冷机；1991年我国在世界禁用氟里昂（CFC）生产与使用的“蒙特利尔议定书”上签了字，这对进一步发展溴冷机创造了良好条件。大专院校、科研院所和制造厂家共同协力，一方面在加紧改进与提高双效溴冷机的加工技术和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多种溴冷机。现已推出的和正在研制的有热水型、直燃型、低压型、降膜式溴冷机和吸收式热泵等。
溴化锂吸收式制冷机的工作原理是： 令狐采学 冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在再生器内，外部高温水加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽，进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。该系统由两组再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵及热回收器组成，并且依靠热源水、冷水的串联将这两组系统有机地结合在一起，通过对高温侧、低温侧溶液循环量和制冷量的最佳分配，实现温度、压力、浓度等参数在两个循环之间的优化配置，并且最大限度的利用热源水的热量，使热水温度可降到66℃。以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。 溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于空调系统。 溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水
蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。 工作原理与循环 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。 图1 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
溴化锂机组的制冷原理 工作原理与循环 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。 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。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。 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。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。 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
1.1.4.4.2 氨吸收式制冷循环 系统中的压力和温度 吸收式制冷系统也被分为高压侧和低压侧两部分。蒸发器和吸收器属于低压侧。蒸发器内的压力由所希望的蒸发温度确定，该温度必须稍低于被冷却介质的温度；吸收器内压力稍低于蒸发压力，一方面是因为在它们之间存在着管道等的流动阻力，另一方面也是溶液吸收蒸气所必须具有的推动力。冷凝器和发生器属于高压侧，冷凝器内的压力是根据冷凝温度而定的，该温度必须稍高于冷却介质的温度；发生器内的压力由于要克服管道阻力等的影响而应稍高于冷凝器的压力。在进行下面的讨论时将忽略这些压差，然而在实际情况下，这种压差（尤其是蒸发器和吸收器之间的压差）必须加以考虑，特别是在低温装置中，蒸发器和吸收器之间的较小压差就能引起浓度的较大差别。 由于冷凝器和吸收器是用相同的介质（通常为水）来冷却的，如果冷却水平行地通过吸收器和冷凝器，它们的温度可近似地认为是一致的；如果冷却水选通过吸收器，再通过冷凝器时，冷凝器内的温度将高于吸收器内的温度。发生器内溶液的温度取决于加热介质的温度，该温度稍低于加热介质温度。 单级氨水吸收式制冷机的循环过程 在氨水吸收式制冷机中，由于氨和水在相同压力下的气化温度比较接近（例如在一个标准大气压力，氨与水的沸点分别为 －33.4℃和100℃，两者仅相差133.4℃），因而对氨水溶液加热时，产生的蒸气中也含有较多的水分。氨蒸气浓度的高低直接影响到整个装置的经济性和设备的使用寿命。为了提高氨蒸气的浓度，必须进行精馏。精馏原理已在前面"吸收式制冷机的溶液热力学基础"章节中作了介绍。实际上，精馏程是在精馏塔设备内进行的。精馏塔进料口以下发生热、质交换的区域叫提馏段，进料口以上发生热、质交换的区域叫精馏段。精馏塔还有一个发生器（又称再沸器）和回流冷凝器，前者用来加热氨水浓溶液，产生氨和水蒸气，供进一步精馏用；后者用来产生回流液，也供精馏过程使用。 图1为单级氨水吸收式制冷机的流程图 浓度为 的浓溶液（点1a）进入精馏塔，在精馏塔内的发生器中被加 热，吸收热量 后，部分溶液蒸发，产生的蒸气经过提馏段，得到浓度为 的氨蒸气(1+R)kg，随后经过精馏段和回流冷凝器，使上升的蒸气得到进一步的精 馏和分凝，浓度提高到 (点5'' )，由塔顶排出，排出的蒸气质量为1kg。回 流冷凝器中，因冷凝Rkg回流液所放出的热量 被冷却水排走。在发生器底部 得到浓度为 的稀溶液(f-1)kg，用点2表示。