1、 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 溴化锂吸收式制冷机的热工计算一般是根据已知条件(空气调节工程或生产工工艺对制冷量的要求/冷冻水温度/冷却水温度/加热介质的温度或压力等),合理选择某些设计参数 (传热温差 /放汽范围等),从而进行各热交换设备的传热负荷和传热面积等的设计计算。 一 热力计算 1.已知参数 (1) 根据空调工程生产工艺要求的制冷量 和冷媒水进,出蒸发器的温度 。0Q21,lt (2) 冷却水温度 ：根据当地自然条件决定。1wt (3) 工作蒸汽压力 ：一般选取 0.1MP (表压)的工作蒸汽。hpa 2设计参数的选定 （1）冷却水一般先进入吸收器，出吸收器的冷却水再进入冷凝器。冷却
2、水总的温升一般取 79考虑到 吸收器的热负荷比冷凝器大，因此，冷却水通过吸收器的温升要比通过冷凝器的温升高些。 冷却水出吸收器的温度 : = （） (1) 2wt1wt1 冷却水出冷凝器的温度 : = + （） (2)322 (2)冷凝温度 :一般比冷却水出冷凝器的温度高 35 即kt = +(35) （） （3）kt3w (3)冷凝压力 :根据 从水蒸气表查得相应的饱和压力。kpt (4)蒸发温度 :一般比冷水出蒸发器的温度低 24,即0t = -(24) （） (4)t2l (5) 蒸发压力 :根据 从水蒸气表查得相应的饱和压力。0pt (6)稀溶液出吸收器的温度 :一般比冷却水出吸收器的
3、温度高 35,即2t = + (35) （） (5)2tw (7)吸收器压力 :因冷剂水蒸气流经挡水板时的阻力损失，吸收器压力小于蒸发压力，压降 的大小和挡水板的结构和汽流速度有关，一般取 =（0.130.67）ap 0p 0p12 （0.10.5mmHg ）,即a = - = -（0.130.67） ( ) (6)ap00p12ap (8)稀溶液浓度 :根据 和 ,从 h- 图中查得。a2t (9)浓溶液浓度 :一般放汽范围( - )为 0.030.06。rra = +(0.030.06) (7)ra (10)溶液出发生器的温度 :根据 和 ,从 h- 图中查得。4trkp (11)溶液出热
4、交换器的温度 、 浓溶液出热交换器的温度 应比 所对应的结晶温度高 10以上,以防止在热交换器出口处产生结晶通常按下式计算:7t8 8tr = +（1525） （） （8）8t2 稀溶液出热交换器的温度 可由 和 从 h- 图中查得, 可根据热交换器的热平衡式确定。7ta7h7h ( - )= （ - ）mfq2)(mdfq48 令 a= ，可以得到，mdf = （ - ）+ (kJ/kg) （9）7ha148h2 (12)吸收器喷淋溶液的的浓度 和焓值 ：可分别由下列公式求得：99h = (10)91 )(afr = (kJ/kg) (11)9h)(82fh 可由 和 从 h- 图查得。9t
5、9 3设备热负计算 在 h- 图上确定了制冷循环中有关状态点的参数值后，就可以通过热平衡式计算出各热交换设备的热负荷。 （1） 发生器的单位热负荷 hq 如图 1 所示,根据发生器得到的热量平衡式,即 +a =(a-1) +hq743 可得发生器的单位热负荷为 = +(a-1) - a (kJ/kg) （12）hq347h (2)冷凝器的单位热负荷 k 从图 2 可知,冷凝器的单位热负荷为 = - (kJ/kg) (13)kq3h (3)蒸发器的单位热 负荷 0q 蒸发器的热平衡关 系如图 3 蒸发器的单位热负荷 ,即时 1kg 冷剂水蒸气汽化时产生的制冷量0q 可由下式求得： = - 0q1
6、h3 (kJ/kg) (14) (4)吸收器的单位热负荷 aq 图 4 所示,根据吸收器的热平衡关系式,即 (a-1) + = +a8h1a2 可得吸收器的单位热负荷 为aq =(a-1) + - a (kJ/kg) (15)aq812 (5)溶液热交换器的单位热负荷 exq 如图 5 所示,从发生器来的溶液在热交换器中放出的热量,等于从吸收器来的稀溶液在热交换器中吸收的热量,即 =a( - )=(a-1)( - ) (kJ/kg) (16)exq7h24h8 4.制冷装置的热平衡及热力系数 如果忽略由于泵消耗功率所带给系统的热量,则整个制冷装置的热平 衡式为 + = + (kJ/kg)hq0
7、ak 上式各项和制冷循环量 D=Q / ( kJ/s)相乘,可得0q Q + Q = +Q (KW) (17)h0ak 式中 Q 制冷装置的制冷量，KW； Q 发生器的耗热量，KWh 吸收器的热负荷，KW a Q 冷凝器的热负荷，KW。k 热力系数 是表示消耗单位蒸汽加热量所能获得的制冷量，用来评价制冷装置的经济性。 = = (18)h0q 单效溴化锂吸收式制冷机的热力系数 一般为 0.650.75,双效溴化锂吸收式制冷机的热力系数 为 0.95 以上。制冷机的热力系数 二、设备传热面积的计算 对于溴化锂吸收式制冷机，各热交换设备的传热面积通常采用沙柯夫简化公式计算 （ ） (19)(batk
8、QF2m 式中 Q-传热量，W k-传热系数,W/( .K)2 -热交换设备中的最大温差，即热流体和冷流体进换热设备时的温差，; a,b-常数，和换热设备内流体流动的方式有关，其值可从表 1 查得; -温度变化较小的流体温度差, ;at - 温度变化较大的流体温度差, ;bt 表.1 各种流动状态下的 a,b 值 流动方式 a b 逆流 顺流 叉流 0.35 0.66 0.450.55 0.65 0.65 0.65 如果换热过程中,有一种流体发生了集态变化(如冷凝器中冷剂水蒸气的凝结等), 则 =0,计算公式简化为at （ ） (20)(btkQF2m 1. 发生器的传热面积 ( ) (21)
9、(65.0)(4ttkhh 2 式中 -发生器的传热系数, W/( .K);2m -工作蒸汽的温度，。ht 在发生器中，温度为 、浓度为 的稀溶液先被加热到温度为的饱和状态，然后沸腾产生冷剂水蒸气，离开发生器时的温度为 。因为 75 过程所需的热量和沸腾过7ta 4t 程所需的热量相比只占极小的比例，所以在计算时，换热过程中溶液的计算温度采用 ，而不采用 。5t7t 2冷凝器的传热面积 ( ) (22)(65.0)(232wwkkk ttQFm 式中， 为冷凝器的传热系数，在 W/ ( .K)。 kK 在冷凝器中冷却水必须将温度为 的冷剂水蒸气（过热蒸气）冷却到饱和状态后才能使之凝结为冷剂水，
10、由于冷却水过程所占的热负荷很小，因此计算时仍采用冷凝温度3t 而不采用 。kt3t 3蒸发器的传热面积 在蒸发器中冷剂水发生相变，故 =0at ( ) (23)(65.0)(2110 lllottk QFm 式中， 为蒸发器的传热系数，W/ ( .K)。0K2 4吸收器的传热面积 在吸收器中混合溶液喷淋在吸收器管簇外，沿管外成液膜流下，冷却水在管内流动，喷淋液和冷却水的流动方式为叉流，传热面积计算公式为 ( ) (24)(65.0)(5.0)( 299121 tttk QFwwaa m 式中， 为吸收器的传热面积，W/ ( .K)。Km 5溶液热交换的传热面积 在溶液交换器中，由于稀溶液流量大
11、，其温度变化较小。两种溶液的流动方式一般采用逆流形式，故 ( ) (25)(65.0)(35.0)( 842724 tttkQFtt 2m 式中， 为溶液交换器的传热系数，W/ ( .K)。t m 在溴化锂吸收式制冷机中，影响各设备传热系数 K 值的因素很多，如热交换的形式、管子材料、喷淋密度、热流密度、管径、管内外介质的流速、污垢情况等，目前国内 这方面的研究工作做得很少，因此，在设计计算时，一般根据某些同类设备的试验数据作为选取传热系数 K 值的依据。 三、加热蒸汽的消耗量及泵的流量计算 1加热蒸汽的消耗量 hM =（1.051.00） (kg/s) (26)hrQh 其中有 1.051.
12、00-考虑损失的附加数; r-加热蒸汽的汽化潜热,KJ/kg。 2冷冻水泵的流量 3600 （ ） （27）)(1021llwl tcVhm/3 式中, 为冷冻水的比热,KJ/kg k。wc 3冷却水泵的流量 溴化锂吸收式制冷机中，吸收器和冷凝器的冷却水通常是串联使用的，即冷却水先通过吸收器再通过冷凝器，因此，冷却水量的确定要由两个方面来考虑。 对于吸收器 3600 （ ） （28）)(1012wawtcQVhm/3 对于冷凝器 3600 （ ） （29）)(10232 wkwtc QVhm/3 计算结果应使 ,如两者相差较大,则应重新考虑冷却水总温度升的分配,直至两者相等或相近。12 4蒸发
13、器泵的流量 由于蒸发器内压力很低，为了消除静液柱高度对沸腾过程的影响，蒸发器通常做成喷淋式。为了保证一定的喷淋密度，冷剂水的喷淋量大于实际的蒸发量，两者之比称为蒸 发器冷剂水的再循环倍率，用 表示，一般取 =1020，因此，蒸发器泵的流量为0f0f 3600 （ ） （30）10DVhm/3 5发生器泵的流量 3600 （ ） （31）ah/3 式中， 为稀溶液的密度，kg/ 。 a3m 6吸收器泵的流量 3600 （ ） （32）PaDfV)1(h/3 式中 为喷淋溶液的密度，kg/ 。 p3m 设计实例 已知条件如下： 制冷量 =50 kcal/h(581.4Kw)0Q41 冷冻水出蒸发器
14、的温度 =72lt 冷冻水进蒸发器的温度 =321l 冷却水温度 =121wt 加热蒸汽的温度 =116.33试进行单效溴化锂吸收式制冷机的热力计算和传热计算。h 解 1.设计参数的选定 (1)吸收器出口冷却水温度 2wt = + = (取 =4.5)211 1wt (2)冷凝器出口冷却水温度 3wt = + = (取 =3.5)322 2wt (3)冷凝温度 kt = + = (取 =5)3wtt (4)冷凝压力 kp 根据 =45, 查饱和水蒸气表得 = kt kp (5)蒸发温度 0 = -2= t2l (6)蒸发压力 0p 根据 =5,查饱和水蒸气表得 = t 0p (7)吸收器压力
15、a 假定由蒸发器到吸收器之间气流的压降 P =0.14 mmHg(0.02k )ap = - P= mmHgap0 (8)吸收器内溶液最低温度 2t = +3.5= (取 =3.5)2w t (9)稀溶液浓度 a 根据 和 ,从 h- 图上查得 =p2ta (10)浓溶液浓度 r = +4= (取 - =4)ra ra (11)发生器内溶液最高温度 4t 根据 , 从 h- 图上查得 = rkp 上述各参数值确定后,可在溴化锂水溶液的 h- 图上进一步查得相应点的状态参数,列于表 2 中。画出其循环过程图并标出对应点号。 表 2 中,溶液热交换器出口处浓溶液的温度 可由式(8)确定,取 =19
16、,则 8tt = +19=2 再由 , 从 h- 图中查得, =8tr8h 表 2 h- 图上各点参数值 序号 名称 状态点号 温度 浓度 压力 mmHg 焓值 kcal/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 蒸发器出口处冷剂水蒸汽 吸收器出口处稀溶液 冷凝器出口处冷剂水 冷凝器进口处冷剂水蒸汽 发生器出口处浓溶液 发生器内开始沸腾的稀溶液 热交换器出口处稀溶液 热交换器出口处浓溶液 1 2 3 4 5 7 8 溶液热交换器出口处稀溶液的焓值 式(9)求得7h =ar = + = 7h2)(184h 由 ， 从 h- 图中查得 = a7t 喷淋器的浓度和焓值分别由式（10）(11) 求得 =
17、(取 f=20)1)(9fra 2设备热负荷计算 （1）设备的单位热负荷 1）蒸发器的单位热负荷 310hq 2）发生器的单位热负荷 743)(ah“ 3）冷凝器的单位热负荷 3qk” 4）吸收器的单位热负荷 281)(ahha 5）溶液热交换器的单位热负荷 )(27qt （2）设备的热负荷 1）冷剂水循环量 0qQD 2）发生器的热负荷 h 3）冷凝器的热负荷 kkDqQ 4）吸收器的热负荷 a 5）溶液热交换器的热负荷 ttDqQ （3）热平衡和热力系数 1）热平平衡 吸收热量为 h0 放出热量为 akQ 2)热力系数 h0 3.加热蒸汽的消耗量的泵的流量计算 (1)加热蒸汽的消耗量 .r
18、QMhh05.1 (2)冷冻水泵的流量 .)(1021llwl tcV (3)冷却水泵的流量 .)(211 wawtcQ .)(0232ktV 如果 ,说明冷却水温升的分配是合理的,取1w2 wV （4）蒸发器泵的流量 （取 ）0DfV 10f （5）发生器泵的流量（计算中的密度可由课本 P143 图查得） ah （6）吸收器泵的流量 paDfV)1( 4计算设备的传热面积 （1）发生器的传热面积 hF （取 Kh=1.0）)(65.0)(4ttKQhh （2）冷凝器的传热面积 k 取 mcalk2/)(65.0)(232wwkkk ttKQF (3)蒸发器的传热面积 取 hmkcal20/18)(65.0)(2110lll ttKQF (4)吸收器传热面积 a 取 hmkcl2/8 )(65.0)(5.0)( 299121 tttK QFwwaa = (5)溶液热交换器传热面积 t 取 hmkcalt 2/40 )(65.0)(35.)( 842724 tttK QFtt 附录：
