氨吸收式制冷循环

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1、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

2、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－

3、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

4、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。图1单级氨水吸收式制冷机流程图A－精馏塔(a－发生器；b－提馏段；c－精馏段；d－回流冷凝器)；B－冷凝器；C－蒸发器

5、；D－吸收器；E－溶液热交换器；F、I－节流阀；G－溶液泵　　从精馏塔A塔顶排出的几乎是纯氨的蒸气进入冷凝器B中，在等压、等浓度下冷凝成液体（点6），冷凝时放出的热量由冷却水带走。液氨经过节流阀I，压力由降到，形成湿蒸气（7点），然后进入蒸发器C，在蒸发器C内，液氨吸收被冷却物体的热量而气化，然后由蒸发器C排出（点8）。点8的状态可以是湿蒸气，也可以是饱和蒸气，甚至是过热蒸气，它取决于被冷却物体所要求的温度。　　从发生器a的底部排出浓度为的(f-1)kg稀溶液，经过溶液热交换器E后温度降低到点2a，因为点2a状态的压力为，故溶液为

6、过冷溶液。过冷溶液经过节流阀F，压力由降到（即），状态由点3表示，然后进入吸收器D，吸收由蒸发器产生的1kg蒸气，形成了fkg、浓度为的浓溶液（点4），吸收过程中放出的热量被冷却水带走。点4状态的浓溶液经溶液泵G升压，压力由提高到（点4a），再经溶液热交换器E加热，温度升高到状态点1a，最后从精馏塔A的进料口进入精馏塔，循环又重复进行。　　循环过程在图上的表示　　上述系统的工作过程可以氨水溶液的图中表示，如图2所示。图中点与图1相对应。　　假定进入精馏塔内的状态为1a，浓度为的浓溶液位于饱和液体线的下方（忽略发生器与冷凝器之间的压

7、力损失，认为=），即处于过冷状态。溶液经过提馏段到发生器，一路上与发生器中产生的氨蒸气进行热、质交换，首先消除过冷，使浓溶液达到饱和状态1，随后在发生器中被加热。随着温度的升高，溶液在等压条件下不断蒸发，浓度逐渐变稀，到离开精馏塔底部时浓度变为，温度为，用点2表示。开始发生出来的蒸气状态和发生终了时的蒸气状态分别用点1''和2''表示，它们分别与浓度为和的沸腾状态的溶液相平衡。因此离开发生器的蒸气状态应处于1''和2''之间，假定为状态3''，浓度为。经过提馏段时，与浓度为的浓溶液进行热、质交换，理想情况下，出提馏段的蒸气浓度应与

8、进料口处浓溶液的平衡蒸气1''相对应，即氨蒸气的浓度由提高到，再经过精馏段和回流冷凝器，与从回流冷凝器冷凝下来的回流液进行热、质交换，蒸气的浓度进一步提高，温度降低，离开塔顶时，浓度为，用点5''表示。回流液在回流过程中，浓度逐渐降低，理想情况下，