-
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
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，
如图
1
所示。
显然，
这样做是不
经济的。
图
2
单效溴化锂吸收式制冷机系统图
3
双筒溴化锂吸收式制冷机的系统
1
-
冷凝器；
2-
发生器；
3-
蒸发器；
4-
吸收器；
5-
热交换器；
6-U
型管；
7-
防晶管；
8-
抽气装置；
9-
蒸发器泵；
10-
吸收器泵；
11-<
/p>
发生器泵；
12-
三通阀
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，如图
2
所
示。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，如图
3
所示。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，如
图
4
所示。
图
4
单筒溴
化锂吸收式制冷机的系统
1
－冷凝器
；
2
－发生器；
3
－蒸发器；
4
－吸收器；
5
－热交换器；
6
、
7
、
8
－泵；
9
－
U
型管<
/p>
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<
/p>
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。
工作过程在
图上的表示
溴化锂吸收式制冷机的理想工作过程可以用
图表示，见图
5
。理想过程是指工质在流
动过程中没有任何阻力损失，各
设备与周围空气不发生热量交换，发生终了和吸收终了的
溶液均达到平衡状态。
图
5
溴化锂吸收式制冷机工作过程在
图上的表示
(1)
发生过程
点
2
表示吸收器的饱和稀溶液状态，其浓度为
压力升高到
，压力为
，温度为
，经过发生器泵，
，然后送往溶液热交换器，在等压条件下温度由
升高至
，浓度不变，
再
压力下的饱
和温度
，
进入发生器，
被发生器传热管
内的工作蒸气加热，
温度由
升高到
并开
始在等压下沸腾，溶液中的水分不断蒸发，浓度逐渐增大，温度也逐渐升高，发生过
程终
了时溶液的浓度达到
，温度达到
，用点
4
表示。
2-7
表示稀溶液在溶液热交
换器
中的升温过程，
7-5-4
表示稀
溶液在发生器中的加热和发生过程，
所产生的水蒸气状态用
开始
发生时的状态（点
4'
）和发生终了时的状态（点
3'
）的平均状态点
3'
表
示，由于产
生的是纯水蒸气，故状态位于
的纵坐标轴上。
(2)
冷凝过程
由发生器产生的水蒸气（点
3'
）进入
冷凝器后，在压力
不变的情况下被冷凝器管内流
动的冷却水冷却
，首先变为饱和蒸气，继而被冷凝成饱和液体（点
3
），
3'
－
3
表示冷剂<
/p>
蒸气在冷凝器中冷却及冷凝的过程。
(3)
节流过程
压力为
的饱和冷剂水（点
3
）经过
节流装置（如
U
形管），压力降为
(<
/p>
＝
)
后
进入蒸发
器。节流前后因冷剂水的焓值和浓度均不发生变化，故节流后的状态点（图中未
标出）与
点
3
重合。但由于压力的降低，部分冷剂水气化成冷剂蒸气（点
1'
），尚未气
化的大部分冷剂水温度
降低到与蒸发压力
器水盘中，因此节流前的点
3
表示冷凝压力
相对应的饱和温度
（点
< br>1
），并积存在蒸发
下的饱和水状态，而节流后的点
3
表示压
力为的饱和蒸气（点）和饱和液体
（点
1
）相混合的湿蒸气状态。
(4)
蒸发过程
积存在蒸发器水盘中的冷剂水（点
1
）通过蒸发器泵均匀地
喷淋在蒸发器管簇的外表面，
吸收管内冷媒水的热量而蒸发，
使
冷剂水的等压、等温条件下由点
1
变为
1'
，
1
－
1
'
表示
冷剂水在蒸发器中的气化过程。
(5)
吸收过程
浓度为
、温度为
、压力为
的溶液，
在自身的压力与压差作用下由发生器流至溶液热
交换器，将部分热量传给稀溶液，温度降
到
（点
8
），
4-8
表示浓溶液在溶液热交换器
中的放热过程。状态点
8
的浓溶液进入吸收器，与吸收器中的部分稀溶液（点
2
）混合，
形成浓度为
、温度
为
的中间溶液（点
9'
），然后由吸收
器泵均匀喷淋在吸收器管簇的
外表面。中间溶液进入吸收器后，由于压力的突然降低，故
首先闪发出一部分水蒸气，浓
度增大，用点
9
< br>表示。由于吸收器管簇内流动的冷却水不断地带走吸收过程中放出的吸收
热，因此
中间溶液便具有不断地吸收来自蒸发器的水蒸气的能力，使溶液的浓度降至
温度由
降至
，
（点
2
）。
8
－
9'
和
2
－
9'
表示混合过程，
9-2
表示吸收器中的吸收过程
。
假定送往发生器的稀溶液的流量为
的流量为
下式
，浓度为
，产生
的冷剂水蒸气，剩下
、
浓度为
的浓溶液出发生器。
根据发
生器中的质量平衡关系得到
令
，则
(1)
a
称为循环倍率。它表示在发生器中每产生
1kg
水蒸气所需要
的溴化锂稀溶液的循环量。
（
）称为放气范围。
上面所分析的过程是对理想情况而言的。实际上，由于流动阻力的存在，水蒸
气经过挡水
板时压力下降，因此在发生器中，发生压力
应大于冷
凝压力
，在加热温度不变的情
况下将引起溶液浓度的降低。
另外，
由于溶液液柱的影响，
底部的溶液在
较高压力下发生，
同时又由于溶液与加热管表面的接触面积和接触时间的有限性，使发生
终了浓溶液的浓度
低于理想情况下的浓度
，
(
－
)
称为发生不足；在吸收器中
，吸收器压力应小于蒸
发压力，在冷却水温度不变的情况下，它将引起稀溶液浓度的增大
。由于吸收剂与被吸收
的蒸气相互接触的时间很短，接触面积有限，加上系统内空气等不
凝性气体存在，均降低
溶液的吸收效果，
吸收终了的稀溶液浓度
比理想情况下的
高，
(
－
)
称为吸收不足。
发生不足
和吸收不足均会引起工作过程中参数的变化，使放气范围减少，从而影响循环的
经济性。
溴化锂吸收式制冷机的热力及传热计算
溴化锂吸收式制冷机的计算应包括热力计算、
传热计算、
结构
设计计算及强度校核计算等，
此处仅对热力计算和传热计算的方法与步骤加以说明。
热力计算
溴化
锂吸收式制冷机的热力计算是根据用户对制冷量和冷媒水温的要求，以及用户所能提
供的
加热热源和冷却介质的条件，合理地选择某些设计参数（传热温差、放气范围等），
然后
对循环加以计算，为传热计算等提供计算和设计依据。
(1)
已知参数
①制冷量
它是根据生产工艺或空调要求，
同时考虑到冷损、
制造条件以及运转的经济性
等因素而提出。
②冷媒水出口温度
它是根据生产工艺或空调要求提出的。
由于
与蒸发温度
有关。
若
下降，机组的制冷及热力系数均下降，因此在满足生产工艺或空调要求的基础
上，应尽可
能地提高蒸发温度。对于溴化锂吸收式制冷机，因为用水作制冷剂，故一般<
/p>
大于
5
℃。
<
/p>
③冷却水进口温度
根据当地的自然条件决定。
应当指出，
尽管降低
能使冷凝压力下降，
< br>吸收效果增强，但考虑到溴化锂结晶这一特殊问题，并不是
愈低愈好，而是有一定
的合
理范围。机组在冬季运行时尤应防止冷却水温度过低这一问题。
④加热热源温度考虑到废热的利用、结晶和腐蚀等问题，采用
0.1~0.25Mpa
的饱和蒸气
或
75
℃以上的热水作为热源较为合理。
如能提供更高的蒸气
压力，
则热效率可获得进一步
的提高。
(2)
设计参数的选定
①吸收器出口冷却水温度
1
和冷凝器的口冷却水温度
2
由于吸收式制冷机采用热能作为
补偿
手段，所以冷却水带走的热量远大于蒸气压缩式制冷机。为了节省冷却水的消耗量，
往往
使冷却水串联地流过吸收器和冷凝器。考虑到吸收器内的吸收效果和冷凝器允许有较
高的
冷凝压力这些因素，通常让冷却水先经过吸收器，再进入冷凝器。冷却水的总温升一
般取
7~9
℃，视冷却水的进水温度而定。考虑到吸收器的热负荷<
/p>
大，通过吸收器的温升
1
较通过冷凝器的
温升
较冷凝器的热负荷
为
2
高。冷却水的总温升
。
如果水源充足或加温度太低
，
则可采用冷却水并联流过吸收器和冷凝器
的方式，这时冷凝器
内冷却水的温升可以高一些。当采取串联方式时，
(2)
(3)
②冷凝温度
及冷凝压力
冷凝温度一般比冷却水出口温度高
2~5
℃，
即
(4)
根据
③蒸发温度
及蒸发压力
蒸发温度一般比冷媒水出水温度低
2~4
℃。
如果要求较低，
则
查水蒸气表求得
，即
温差取较小值，反之，取较大值，即
(5)
蒸发压力
< br>④吸收器内稀溶液的最低温度
吸收器内稀溶液的出口温度
一般比冷却水出口温度高
根据
求得，即
3~5
℃，取较小值对吸收效果有利，但传热温差的减小将导致
所需传热面积的增大，反之
亦然。
(6)
⑤吸收器压力
吸收器压力因蒸
气流经挡水板时的阻力损失而低于蒸发压力。
压降的大小
，即<
/p>
与挡水板的结构和气流速度有关，一般取
(7)
⑥稀溶液浓度
根据
和
，由溴
化锂溶液的
图确定，即
(8)
⑦浓溶液浓度
为了保证循环的经济性和安全可行性，希望循环的放气
范围
(
－
0.03~0.06
之间，因而
)
在
(9)
⑧发生器内溶液的最高温度
发生器出口浓溶液的温度
可根据
(10)
的关系在溴化锂溶液的
在，但由于
与
图中确定。尽管发生出来的冷剂
蒸气流经挡水板时有阻力存
=
时影响甚微。一般
相比其数值很小，可以忽略不计，因此假定
希望
比加热
温度
低
10~40
℃，如果超出这一范
围，则有关参数应作相应的调整。
较
高时，温差取较大值。
⑨溶液热交换器出口温度
与
浓溶液出口温度
由热交换器冷端的温差确定，如果温差
较小，热效率虽较高，要求的传热面积仍会较大。为防止浓溶液的结晶，
应比
浓度所
对应的结晶温度高
10
< br>℃以上，因此冷端温差取
15~25
℃，即
(11)
如果忽略溶液与环境介质的热交换，<
/p>
稀溶液的出口温度
可根据溶液交换的热平衡式确定，
即
(12)
再由
和
在
图上确定
，式中
。
⑩吸收器喷淋溶液状态为强化吸收
器的吸收过程，吸收器通常采用喷淋形式。由于进入吸
收器的浓溶液量较少，为保证一定
的喷淋密度，往往加上一定数量稀溶液，形成中间溶液
后喷淋，虽然浓度有所降低，但因
喷淋量的增加而使吸收效果增强。
假定在
的浓溶液中再加入
的稀溶液，形成状态为
9'
的中间溶液，如
图
6
所示，
根据热平衡方程式
令
，则
(13)
f
称为吸收器稀溶液再循环
倍率。
它的意义是吸收
1kg
冷剂水蒸
气需补充稀溶液的公斤数。
一般
，有时用浓溶液直接喷淋，即<
/p>
。同样，可由混合溶液的物量平衡式
求出中间溶液的浓度。即
(14)
再由
和
通过
图确定混合后溶液的温度
。
(3)
设备热负荷计算
设备的热负荷根据设备的热平衡式求出。
①制冷机中的冷剂水的流量
荷
确定。
冷剂水流量
由已知的制冷量
和蒸发
器中的单位热负
(15)
由图
7
可知
(16)
②发生器热负荷
由图
8
可知
即
(17)
③冷凝器热负荷
由图
9
可知
(18)
④吸收器热负荷
< br>由图
10
可知
(19)
⑤溶液热交换热负荷
由图
11
可知
(20)
(4)
< br>装置的热平衡式、热力系数及热力完善度
若忽略泵消耗
功率带给系统的热量以及系统与周围环境交换的热量，整个装置的热平衡式
应为
(21)
热力系数用
表示，
它反映消耗单位蒸气加热量所获得的制冷量，
用于评价
装置的经济性，
按定义
(22) <
/p>
单效溴化锂吸收式制冷机的
一般为
0.6
5~0.75
，双效溴化锂吸收式制冷机的
通常在
1.0
以上。
热力完善度
是热力系数与同热源温度下最高热力系数的比值。假设热源温度为
，环境温
度为
，冷源温度为
，则最高热力系数为
(23)
热力完善度可表示为
(24)
它反映制冷循环的不可逆程度。
(5
)
加热蒸气的消耗量和各类泵的流量计算
①加热蒸气的消耗量
-
-
-
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-
-
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-
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