兩效溴化鋰吸收式製冷循環

為了充分利用溫度較高的熱源，如0.25～1.0MPa表壓的蒸汽，或160～200℃的高溫水，必須採用兩效製冷循環。與之相應的機器則稱為兩效溴化鋰吸收式制冷機。由於兩效機型裝設有高壓發生器、低壓發生器、高溫熱交換器與低溫熱交換器等．所以溶液的流向就有所不同，可以是串流流程，也可以是分流流程。

基本介紹

• 中文名：兩效溴化鋰吸收式製冷循環
• 外文名：two-effect lithium bromide absorption refrigeration cycle
• 目的：充分利用溫度較高的熱源
• 溶液流向：兩個
• 性質：科學
• 組成部分：高壓發生器、低壓發生器等

串流流程

圖1（1-爆破板；2-高壓發生器；3-液位調節；4-高溫熱交換器；5-凝水熱交換器；6-疏水器；7-低溫熱交換器；8-溶液泵；9-稀釋閥；10-冷劑泵；11-蒸發器；12-吸收器；13-低壓發生器；14-冷凝器）所示為串流流程工作系統原理圖，圖2是其串聯流程製冷循環圖。這種循環在兩效機型上套用最早也最為廣泛。其工作過程如下：濃度為ζ₂、溫度為t₂(點2狀態)的稀溶液，由發生器泵輸送，經低溫熱交換器7加熱，溫度升高為t₇，(點7狀態)，再經高溫熱交換器4加熱，溫度繼續升高到t₁₀(點10狀態)。過程2-7和7-10分別表示稀溶液在低溫熱交換器7和高溫熱交換器4中的加熱過程。

圖1串流流程工作系統原理圖

圖2 串流流程製冷循環

從高溫熱交換器4流出的稀溶液，進入高壓發生器2，被管內工作蒸汽加熱，溫度升高，先達到對應於高壓發生器工作壓力Pr的飽和狀態(點11狀態)，然後沸騰，產生點3。狀態的冷劑蒸汽。過程線10—11—12表示稀溶液在高壓發生器2中的加熱和發生過程。過程終了，溶液的溫度和濃度分別升高至t₁₂和ζ_r0(點12狀態)，這種溶液稱為中間溶液。

高壓發生器出來的中間溶液，經高溫熱交換器4，把熱量傳給稀溶液，溫度由t₁₂降低至t₁₃。而濃度ζ_r0不變(點13狀態)。過程線12—13表示中間溶液在高溫熱交換器中的冷卻過程。點13狀態的中間溶液進入低壓發生器13，被來自高壓發生器2的點3狀態的冷劑蒸汽加熱，產生點3狀態的冷劑蒸汽，溶液的溫度由t₁₃升高至t₆，濃度由ζ_r0升高為ζ_r2，即到達點4狀態。過程線3-4表示中間溶液在低壓發生器13中的發生過程。

低壓發生器13出口點4狀態的濃溶液，流經低溫熱交換器7，把熱量傳給稀溶液，濃度不變而溫度由t₄降至t₈(點8狀態)。過程線4-8表示濃溶液在低溫熱交換器7中的冷卻過程。

低溫熱交換器7出口，點8狀態的濃溶液與吸收器12中點2狀態的稀溶液相混合，由吸收器泵輸送，噴淋在吸收器管簇上，吸收來自蒸發器點1′狀態的冷劑蒸汽。吸收過程終了，變為點2狀態的稀溶液。過程線8—9—2為濃溶液與稀溶液的混合過程，其中9—9′為混合溶液的閃發過程，9′—2為噴淋溶液的冷卻、吸收過程。

高壓發生器2產生的冷劑蒸汽(點3)，進入低壓發生器管內，加熱低壓發生器中的稀溶液，放出汽化潛熱而凝結成為點3(壓力為p_r，)的冷劑水。過程線3—3擴為冷劑蒸汽在低壓發生器管中的冷凝過程。

低壓發生器13產生的冷劑蒸汽(點3′)，進入冷凝器14中，被冷卻水冷卻，凝結成點3狀態(壓力為p_r)的冷劑水。3′—3為低壓發生器中產生的冷劑蒸汽在冷凝器中的冷凝過程。低壓發生器管內的冷劑水，也引入冷凝器14中，經減壓閃發和閃發汽的再冷凝，最後也轉變為點3狀態的冷劑水(過程3—3)，與在冷凝器中凝結的冷劑水相混合。

冷凝器中的冷劑水經節流後進入蒸發器中，壓力由p_h降低至p₀。在蒸發器中冷劑水吸取了管內冷媒水的熱量而蒸發成為點1′狀態的冷劑蒸汽。3—1′表示了冷劑水的節流及蒸發過程。

分流流程

分流流程一般有兩種分流方式。一種為稀溶液在低溫熱交換器前分流，其循環過程示於圖3中；另一種為稀溶液在低溫熱交換器後分流，其循環過程如圖4所示，圖中，p_r、p_h、p₀。分別表示高壓發生器、冷凝器和蒸發器的工作壓力，點2為吸收器出口稀溶液的狀態；溫度t₂，濃度ζ2。

圖3 稀溶液在低溫換熱器前分流的製冷循環

圖4 稀溶液在低溫換熱器後分流的製冷循環

稀溶液在低溫熱交換器前的分流流程中，點2狀態的稀溶液出吸收器後，由發生器泵輸送，一部分經高溫熱交換器進入高壓發生器，另一部分經低溫熱交換器和凝水回熱器，進入低壓發生器。其循環過程如下。

2—10稀溶液在高溫熱交換器中的加熱過程，溶液的濃度不變，而溫度由t₂升高到t₁₀

10—11—12稀溶液在高壓發生器中的加熱過程和發生過程。相對於高壓發生器的壓力點10狀態的稀溶液尚處於過冷狀態，進入高壓發生器後，先被加熱到飽和狀態(點11)，然後繼續被加熱，溶液沸騰，產生點3狀態的冷劑蒸汽，溶液的溫度和濃度升高，過程終了達點12狀態：溫度t₁₂，濃度ζ_r1。

12—13高壓發生器出口的濃溶液在高溫熱交換器中的冷卻過程，溶液的濃度ζ_r1不變，而溫度由t₁₂降低至t₁₃。

2—7 稀溶液在低溫熱交換器中的加熱過程，溶液的濃度不變，而溫度由t₂升高至t₇。7—7′稀溶液在凝水回熱器中被進一步加熱的過程，溶液濃度不變，溫度由t₇升高至t_7′。

相對於冷凝壓力p_h，點7′狀態的稀溶液已處於過熱狀態。

7′—5′ 稀溶液在低壓發生器中的閃發過程。點7′狀態的稀溶液進入低壓發生器後，閃發出部分冷劑蒸汽，溶液的溫度降低至t_5′，濃度略有升高。

5′—4 稀溶液在低壓發生器中的發生過程。點5′狀態的稀溶液被來自高壓發生器的點3狀態的冷劑蒸汽加熱，產生點3′狀態的冷劑蒸汽，溶液的溫度和濃度分別升高為t₄和ζ_r2(點4狀態)。

4—8 低壓發生器出口的濃溶液在低溫熱交換器中的冷卻過程，溶液的濃度ζ_r2不變，溫度由t₄降低至t₈。

13—8—2—9 點13和點8狀態的濃溶液在吸收器中與點2狀態的稀溶液的混合過程，過程終了溶液的狀態為點9，即溫度t₀，濃度ζ_r0。

9—9′混合溶液在吸收器中的閃發過程。相對於蒸發壓力p₀，點9處於過熱狀態，經吸收器泵輸送，出噴淋裝置後，部分冷劑閃發出來，使溶液的溫度降低，濃度略有升高。

9′—2混合溶液在吸收器中的冷卻和吸收過程，吸收來自蒸發器點1′狀態的冷劑蒸汽，溶液的溫度和濃度分別降至t₂和ζ0。

3′—3高壓發生器產生的冷劑蒸汽在低壓發生器傳熱管內的凝結過程，過程終了為點3狀態的冷劑水。

3—3低壓發生器管內冷劑水進入冷凝器後的減壓閃發及閃發氣的再冷凝過程，壓力由p_r，降低至p_t。 ’

3—1′冷凝器中的冷劑水節流及在蒸發器中的蒸發過程。蒸發器中的冷劑水吸收管內冷媒水的熱量而蒸發，成為點1′狀態的冷劑蒸汽。

稀溶液在低溫熱交換器後分流的流程，與稀溶液在低溫熱交換器前分流的流程所不同的只是下述幾個方面：

2—7 全部稀溶液在低溫熱交換器中的加熱過程。

7—10送往高壓發生器的稀溶液在高溫熱交換器中的加熱過程，稀溶液的溫度由t₇，繼續升高至t₁₀。

13—4—14 高溫熱交換器出口點13狀態的濃溶液，與低壓發生器出口點4狀態濃溶液的混合過程，混合後為點14狀態，即溫度為t₁₄，濃度為ζ_r0的濃溶液。

14—8 點14狀態的濃溶液(包括高、低壓發生器出口濃溶液)，在低溫換熱器中的冷卻過程，過程終了為濃度ζ_r0、溫度t₈(點8狀態)的濃溶液。

8—2—9 點8狀態的濃溶液在吸收器中與點2狀態稀溶液的混合過程。

兩效製冷循環與單效型機器的區別

兩效溴化鋰吸收式制冷機組裝有高壓與低壓兩個發生器和兩個溶液熱交換器。高壓發生器產生的冷劑蒸汽，再次作為低壓發生器的熱源。這樣，不僅有效地利用了冷劑蒸汽的熱能，而且減少了機器的排熱量，因而製取單位冷量所需的加熱量和冷凝器的熱負荷均可減少，機組的熱效率大為提高。根據計算與實際測量的數據，加熱量約為單效溴化鋰機型的1/2～2/3，冷凝負荷約為1/2，熱力係數可提高到0.95以上，從而達到節能40%以上的效果。