吸收式制冷原理,单效溴冷机系统结构及工作原理
吸收式制冷是以热能为驱动能源,利用工质对(吸收剂-制冷剂)的吸收和解吸特性实现制冷剂的循环。
一、吸收式制冷原理
吸收式制冷的核心是借助吸收剂浓溶液对制冷剂蒸气的吸收与释放,引发物质状态变化,伴随吸热和放热过程来制取冷量。
吸收式制冷的基本原理,制冷剂在蒸发器内吸热蒸发时制冷,到吸收器中被吸收剂吸收,再到发生器中受到外部加热,因沸点不同而解吸分离,分离出来的制冷剂蒸汽继续制冷循环。
吸收式制冷常见的工质对有溴化锂(LiBr高沸点吸收剂)-水(H?O低沸点制冷剂)、氨(NH3低沸点制冷剂)-水(H2O高沸点吸收剂),前者是空调系统常用的工质对,后者适用于低温制冷场景。
吸收式制冷相比于压缩式制冷,以热能驱动的(吸收器-发生器)替代以电能驱动的压缩机,其中吸收器的吸收过程如同压缩机的吸气过程,发生器的解吸过程如同压缩机的排气过程。
二、单效溴冷机系统
单效溴冷机系统由一套发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器以及节流装置、换热器、冷剂泵、溶液泵等组成,通入蒸汽加热,以“热”驱动吸收式制冷循环。
单效溴冷机系统的工质对为溴化锂(LiBr ,高沸点吸收剂)和水(H?O ,低沸点制冷剂),工作流程如下:
1、发生器
将蒸汽通入发生器,加热吸收了冷剂水的溴化锂稀溶液,溶液中的水因沸点低先汽化,形成制冷剂水蒸气,溴化锂稀溶液因水分减少变浓,浓溶液(LiBr)经溶液热交换器换热降温后前往吸收器,分离出来的制冷剂水蒸气(H2O)前往冷凝器。
2、冷凝器
发生器产生的制冷剂水蒸气(H2O)进入冷凝器,被冷却水冷却,放热冷凝为液态的冷剂水,放出的热量换热给冷却水带走,冷剂水前往节流装置。
3、U型节流
来自冷凝器的液态冷剂水(H2O)流经经U形管,产生节流效应,压力、温度降低后进入蒸发器,为后续在低压下蒸发创造条件。
4、蒸发器
低温低压的冷剂水(H2O)进入蒸发器,在低压下吸热蒸发,迅速汽化为低温低压的冷剂水蒸气。吸收的热量通过换热取自冷冻水,冷冻水降温后送往用户制冷。冷剂泵保障冷剂水循环。冷剂泵抽取蒸发器水盘内未完全蒸发的冷剂水,加压后送至蒸发器上部二次喷淋,使冷剂水在蒸发器内不断循环,保证制冷过程连续。
5、吸收器
来自蒸发器的制冷剂水蒸气(H2O),在吸收器内被来自发生器的浓溴化锂溶液(LiBr)吸收。浓溶液因吸水变稀,同时吸收过程释放的热量与冷却水换热后带走。稀溶液经溶液泵、热交换器送回发生器,完成一个完整的吸收式制冷循环。
6、溶液热交换器
实现发生器流出的浓溶液与吸收器流出的稀溶液间的热量交换,浓溶液被预冷后送往吸收器(降温后有利于后续的放热吸收),稀溶液被预热后送往发生器(升温后有利于后续的加热解吸),提升能源的利用效率,从而降低制冷过程的能耗。
整个循环依靠各部件协同,利用溴化锂溶液对水的吸收和解吸特性,实现热能到冷量的转换,完成制冷任务。