双效氨水吸收式制冷流程

　　1 前言

　　吸收式制冷在热能利用和热能转换方面具有较大的应用前景。氨水吸收式制冷的发展已有较长的时间,可获取0℃以下的温度,易于小型化、可风冷冷却、可直接蒸 发供冷。与溴化锂吸收式制冷机相比较,对系统密封要求较低,没有结晶问题,除铜与铜合金外对其它金属无腐蚀性,工质价格低廉。但由于其热力系数低(约 0.5),因而很少得到工程应用[1]。本文提出一种双效氨水吸收式制冷流程,可实现氨水溶液的两级发生,从而可大幅度地提高其热力系数,在空调、制冷、 供热等方面具有一定的发展潜力。

　　2 双效流程

　　双效氨水吸收式制冷流程的基本原则与双效溴化锂吸收式制冷流程有相似之处,均是在单效流程的基础上增加一级发生。由于氨水溶液的物性特点,如采用高温发生 出的氨蒸气作为下一级发生的加热热源,则其工作压力会相当高,且由于其温度已接近氨的临界温度,故气化潜热也较小,是不合适的。本流程利用氨水溶液浓度越 低,其吸收氨气的能力越强的特点,采用高温流程的吸收热作为后一级发生的加热热源。这样,两级流程的氨水溶液浓度就不可能一样,温度范围也不重合。

　　图1表示了双效氨水吸收式制冷流程的基本原理。它由两个几乎独立的溶液发生吸收循环组成,两循环的发生压力相等,吸收压力也相等,其氨工质制冷部分(即冷 凝器、蒸发器、回热器,如图1中虚线框所示)是共同的。前一级循环为高温级,由高温发生器,高温吸收器和高温溶液热交换器组成,其氨水溶液的浓度较低,在 较高的温度下(约100℃)仍具有吸收能力。而后一级循环为低温级,由低温发生器、低温吸收器和低温溶液热交换器组成,溶液浓度相对较高,其工作参数与一 般单效氨水吸收制冷流程相似。高温吸收过程所放出的热量为低温发生过程的加热热量。由于吸收剂水也有蒸发,使得发生器蒸发出的氨蒸气不纯,因此分馏器是不 可缺少的。本流程在高温发生器后安排了两级分馏,而在低温发生器后只安排一级分馏。为充分利用热能,在高温发生器的第一级分馏器采用低温流程的溶液冷却, 而低温流程的分馏采用回热器出来的较低温度的氨蒸气冷却,以回收分馏热。当然,还可以在分馏器与发生器之间设置精馏塔以进一步提高热利用率。由于氨在低温 时的饱和压力较高,此流程工作压力均高于一个大气压,故系统的密封要求不是很高,且可以有一定的压差作为传质动力,故在吸收器、蒸发器等主要以考虑传热问 题为主。尤其是蒸发器,可使用常规氨蒸气压缩式制冷系统相同型式的蒸发器[2],且可与其它部分分开放置,这有利于本流程的工程应用。