单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程优化

单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的应用系统，由发生器和蒸汽锅炉、稳压阀、疏水器、凝水箱、凝水泵等构成热源回路，向机组提供蒸汽作为驱动热源；由吸收器与冷凝器和冷却塔、冷却水泵等构成冷却水回路，通过冷却水向环境排放吸收热和冷凝热；由蒸发器和空调器、冷水泵、膨胀水箱等构成冷水回路，通过冷水向空调或冷却设备供冷；由冷凝器、节流元件、蒸发器和冷剂泵等构成冷剂水回路；由发生器、吸收器、溶液换热器和溶液泵等构成溶液回路。由冷剂水回路和溶液回路构成单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程如图13-2所示。

1.单效循环流程的溶液回路过程

（1）稀溶液经溶液换热器的加热升温过程 在图13-2b的h-ξ图上，以过程线2—7表示。由吸收器流出的稀溶液的状态点为2，经溶液泵升压后，进入溶液换热器的管程，被壳程中来自发生器的浓溶液加热到状态点7，其温度升高，但其质量分数ξ_a保持不变。

溶液换热器是一个回热器，可以提高机组的热力系数，减少驱动热源的消耗。从发生器流出的浓溶液温度较高，为了在吸收器中吸收冷剂蒸汽，必须冷却降温；从吸收器流出的稀溶液温度较低，为了在发生器中产生冷剂蒸汽，必须加热升温。浓溶液和稀溶液在溶液换热器中进行换热，不仅减少了吸收器的冷却负荷，而且也减少了发生器的加热负荷。

（2）稀溶液在发生器中的发生过程 在图13-2b上的过程线为7—5—4。发生器中的压力为冷凝压力p_c，流入发生器的稀溶液所处的状态点7为过冷态。稀溶液被传热管簇内的蒸汽加热到冷凝压力p_c下的平衡点5后开始沸腾；在发生器的出口处，溶液浓缩到状态点4，成为质量分数为ξ_r的浓溶液。因此，过程线7—5为预热过程，5—4为发生过程。发生过程产生的冷剂蒸汽为冷凝压力p_c下的过热蒸汽，其状态点为3″，其温度取为状态点5和状态点4的温度平均值。

（3）浓溶液经溶液换热器的冷却降温过程 在图13-2b上的过程线为4—8。由发生器流出的浓溶液进入溶液换热器的壳程，被管程中来自吸收器的稀溶液冷却到状态点8，其温度降低，但其质量分数ξ_r保持不变。

（4）浓溶液和稀溶液在进入吸收器之前的混合过程 在图13-2b上的过程线为2—8—9。吸收器为喷淋式结构。为了保证吸收器的传热管簇被喷淋的溶液充分覆盖，通常将来自溶液换热器的浓溶液（状态点8）和一部分来自吸收器的稀溶液（状态点2）混合后喷淋到吸收器的传热管簇上。如图13-2a所示，混合过程是在引射器5中进行的。混合溶液的状态点9，位于状态点2和状态点8的连接线上。如为浓溶液直接喷淋，则无此过程。

图13-2 单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程(www.xing528.com)

a）单效冷水机组的循环流程 b）h-ξ图上的单效制冷循环

1—冷凝器 2—发生器 3—蒸发器 4—溶液换热器 5—引射器 6—吸收器 7—溶液泵 8—冷剂泵

（5）混合溶液在吸收器中的吸收过程 在图13-2b上的过程线为9—9′—2。吸收器中的压力为蒸发压力p_e，流入吸收器的混合溶液所处的状态点9为过热态。因此，混合溶液进入吸收器后，有一部分冷剂蒸汽闪发出来，其质量分数略有提高，闪发终了的状态点9′为平衡态。随后，喷淋到吸收器传热管簇上的混合溶液，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，同时向管内的冷却水排放热量；在吸收器的出口处，溶液稀释到状态点2，成为质量分数为ξ_a的稀溶液。因此，在图上过程线9—9′为闪发过程，9′—2为吸收过程。

可见，溶液回路的各个过程是在h-ξ图上的等质量分数线ξ_r和ξ_a以及等压线p_c和p_e之间的区域内发生的，其循环流程按顺时针方向进行。在发生过程中，溶液被浓缩，浓溶液与稀溶液的质量分数之差ξ_r-ξ_a称为放汽范围。随着放汽范围的增大，溶液的循环量减小，机组的热力系数增大，汽耗减小。

2.单效循环流程的制冷剂回路过程

（1）冷剂蒸汽在冷凝器中的冷凝过程 在图13-2b上的过程线为3″—3′—3。来自发生器的冷剂蒸汽进入冷凝器后，在传热管簇表面降温冷凝，同时向管内的冷却水排放热量；先从过热蒸汽（状态点3″）冷却降温成为饱和蒸汽（状态点3′），再由饱和蒸汽冷凝成饱和状态的冷剂水（状态点3）。因此，过程线3″—3′为冷剂蒸汽的冷却过程，3′—3为冷剂蒸汽的冷凝过程。

（2）冷剂水在蒸发器中的蒸发过程 在图13-2b上的过程线为3—1—1′。来自冷凝器的冷剂水，经过U形管等节流元件进入蒸发器，其压力由冷凝压力p_c突然降低到蒸发压力p_e。这时，有一部分冷剂蒸汽闪蒸出来。闪蒸终了，冷剂水的状态点1为蒸发压力p_e下的饱和状态。随后，喷淋到蒸发器传热管簇上的冷剂水蒸发，吸收管内冷水的热量产生制冷效应。所产生的冷剂蒸汽的状态点为1′，是蒸发压力p_e下的饱和蒸汽。因此，过程线3—1为冷剂水的闪蒸过程，1—1′为冷剂水的蒸发过程。

注意：由于冷剂水的质量分数ξ=0，在h-ξ图上，蒸发过程和冷凝过程全在纵坐标轴上。