第一类溴化锂吸收式热泵的设计

毕业设计（论文）中文摘要

2012届本科毕业设计

毕业设计（论文）外文摘要

目录

1 绪论 (1)

1.1 热泵的发展简介 (1)

1.2 热泵的热源及其分类 (1)

2 第一类溴化锂热泵特点及原理 (2)

3 溴化锂吸收式热泵的理论计算 (6)

3.1 溴化锂溶液的物理化学特性 (6)

3.2 吸收式热泵的设计计算 (8)

3.2.1热力计算 (8)

3.2.1.1参数选定 (9)

3.2.1.2设备热负荷计算 (12)

3.2.1.3各个流体流量的统计 (13)

3.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算 (14)

3.2.3各换热设备管程数、单管程管子数计算 (17)

4 第一类溴化锂吸收式热泵结构及装配示意图 (20)

4.1各换热器配管接管及其法兰设计计算 (21)

4.2发生器和冷凝器的装配示意图 (23)

4.3吸收器和蒸发器的装配示意图 (24)

4.4溶液热交换器的装配示意图 (25)

4.5溴化锂吸收式热泵总装配示意图 (26)

4.6本章小结 (26)

全文总结 (27)

参考文献 (28)

致谢............................................. 错误！未定义书签。

主要符号Cp 定压比热，kJ/(kg·K)

COP 性能系数

K 传热系数，W/(m·K)

H 焓，kJ/kg

D 制冷工质质量流量，kg/s

t 温度，℃

△t 传热温差，℃

P 压力，Pa

△P 压力差，Pa

Q 总的热负荷，KW

a 溶液循环倍率

F 表面积，2

m

L 管长，m

XL 吸收器出口稀溶液浓度，%

XH 发生器出口浓溶液浓度，%

δ圆管壁厚，m

d 管径，m

下角标：

e 蒸发器

g 发生器

c 冷凝器

a 吸收器

ex 溶液换热器

i 内侧

o 外侧

l 液体

v 蒸汽

1 绪论

1.1 热泵的发展简介

热泵是一种制热的设备，该装置以消耗少量电能或燃烧热能为代价，能将大量的无用低品位热能变为高温热能。

热泵的理论基础可以追溯的。1824年，卡诺发表关于卡诺循环的论文。1850年，开尔文，指出制冷装置可以制热。1852年，威廉-汤姆森提出热泵的构想。至19世纪70年代，制冷技术和设备得到迅速发展，但由于加热有各种简单的方法可以实现，热泵发展一直到20世纪初才展开。

到20世纪20-30年代，热泵逐步发展，1930年，霍尔丹在他的著作中介绍了在苏格兰安装的和实验的家用热泵，用热泵吸收环境空气中的热量，为室内采暖，大概是蒸汽压缩式热泵的原型了。

最早的大型热泵的应用是1930-1931年间，在美国南加利福尼亚爱迪生公司的洛杉矶办事处，自此，热泵开始的到迅速发展，到20世纪40年代后期，已出现了许多有代表性的热泵设计。

此后由于技术，能源价格等因素，热泵发展出现了波动，但总体趋势是应用越来越广泛。并且，由于能源危机，节能意识的增强，低品位能源回收利用成为一个焦点，热泵技术也将迎来发展机遇。

热泵发展至今，制热温度（即供给用户的热能温度）低于50℃的热泵已较为成熟，且由于部件和工质基本与制冷设备通用，应用广泛。制热温度在50-100℃之间的热泵，其工业应用正不断扩展，相关部件及体系在完善。制热温度大于100℃的热泵，大规模应用依然有许多问题需要解决[1]。

1.2 热泵的热源及其分类

热泵可以将低品位热能提高为高品位热能。热泵在运行过程中，通过蒸发器从低温热源处吸收低品位热量，所以热泵热源对于整个热泵系统很重要。热泵可于利用热源可分为两大类：一是自然界中的热源。如空气，土壤，水（地下水，湖水，河流，海水等），太阳能等。二是生活或工业生产中排放的余热，废热，

比如工业废水等，尤其工业废热，温度高，来源稳定，是近年余热利用的重心。上述两种热源都属于低温热源，不能直接利用生产或发电，但可以通过热泵来回收利用这部分热量[]2。

热泵的分类方法有很多，主要有按其工作原理，驱动热源，低温热源及用途四种分类方法。在此简述，热泵按其低温热源的分类：（1）空气热源热泵；（2）土壤源热泵（也称地源热泵）；（3）水源热泵（地下水，湖水等）；（4）废热源热泵（工业废热，城市污水废热等）；（5）太阳能热泵。

吸收式热泵是按工作原理划分的名称，可以分两类。第一类吸收式热泵，又称增热型热泵，是利用少量高温热原，产生大量中温可用热能，第一类吸收式热泵的性能系数大于1，一般1.5-2.5。第二类吸收式热泵，也称升温型热泵，是利用大量中温热源和低温热源的热势差，制取少量高温热源，第二类吸收式热泵西

能系数总小于1，一般0.4-0.5]6543[，，，。

两者应用不同，有各自的侧重点，所以不能单纯由性能系数大小而评价优劣。本文主要应用第一类溴化锂热泵，下章将分析其特点及原理。

2 第一类溴化锂热泵特点及原理

第一类溴化锂吸收式热泵采用热能（如燃油、燃气、蒸汽、高温热水等） 驱动，吸收低温余热源（如河水、原油分离水、城市下水处理水、海水和冷却水、地下温泉水等） 的热量，提供中温的采暖或工艺用热水。在高温和低温热源的温度满足要求的情况下，第一类溴化锂吸收式热泵机组的热媒温度可达100 ℃，而且第一类溴化锂吸收式热泵机组可以在20％~100％的负荷范围内无级调节，且部分负荷的性能指数要高于满负荷的性能指数。第一类溴化锂吸收式热泵机组主要应用在有废热资源，而且有燃油、燃气、蒸汽、高温热水等驱动热源的场合[1,2]，具有单机容量较大（可达4 180×104 kJ/h 以上），热水出口温度高，变工况变负荷性能优良等特点，且具有安全、节能、环保效益，符合国家有关能源利用方面的产业政策，是国家重点推广的高新技术之一。

第一类溴化锂热泵的工质对是溴化锂和水，水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。水为制冷剂，优势在于，汽化潜热大，易获得，无毒，无味，不燃，不爆，缺点，

蒸发压力低，蒸发比体积大。

溴化锂，盐类，常温下，是一种无色粒状晶体，熔点549℃，沸点1265℃，而常压下，水沸点100℃，两者相差1165℃，因而，发生器中沸腾蒸汽几乎全是水蒸汽。溴化锂极易溶于水，并且溴化锂溶液仍有很强的吸水性。

溴化锂溶液对一般金属有较大的腐蚀，特别是存在空气（主要是氧气）时。在高真空条件下，加入缓蚀剂，可有效缓解腐蚀，目前腐蚀问题已基本解决，但通常，溴化锂吸收式热泵工作在真空条件下。

溴化锂吸收式热泵主要装置，有发生器，冷凝器，吸收器，蒸发器，节流装置，溶液交换器和溶液泵等设备组成。其中前四个是主要的设备，基本上，属于管壳式换热器，由于溴化锂吸收式热泵在真空下工作，所以设备的气密性很重要。另外，在高真空条件下，水蒸汽的比体积很大，系统中允许的阻力损失很小，蒸汽流通通道要求很大，所以通常，将发生器，冷凝器，蒸发器，吸收器放在一个筒体中，按此分类，有单筒，双筒等。

图1.1是一个双筒体的第一类溴化锂工作原理流程：

其工作原理是，通过加热发生器内的溶液，使溶液中工质水蒸发，变成高温高压的水蒸汽，溶液变成吸收剂溴化锂浓溶液。高温高压水蒸汽进入冷凝器，冷凝放热，工质变成液态水。经过节流装置，部分气化，成为气液共存状态，然后进入蒸发器中，低压蒸发吸收热量，变为气态水蒸汽。气态工质进入吸收器，在发生器流入吸收器浓溶液喷淋作用下，放热，并形成吸收剂与制冷工质组成的稀溶液。吸收器中稀溶液，被浓溶液泵泵入发生器中，继续加热，继续蒸发，蒸发的工质继续进入下轮循环。溶液热交换器，使高温浓溶液与低温稀溶液换热，减少高品位热能的消耗。

第一类溴化锂吸收式热泵的能量转换表示在图1.2。

图2.2 第一类吸收式热泵能量转换示意图

其中，Th >Tv >TL ，即，用少量高温热源做驱动热能，与大量低温热源经过第一类热泵，获得大量中温热源。这个过程的热平衡可表示为：

Qg + Qe = Qa + Qc

式中；Qg-为发生器中的驱动热量

Qe-为蒸发器中蒸发吸收的热量 Qa-为吸收器中吸收放出的热量 Qc-为冷凝器中放出的热量

第一类吸收式热泵的性能系数:

COP =

Qg Qa Qc += Qg Qe Qg +=1+Qg

Qe

>1 式中 Qc, Qa — 分别为冷凝器, 吸收器放出热量

Qg —向发生器输入的热量

Tg , Te, Tc —分别为发生温度, 蒸发温度和冷凝温度

第Ⅰ类吸收式热泵的COP 通常大于1, 在1. 5～1. 9 之间,所以第一类吸收式热泵又称为增热型热泵。一般第Ⅰ类吸收式热泵可利用15～40℃的废热源, 将20～50℃的应用水加热成50～90℃的热水供使用。

溴化锂吸收式热泵循环通常用溴化锂溶液的P-T 图和h-ξ图（也有用h-w 表示焓浓图）来分析，当知道压力和浓度，很容易就可以获得相应的焓值，而且在图示上容易分析溴化锂吸收式热泵系统的循环过程，其P-T 图和h-ξ图表示如下：

图2.3 热泵循环在p-T 图和h-ξ图

其中： Pc和Tc 分别表示冷凝器中的压力和温度

Pe和Te分别表示蒸发器中的压力和温度

1点蒸发压力下循环工质的饱和浓度

2点出吸收器的稀溶液

3点冷凝压力下的循环工质饱和液

4点出发生器的浓溶液

5点发生过程开始的浓溶液

6点吸收过程开始的稀溶液

7点升压后的稀溶液

8点减压后的浓溶液

1’点与吸收器压力相对应的饱和水蒸气

3’点发生过程5-4所产生的水蒸汽

4’点发生结束产生的水蒸汽

5’点发生开始产生的水蒸汽

5-4 发生过程 4-8 换热降温 8-6 变为饱和溶液

6-2 吸收过程 2-7 换热升温 7-5 变为饱和溶液

3’-3 冷凝过程 3-（1+1’）节流减压 1-1’吸热蒸发

本文研究的内容包括

(1)结合已有的工作参数和合理选择的设计参数来对第一类溴化锂吸收式热泵系统进行热力计算，确定个换热设备的热负荷、各种工作介质的流量以及机组热力系数等。

(2)根据前面已有的热力计算结果来进行传热计算，以确定个换热设备所需的传热面积。

(3)根据确定下来的热力参数来对机组的结构进行计算，以确定各换热设备的结构、配管尺寸、传热管数量、介质的流速与压降。

(4)设计溴化锂吸收式热泵机组图纸，采用CAD制图。

3 溴化锂吸收式热泵的理论计算

3.1 溴化锂溶液的物理化学特性

在对系统进行研究时，工质热物性求解的准确程度直接影响到模拟的准确性，单靠读取P-T 图和h-ξ图不能满足要求。因此，选取一些工质热物性关联式，对工质的物性进行计算]7[。 1，已知温度和浓度下溴化锂水溶液的焓

∑∑==+=5

02

0i j j i ij d t X A h

式中h ——为溴化锂水溶液的焓(kJ/kg)，

X ——是溴化锂水溶液的浓度(％)， t ——是溶液的温度(℃)。

Aij ——系数Aij ，见文献[7]，式中前半部分出自文献[21]，

d ——为对照溴化锂水溶液h —X 图所加的修正项。 此式的应用范围为：O

???

?????-??? ??+=∑∑==329532955020j

i j I ij d t X B t

式中td ——是溴化锂溶液的露点温度(℃)，

t ——是溴化锂溶液的温度(℃)， X ——是溴化锂溶液的浓度(％)，

Bij ——系数Bij 见文献[7]，应用范围：O

()10001.0001.11868.4+-=t h w

式中hw ——是饱和水的焓(kJ ／kg)，

T ——为饱和水的温度(℃)。 4，饱和水蒸气的压力 [22](kPa)

??

????--+=2736676.4227.3894865.9ex p t P 5，已知温度下饱和水蒸气的焓[22](kJ ／kg)

11

33

2

3

2

1009031.2566521005024.581003003.010*******.3109858.08456.1997??

?

??-??? ??-??? ??+?

?

?

???-?+=--t P

t P t t P P h v

以上的关联式为溴化锂溶液及水的物性求解提供了帮助，本文简化了繁琐的计算，采用已有的VB 编程软件]8[，为以后的计算简便许多。

3.2 吸收式热泵的设计计算

课题已知条件：

将第一类溴化锂吸收式热泵用于回收某油田热污水余热而生产取暖用热水，现对其进行设计计算，已知机组功率5000KW ，驱动热源燃油锅炉生产出的150℃的蒸汽，污热水进口温度为45℃，生产70℃的采暖用热水。

溴化锂吸收式热泵系统示意图如下：

图3.1 第一类溴化锂吸收式热泵示意图

3.2.1热力计算 已知条件：

1，热负荷 Q =5000KW 2，驱动热源温度 Twgi =150℃

3，低品质热源温度 Twei =45℃ 假定 Tweo =30℃ 4，所制取热水温度 Twco = 70℃ 假定Twai =50℃ 3.2.1.1参数选定 1，吸收器热水水温度

假定吸收器进口热水水温Twai =50℃（吸收器与冷凝器温差比为1.3：1.1），冷凝器进口的热水温度Twci =60.8℃。热水的总温升△Tw = 20℃。

其中冷凝器温升△Tw2=Twco-Twci =9.2 ℃，吸收器温升△Tw1=Twao -Twai = 10.8 ℃。

2，冷凝温度Tc 及冷凝压力Pc

取温升为△T =3-5℃，则冷凝温度Tc =Twco +△T = 75 ℃，冷凝压力Pc =f （Tc ）=38.484 kPa 。

3，蒸发温度Te 及蒸发压力Pe

取温升△T = （2-4）℃，蒸发器进口温度Twei =45 ℃，取蒸发器出口温度

Tweo =30℃。则T1=Te =Tweo -△T =27 ℃。Pe =3.565 kPa 。 4，吸收器内稀溶液的出口最低温度T2

取温升△T =（3-6）℃。则T2=Twao +△T =60.8+6=66.8℃。 5，吸收器压力Pa

由于蒸发器和吸收器存在一个压差△Pe （13.3-65）Pa ，取△Pe =25Pa ，这个数值需要再次假定Pa = Pe -△Pe =3.540 kPa 。 6，吸收器中稀溶液浓度XL （0.56-0.60）的确定

需要Pa 及吸收器中最低温度T2 确定，有)T2,Pa (XL f ==0.58348=0.583。 7，浓溶液的浓度XH

考虑经济行、安全性，取（XH -XL ）=0.03-0.06，选取浓度差为0.04，则

XH =0.623。循环倍率XL

XH XH

a -=

=0.623/0.04=15.575。

8，发生器内溶液的最高温度T4

)Pg ,XH (4T f == 132.635 8=132.636 ℃。

由于Pc 相对较大△Pc 相对较少，所以有Pg =Pc =38.484 kPa 。一般希望T4比加热温度Twgi （150℃）低10-40℃，当Twgi 较大时，温差也较大。此时满足条件。

9，溶液交换器出口的温度 T7和T8

T8比浓度为XH 浓溶液的结晶温度高10度以上，所以取冷端差温度15-25℃，即T8=T2 +(15—25)=87℃。 令 ML ——稀溶液出口质量流量；

MH ——浓溶液回流溶液的质量流量； D ——制冷剂流量即蒸气质量流量； 则有物质平衡：

XL ML XH MH ?=?

MH ML XH MH XL ML D -=---=)1()1(

忽略溶液与环境的换热，稀溶液的出口温度T7可以由下列关系式得

)()(2784H H ML H H MH -=-

2842847)()

(H XH

XL

H H H ML MH H H H +-=+-= 循环倍率 XL

XH XH

a -=

已知：

8H =364.454 kJ/kg

2H =327.564 kJ/kg 4H =458.613 kJ/kg

代入关联式运算得：

7H =415.677 kJ/kg

所以)XL ,H (T77f ==111.856℃ 10，吸收器中的喷淋状态

吸收器中采用喷淋形式，在原有的浓溶液中加入部分稀溶液混合后，再喷淋，浓度下降，但喷淋量的增加使喷淋效果提高。

热平衡有（新加状态点9），浓溶液MH ，混合的稀溶液M,有能量平衡式：

928)(H M MH H M H MH ?+=?+?

其浓度XM 也有物质平衡式：

XL ML XH MH XM M ?+?=?

令MH

ML M

f -=

即单位质量流量的水蒸汽需要稀溶液的质量流量，称为吸收

器稀溶液的再循环倍率（f =20-50），取f =30。 9H =

()1

12

8-+?+

?-f a H f H a =339.626 kJ/kg

XM =

()1

1-+?+

?-f a XL

f XH a =0.596079=59.6%

T9=f （9H ，XM ）= 73.590℃

由上可以得第一类溴化锂热泵各个状态点的参数，如下表： 表3.1 第一类溴化锂热泵各个状态点的参数

注：4’点温度取值近似为4、5点的中间值 3.2.1.2设备热负荷计算

假定机组处在稳定工作状态下，D =ML-MH ，a=XH/(XH-XL)=ML/(ML-MH)=ML/D 。 1，蒸发器的吸热量 Qe

Qe =D ('1H -3H )= 2550.751-314.282=2236.469 D KW 2，冷凝器的放热量 Qc

Qc =D ('

4H -3H )= 2737.446-314.282=2423.164D KW

3, 吸收器的放热量 Qa

Qa ='

28'1)(H ML H MH H MH ML ?-?+?-

=))1((28'1H a H a H D ?-?-+

=2550.751+14.575*364.454-15.575*327.564=2760.859D KW

4，发生器的耗热量 Qg

Qg =7'

4

4)(H ML H MH ML H MH ?-?-+? =))1((7'

4

4H a H H a D ?-+?- =14.575?458.613+2737.446-15.575?415.677=2947.561D KW

5，溶液热交换器的换热量Qex

Qex = )(84H H MH -?=))(1(84H H a D --=)(27H H aD -

=14.575? (458.613-364.454)=1372.367D KW

6，机组的热平衡

Qe+ Qg =2236.469 D +2947.561D =5184.030 D KW Qc+ Qa =2423.164D +2760.859D =5184.023 D KW

Qe+ Qg 约等于 Qc+ Qa ，热量基本平衡。 7，热力系数 COP COP =

Qg

Qa

Qc +=5184.023/2947.561=1.759 3.2.1.3各个流体流量的统计 热泵工质实际循环流量

D =

?

?

? ??+D Qa Qc Q

=5000/5184.023=0.9645kg/s=0.964kg/s 。

稀溶液流量 ML =62.3?D /4 =15.014kg/s 。 浓溶液流量 MH =58.3?D /4=14.050kg/s 。 1， 加热蒸气的消耗量qmv

qmv=

(

)

'

''H H Qg

A -?

其中 A ——考虑损失的附加系数，A=1.05—1.10 H ‘’ ——加热蒸气比焓，kJ/kg

H ‘——加热蒸气凝结水比焓，kJ/kg

取A =1.06，H ‘’

= 2756.961 kJ/kg ，H ‘= 628.606（150℃的蒸汽）

qwv=1.06?2947.561?0..964/（2756.961-628.606）=1.415 kg/s=5094.530kg/h 2， 吸收器泵的流量qva qva=

()9

10003600

1ρ??-+

D f a

9ρ—喷淋溶液密度，kg/3m ，计算的9ρ=1681.194 kg/3m

qva=（15.014+30-1）?0.964?3600/1681.194 =92.014 3m /h 3， 发生器泵的流量qvg （a ρ稀溶液的密度a ρ=1659.228 kg/3m ） qvg =

a

aD

ρ6.3 =15.014?0.964?3600/1659.228=31.4033m /h

4， 热水水泵，即用户热水的质量流量qvb qvb1=

()

Twai -Twao Cp 10003600

Qa ???

= 2760.859?0.964?3600/｛1000?（10.8）?4.1868｝=211.8943m /h qvb2=

()

Twei -Twco Cp 10003600

Qc ???

=2423.164?0.964?3600/｛1000?（9.2）?4.1868｝=218.319 3m /h 近似为开始假定的热水总温升的分配是合理的，基本满足条件。 取qvb=qvb2=218.319 3m /h 。 5，污水（低温热源）泵流量 qv0 =

()

Tweo -Twei Cp 10003600

Qe ???

=2236.469?0.964?3600/｛1000?（45-30）?4.1868｝=123.586 3m /h

污水的比热，也近似Cp=4.1868 kJ/(kg ·K) 3.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算 1，用户需热量 Q=5000KW

2，热泵实际循环的质量流量 D=0.964 kg/s

3，各个部件的实际传热量

蒸发器的吸热量：Qe=2238.320?D=2157.740 KW 冷凝器的放热量：Qc =2410.422?D =2335.930 KW

吸收器的放热量：Qa=2747.164?D=2661.148 KW 发生器的吸热量：Qg=2919.268?D =2841.449 KW 溶液热交换器的交换热量：Qex=1344.208?D=1322.962 KW 4，各个部件的传热面积 传热计算公式为]3[

)

(tb b ta a K Q

F ?-?-?=

m 2

其中：F —传热面积，m 2 Q —传热量，W

—热交换器中最大温差，即热流体入口和冷流体入口的温度之差，℃ a ，b —常数，与热交换器内流动方式有关，具体详见下表： ta —流体a 在换热过程中的温度变化，℃ tb —流体b 在换热过程中的温度变化，℃ 其中 ta

对于在换热过程中有一种流体发生相态改变，例如冷凝过程和蒸发过程，由于此时一种流体的温度基本不变化，故t a =0，公式亦可进一步简化为：

)

(tb b K Q

F ?-?=

m 2

发生器吸收器的传热参数计算复杂，为简化计算过程，参照制冷设备原理中各个换热传热参数取值范围进行取值]3[。

一类、二类溴化锂吸收式热泵工作原理图

一类、二类溴化锂吸收式热泵工作原理图 一类吸收式热泵工作原理 一类吸收式热泵是以高品位热能（如蒸汽、高温热水、燃气等）为动力，回收低温热源（如废热水）的热量，制取较高温度的热水以供采暖或工艺等之需求的设备。 蒸发器中的冷剂水吸取废热水的热量后（即余热回收过程），蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器。吸收器中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液由溶液泵送

往发生器，被工作蒸汽（热水）加热浓缩成浓溶液返回到吸收器。浓缩过程产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，继续加热热水，使其温度进一步升高得到最终制热效果，此时冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器进入下一个循环，如此反复循环，从而形成了一个完整的工艺流程。 二类两段吸收式热泵工作原理

二类吸收式热泵通常情况下以温度较低的余热（或废热）做为动力，通过溴化 锂吸收式热泵特有功能“吸收热”，制取比余热温度高的热水的一种设备。这 种设备的一个典型特征是：在没有其它热源（或动力）的情况下，制取的热水 温度比余热（也是驱动热源）的温度要高。所以，二类吸收式热泵也称为升温 型吸收式热泵。 废热水以串连形式分别进入蒸发器2、蒸发器1和发生器1和发生器2。在蒸 发器1与蒸发器2中冷剂水吸取废热水的热量后（即余热回收过程），蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器1与吸收器2，吸收器中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成 稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液流经换热器与浓溶液换热，温度降低后分别回到发生器1和发生器2。在压力较低的发生器内被废热水加，热浓缩成浓溶液后，再由溶液泵分别送往 吸收器1和吸收器2。产生的冷剂蒸汽则分别进入冷凝器1和冷凝器2。冷剂 蒸汽在冷凝器被低温冷却水凝结成冷剂水，由冷剂泵送到蒸发器1和蒸发器2，这样往复循环达到连续制取热水的目的。

溴化锂热泵介绍

第一类溴化锂吸收式 热泵介绍

一、第一类溴化锂吸收式热泵 第一类吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一种装置，以少量的高温热源（蒸汽、燃气）为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为载冷剂，回收利用低温热源（废热水）的热能，制取所需的工艺或采暖用高温热媒，实现从低温向高温输送热能的设备。 第一类吸收式热泵（AHP）：也称增热型热泵，是利用少量的高温热源，提取低温热源的热量，产生大量能被利用的中温热能。即利用高温热能驱动, 把低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。 驱动热源+ 废热源= 用热需求 1）可利用的废热：一般可以使用温度在10℃～70℃的废热水、单组分或多组分气体或液体。 2）可提供的热媒：可获得比废热源温度高40℃左右，不超过100℃的热媒。 3）驱动热源：0.1～0.8MPa蒸汽、燃气或高温烟气。 4）制热COP在1.6～1.8左右：就是利用1MW的驱动热源可以得到1.8MW左右的生产生活需要的热量。 5）废热水进出水温度越高获得的热媒温度越高，效率越高。 二、第一类吸收式热泵工作原理图

三、第一类吸收式热泵采暖原理图 四、吸收式热泵供暖方案论证说明 1、电厂余热 火力发电厂在能量传送和转化过程中是不可能把所有燃烧煤的

能量转化成电能的。按1Kg 标煤（7000 kcal/Kg ）发电3度电(860 kcal/KW)考虑，发电厂的煤的能量只有35%左右转化成为电能时。除去设备及管道能量损失，电厂无论是水冷还是空冷，都将冷凝热排入大气，近60%的能量通过锅炉烟筒和汽轮机凝汽器的循环冷却水排放到环境当中。 排放到环境中的能量其中乏汽造成比例非常大，如果机组容量为25MW,那么循环水量每天为2424t ，如果温升为8～10度，那么每年向大气中排放掉的热量相当于3.4万吨标煤的发热量。 热力学第二定律告诉我们，一个巨大的热量损失时热机生产过程中不可避免的，因此只有通过其他途径进行利用，以期全部或部分回收，才能提高综合热效率，降低电厂煤耗，同时减少对环境的污染。 现在我们可以通过溴化锂吸收式热泵将这些以往排放到环境中的热量进行回收，在冬季时用作供暖使用。利用吸收式热泵回收汽机 排汽中量大、集中、品位低的冷凝热，实现城市集中供热，这种供热方式节能、节水、环保。每发25MW 电可以回收汽机的冷凝热30MW 。能量输入 100% 转变为电力 30-40% 循环水（通过冷却塔、海水 或河水）带走的热量 50-60% 其他损失 10-20%

吸收式制冷分析

第七章 吸收式制冷 吸收式制冷是液体气化制冷的另一种形式，它和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低温低压下气化以达到制冷目的的。所不同的是：蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移，而吸收式制冷则依靠消耗热能来完成这种非自发过程。 第一节 吸收式制冷的基本原理 一、基本原理 对于吸收剂循环而言，可以将吸收器、发生器和溶液泵看作是一个“热力压缩机”，吸收器相当于压缩机的吸入侧，发生器相当于压缩机的压出侧。吸收剂可视为将已产生制冷效应的制冷剂蒸气从循环的低压侧输送到高压侧的运载液体。 二、吸收式制冷机的热力系数 蒸气压缩式制冷机用制冷系数ε评价其经济性，由于吸收式制冷机所消耗的能量主要是热能，故常以“热力系数”作为其经济性评价指标。热力系数ζ是吸收式制冷机所获得的制冷量0φ与消耗的热量g φ之比。 g φζφ= (7-1) 图7-1 吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较 （a ）蒸气压缩式制冷循环 （b ）吸收式制冷循环 (b ) (a )

0g a k e P φφφφφ++=+= (7-2) 00g e S S S S ?=?+?+?≥ (7-3) 0g e g e S T T T φφφ?=- - + ≥ (7-4) g e e g g T T T T P T T φφ--≥- (7-5) ) () (000T T T T T T e g e g g --≤ =φφζ (7-6) 最大热力系数ζmax 为 c c 0 max εηζ=--= T T T T T T e g e g (7-6a) 热力系数ζ与最大热力系数ζmax 之比称为热力完善度ηa ，即 max a ζηζ= (7-7) 第二节 二元溶液的特性 一、二元溶液的基本特性 B A v v V )1(1ξξ-+= (7-8) 两种液体混合前的比焓 k 蒸发器冷媒 环境 发生器热媒 图7-2 吸收式制冷系统与外界 的能量交换 图7-3 可逆吸收式制冷循环

第一类溴化锂吸收式热泵的设计

毕业设计（论文）中文摘要

2012届本科毕业设计

毕业设计（论文）外文摘要

目录 1 绪论 (1) 1.1 热泵的发展简介 (1) 1.2 热泵的热源及其分类 (1) 2 第一类溴化锂热泵特点及原理 (2) 3 溴化锂吸收式热泵的理论计算 (6) 3.1 溴化锂溶液的物理化学特性 (6) 3.2 吸收式热泵的设计计算 (8) 3.2.1热力计算 (8) 3.2.1.1参数选定 (9) 3.2.1.2设备热负荷计算 (12) 3.2.1.3各个流体流量的统计 (13) 3.2.2吸收热泵各部件的传热参数计算 (14) 3.2.3各换热设备管程数、单管程管子数计算 (17) 4 第一类溴化锂吸收式热泵结构及装配示意图 (20) 4.1各换热器配管接管及其法兰设计计算 (21) 4.2发生器和冷凝器的装配示意图 (23) 4.3吸收器和蒸发器的装配示意图 (24) 4.4溶液热交换器的装配示意图 (25) 4.5溴化锂吸收式热泵总装配示意图 (26) 4.6本章小结 (26) 全文总结 (27) 参考文献 (28) 致谢............................................. 错误！未定义书签。

主要符号Cp 定压比热，kJ/(kg·K) COP 性能系数 K 传热系数，W/(m·K) H 焓，kJ/kg D 制冷工质质量流量，kg/s t 温度，℃ △t 传热温差，℃ P 压力，Pa △P 压力差，Pa Q 总的热负荷，KW a 溶液循环倍率 F 表面积，2 m L 管长，m XL 吸收器出口稀溶液浓度，% XH 发生器出口浓溶液浓度，% δ圆管壁厚，m d 管径，m 下角标： e 蒸发器 g 发生器 c 冷凝器 a 吸收器 ex 溶液换热器 i 内侧 o 外侧 l 液体 v 蒸汽

溴化锂吸收式热泵性能实验报告

溴化锂吸收式热泵性能实验报告 一、实验目的 1.研究蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组制热工况机组性能系数COP h变化规律。 2.研究蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组制冷工况机组性能系数COP c变化规律。 3.研究蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组制热工况机组热力完善度βh变化规律。 4.研究蒸汽型溴化锂吸收式热泵机组制冷工况机组热力完善度βc变化规律。 二、实验仪器设备 1. 实验仪器 300kW蒸汽型单效溴化锂吸收式热泵机器本体、5台36kW蒸汽发生器（电加热锅炉）、2个10m3冷热水水箱、1个140L高温蒸汽凝结水箱、1个1m3低温热源循环水箱及其附属动力设备等。 2. 测量仪器 3个玻璃转子流量计（量程6t/h、16t/h、0.4t/h）测量冷水流量、低温热源的流量以及驱动热源的凝结水流量。12个温度传感器、1个压力传感器。 图1. 蒸汽型吸收式热泵测点布置图

三、实验方法 1.实验方案 （1）选定热源蒸汽的温度 通过调节蒸汽发生器（电加热锅炉）上部热源蒸汽压力阀的开度，将热源蒸汽的温度调整为100℃（0.0142MPa ）、105℃（0.2090MPa ）、110℃（0.4338MPa ）、115℃（0.6918MPa ）、120℃（0.9867MPa ）、125℃（0.13MPa ）、130℃（0.17MPa ）其中的一组。 （2）改变热水出口的温度 在选定的蒸汽工况下，通过热泵控制盘的设置依次改变热水出口的温度，将热水出口温度（下限40℃、上限120℃）分别依次调整至50℃、52.5℃、55℃、57.5℃、60℃、62.5℃、65℃、67.5℃、70℃、72.5℃、75℃、，获取不同温度下的运行状态参数。达到要求工况后，稳定运行2分钟，记录一组数据。 冷水箱 热水箱 热泵 凝结水箱 低温热源循环水箱 电加热 锅炉 图2．实验设备流程示意图 2.实验步骤 （1）开机要求 1）检查热泵真空度，发生器绝对压力在20kPa 左右，方可开机。 2）热水泵与热源水泵等辅机是否处于正常状态，热水系统、热源水系统的水封应完好，并排净空气。

吸收式制热

吸收式热泵是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统。是回收利用低温位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。吸收式热泵可以分为两类。 第一类吸收式热泵,也称增热型热泵,是利用少量的高温热源，产生大量的中温有用热能。即利用高温热能驱动,把低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一类 吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.5～2.5。 第二类吸收式热泵，也称升温型热泵,是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热能。即利用中低温热能驱动,用大量中温热源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中 温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数总是小于1，一般为0.4～0.5。两类热泵应用目的不同,工作方式亦不同。 但都是工作于三热源之间，三个热源温度的变化对热泵循环会产生直接影响，升温能力增大，性能系数下降。 目前,吸收式热泵使用的工质为LiBr--H2O或NH3--H2O,其输出的最高温度不超过150℃。升温能力ΔT一般为30-50℃。制冷性能系数为0.8～1.6，增热性能系数为1.2～2.5，升温性能系数为0.4～0.5。 第一类溴化锂吸收式热泵原理简介： 第一类溴化锂吸收式热泵机组是一种以高温热源（蒸汽、高温热水、燃油、燃气）为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，回收利用低温热源（如废热水）的热能，制取所需要的工艺或采暖用高温热媒（热水），实现从低温向高温输送热能的设备。热泵由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等主要部件及抽气装置，屏蔽泵（溶液泵和冷剂泵）等辅助部分组成。抽气装置抽除了热泵内的不凝性气体，并保持热泵内一直处于高真空状态。 第二类溴化锂吸收式热泵原理简介： 第二类溴化锂吸收式热泵机组也是回收利用低温热源（如废热水）的热能，制取所需要的工艺或采暖用高温热媒（热水），实现从低温向高温输送热能的设备。它以低温热源（废热水）为驱动热源，在采用低温冷却水的条件下，制取比低温热源温度高的热媒（热水）。它与第一类溴化锂吸收式热泵机组的区别在于，它不需要更高温度的热源来驱动，但需要较低温度的冷却水。 第二类热泵也是由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等主要部件及抽气装置、屏蔽泵（溶液泵和冷却泵）等辅助部分组成。抽气装置抽除了热泵内的空气等不凝性气体，并保持热泵内一直处于高真空状态。 二段第二类溴化锂吸收式热泵原理简介： 二段第二类溴化锂吸收式热泵机组是将第二类热泵的蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器各分为完全隔开的两个，驱动热源（废热水）、热媒（热水）和冷却水分别顺序流经分隔成两个的各部件，使各部件分别均形成一个高温段和一个低温段。高温段的发生器、蒸发器分别与高温段的冷凝器、吸收器对应，利用高温段的驱动热源温度较高的优势，尽量提高热媒出口温度；低温段的发生器、蒸发器则分别与低温段的冷凝器、吸收器对应，充分利用低温段冷却水和热媒温度较低的优势，尽量利用温度已降低的驱动热源的热量，使驱动热源（废热水）温度降得更低，从而回收利用更多的驱动热源（废热水）热量。