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℃ . 0 c 3 o ; _ , _ _ _ 25 _ 30 3弓冷却水温鹰C 图 15 。
. 最佳中间压力与冷却水温度的关系 . 7 2 。
由此可见 , 在既有低位热能 , 又需较低。
1 3 . . 的制冷温度时双级循环更能发挥它的作用。
中间压力 ; 2 一一一热力系致———最佳中间 , ・压力; 在设计双级循环时可以考虑系统在外界条数 q , 在没有特殊要求时通常是这样来选择的 = , 、二 , 件允许的情况下能够按单级流程运行冬季 , 例如在 , 即要使系统的总热耗量达到最小、: 为此要找出 0 当冷却水温显著降低时 (1 , O G 左右 , 。
+ , 、; 与 P 。
・的关系来 , 然后选择 c a , , 、: 就可将原来的双级系统改成单级运转系数将显著提高一般企业中冬季用冷负荷都会下降级流程已可满足需要 , , 其热力好在为最小时的 p. 值 4 文献〔〕曾应用电子计 . 但制冷量则有所减少算机对制冷盈为 4 1 所示 p. 。
11 6 3kw (i 万k l/ h 的双级所以按单也有利于全系统进行了中间压力的模拟研究存在最佳值 , 其结果如图 , 这样就可使企业在冬季 , 它表明在一定运行条件下中间压力。
第七章吸收式制冷思考题1 吸收式制冷机是如何完成制冷循环的？在溴化锂吸收式制冷循环中，制冷剂和吸收剂分别起那些作用？从制冷剂、制冷能源、制冷方式、散热方式等各方面比较吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷的异同点。
答：吸收式制冷机包括两个循环回路：制冷剂循环和吸收剂循环。
制冷剂循环中，高压气态制冷器在冷凝器中间冷却介质放热被凝结成液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；在蒸发器中气化为低压气体，同时吸收被冷却介质的热量产生制冷效应。
这些过程与蒸汽压缩式制冷循环是完全一样的。
吸收剂循环中，液态吸收剂在吸收器中吸收来自蒸发器的低压气态制冷剂，变为稀溶液；经溶液泵升压后进图发生器，在其中被加热沸腾，其中沸点低的制冷器气化成高压制冷剂气体，进入冷凝器循环，浓溶液返回吸收器。
吸收式制冷循环中，制冷剂用于制取冷量。
吸收剂可以作为将以产生制冷效应的制冷蒸汽从2 试分析在吸收式制冷系统中为何双效系统比单效系统的热力系数高。
答：双效系统中高压发生器的溶液气化所产生的高温冷剂水蒸气作用低压发生器加热溶液，再与低压发生器中溶液气化所产生的冷剂蒸汽混合在一起，作为高压制冷剂进入冷凝器。
由于高压发生器中冷剂蒸汽的凝结热已经用在正循环中，使得发生器的耗热量减少，所以热力系数高。
3 简述蒸汽型单效制冷式冷水机组有哪些部件？说明各个部件的作用与工作原理。
为什么说溶液热交换器是一个节能部件？主要有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、膨胀阀、减压阀、发生器泵、蒸发器泵、溶液热交换器、冷却水管路、冷冻水管路.来自吸收器的冷稀溶液与来自发生器的热浓溶液在热交换器中进行热交换，既提高了进入发生器的冷稀溶液的温度，又降低了进入吸收器的热浓溶液的温度，减少了吸收器的冷却负荷与发生器的加热负荷，所以是一个节能部件。
4 为什么在溴化锂吸收式制冷剂中，蒸发器不采用蒸汽压缩式制冷系统中的满液式蒸发结构？满液式蒸发器中冲一定高度的制冷剂，产生一定的静压，会是下部液体的蒸发温度升高。
以循环氨水为热源的溴化锂吸收式制冷机在焦化厂的应用摘要：溴化锂吸收式制冷机组在工厂中的应用十分广泛。
本文介绍了一种以循环氨水为驱动热源的溴化锂吸收式制冷机组的原理，阐述了它在焦化厂制冷系统中的应用，比较了它与传统的以蒸汽为热源的制冷机组的节能环保情况。
关键词：溴化锂；循环氨水；焦化厂；节能环保焦化企业是能源消耗大户，降低产品能耗对企业的可持续发展有着重要作用。
利用循环氨水为热源的溴化锂吸收式制冷系统不仅能很好地满足生产工艺的用水要求，改善生产工艺的各项操作指标，而且将设备运行成本将至最低，最大程度的实现了节能减排，同时还减少了焦化厂内本身的生产用蒸汽或煤气。
减少生产用气意味着减少了生产蒸汽或煤气时各项污染物的排放，为焦化企业开辟了一条大胆的节能减排之路，以循环经济理念实施节能降耗和污染源头的有效控制，推动清洁生产的深入开展，进一步提升企业可持续发展的能力。
1我国焦化厂现状焦化厂在炼焦过程中，荒煤气从焦炉炭化室由上升管逸出去往桥管，温度为650～750℃左右。
此荒煤气在桥管和集气管中利用表压为150～200KPa左右的循环氨水喷洒，当雾状的循环氨水与煤气充分接触时，循环氨水吸收大量荒煤气显热，部分氨水汽化蒸发与煤气混合，此时煤气下降至82～87℃。
混合后的循环氨水和煤气一部分通过气液分离器后去往机械化澄清槽，然后去往循环氨水槽或油库。
另一部混合气体进入上、下两段初冷器冷却至21℃左右。
混合后的循环氨水气体与煤气在初冷器冷却过程中，煤气中的水蒸汽、氨、焦油、萘等被冷凝下来，形成冷凝液。
混合物在气液分离器和机械化澄清槽中静止分离，分离出的液态氨水混合物去往循环氨水槽，温度一般为80℃左右。
氨水在氨水槽中自然散热后，大部分再次用于循环喷洒冷却焦炉煤气，故称为循环氨水。
一般工艺中循环氨水喷洒的温度较高，而循环氨水理论温度在70℃左右就可满足喷洒冷却煤气要求，此部分热量未被利用，造成了能源的浪费。
与此同时，在焦化企业的生产过程中，很多其他工艺也需要降温，降温时的驱动热源一般为蒸汽或者煤气。
一、制冷技术1、吸收式制冷吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。
吸收式制冷的原理：常用的工质对有氨水和水/溴化锂。
吸收制冷的基本原理一般分为以下五个步骤：（1）利用工作热源（如水蒸气、热水及燃气等）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来。
（2）制冷剂蒸气进入冷凝器中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流器降压到蒸发压力。
（3）制冷剂经节流进入蒸发器中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气。
（4）在发生器A中经发生过程剩余的溶液（高沸点的吸收剂以及少量未蒸发的制冷剂）经吸收剂节流器降到蒸发压力进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度。
（5）吸收过程往往是一个放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液。
在吸收器中恢复了浓度的溶液又经溶液泵升压后送入发生器中继续循环。
吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷循环。
目前吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质，习惯上称低沸点组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对。
原理图：吸收式制冷的特点：吸收式制冷以自然存在的水或氨等为制冷剂，对环境和大气臭氧层无害；以热能为驱动能源，除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能，在同一机组中还可以实现制冷和制热（采暖）的双重目的。
整套装置除了泵和阀件外，绝大部分是换热器，运转安静，振动小；同时，制冷机在真空状态下运行，结构简单，安全可靠，安装方便。
在当前能源紧缺，电力供应紧张，环境问题日益严峻的形势下，吸收式制冷技术以其特有的优势已经受到广泛的关注。
(1) 无原动力，直接使用热原理，因此机器坚固亦无震动，少噪音，能安装于任何地点，从地室一直到屋顶均可。
吸收式制冷的制冷原理
吸收式制冷是一种利用化学反应来实现制冷的技术。
其主要包括以下原理：
1. 吸收：在吸收式制冷循环中，制冷剂（一般为氨气NH3）在低温条件下与工质（一般为溴化锂LiBr）发生吸收作用，形成一个氨水溶液。
2. 蒸发：氨水溶液通过蒸发器（冷凝器）内部的热交换器，从外界吸收热量，使氨气从氨水溶液中析出，并蒸发成气态。
3. 压缩：氨气进一步被压缩成高温高压氨气。
4. 冷凝：高温高压氨气通过冷凝器，与冷却水或外界环境进行热交换，使氨气冷却并凝结成液态。
5. 膨胀：凝结后的氨气液体通过膨胀装置（节流阀）进入蒸发器，再次转化为低温低压的氨气，为下一循环提供制冷的工质。
通过循环进行的这些步骤，实现了从外界吸收热量、气体压缩和冷凝、再放出热量的过程，使得室内或制冷设备内部的温度下降，实现制冷效果。
吸收式制冷与传统的压缩式制冷相比，具有更低的噪音、更高的制冷效率和更少的环境污染。
科技成果——循环氨水为热源的制冷技术技术开发单位河南中鸿集团煤化有限公司适用行业煤焦、化工，炼焦过程中用于喷洒荒煤气的循环氨水热量回收。
成果简介炼焦过程中喷洒荒煤气吸热后的循环氨水经机械化澄清槽分离焦油后，直接作为热源通过循环氨水泵泵入溴化锂吸收式制冷机，回收热量产生炼焦所需工艺低温水。
以130万吨/年焦炉为例，该技术回收循环氨水余热，年节约蒸汽51840吨。
工艺流程：上升管中700℃左右的荒煤气在桥管中被循环氨水喷洒冷却，吸热后的循环氨水和焦油混和液经分离后流入机械化澄清槽，分离出的78-88℃循环氨水作为热源直接通过循环氨水泵泵入溴化锂吸收式制冷机处理放热，放热后的氨水进入桥管进行循环，23℃的冷水泵入制冷机后产生16℃的低温冷水供煤气净化工段使用。
该技术改变了传统蒸汽作为热源制取低温冷水的工艺，而以循环氨水为直接热源，节约了大量蒸汽。
技术效果以130万吨/年焦炉规模为例，循环氨水1100-1200m3/h，进出制冷机组的循环氨水温度80℃和70℃，制冷机换热比为0.8计，考虑散热等原因，以产生800万大卡的冷量计，进入制冷机组冷水温度23℃，可以产生约1139m3/h的16℃冷水。
与蒸汽型制冷系统相比，每年节约蒸汽量51840吨，约777.6万元，折合节约标煤5961.6吨，实现二氧化碳减排14755吨，二氧化硫减排441.2吨，氮氧化物减排220.6吨。
应用情况应用于河南中鸿集团煤化有限公司130万吨/年捣固焦炉，循环氨水1100-1200m3/h，进出制冷机组温度80℃和70℃，回收800万大卡的冷量制取1139m3/h的16℃低温冷水（进口温度23℃）。
该项目2014年投运，每年在4月到10月运行，已长周期安全稳定运行3年，原炼焦工艺无任何改变，低温冷水稳定，节约了大量蒸汽，保障了煤气净化工段运行。
市场前景中国焦化产能巨大，循环氨水热量在大多数焦化企业并没有回收利用。
该技术先进可靠，节能效果显著，经济和社会效益突出，目前市场无与同类竞争技术，焦化企业可接受程度高，市场极为广阔。
1.1.4.4.2 氨吸收式制冷循环系统中的压力和温度吸收式制冷系统也被分为高压侧和低压侧两部分。
蒸发器和吸收器属于低压侧。
蒸发器内的压力由所希望的蒸发温度确定，该温度必须稍低于被冷却介质的温度；吸收器内压力稍低于蒸发压力，一方面是因为在它们之间存在着管道等的流动阻力，另一方面也是溶液吸收蒸气所必须具有的推动力。
冷凝器和发生器属于高压侧，冷凝器内的压力是根据冷凝温度而定的，该温度必须稍高于冷却介质的温度；发生器内的压力由于要克服管道阻力等的影响而应稍高于冷凝器的压力。
在进行下面的讨论时将忽略这些压差，然而在实际情况下，这种压差（尤其是蒸发器和吸收器之间的压差）必须加以考虑，特别是在低温装置中，蒸发器和吸收器之间的较小压差就能引起浓度的较大差别。
由于冷凝器和吸收器是用相同的介质（通常为水）来冷却的，如果冷却水平行地通过吸收器和冷凝器，它们的温度可近似地认为是一致的；如果冷却水选通过吸收器，再通过冷凝器时，冷凝器内的温度将高于吸收器内的温度。
发生器内溶液的温度取决于加热介质的温度，该温度稍低于加热介质温度。
单级氨水吸收式制冷机的循环过程在氨水吸收式制冷机中，由于氨和水在相同压力下的气化温度比较接近（例如在一个标准大气压力，氨与水的沸点分别为 －33.4℃和100℃，两者仅相差133.4℃），因而对氨水溶液加热时，产生的蒸气中也含有较多的水分。
氨蒸气浓度的高低直接影响到整个装置的经济性和设备的使用寿命。
为了提高氨蒸气的浓度，必须进行精馏。
精馏原理已在前面"吸收式制冷机的溶液热力学基础"章节中作了介绍。
实际上，精馏程是在精馏塔设备内进行的。
精馏塔进料口以下发生热、质交换的区域叫提馏段，进料口以上发生热、质交换的区域叫精馏段。
精馏塔还有一个发生器（又称再沸器）和回流冷凝器，前者用来加热氨水浓溶液，产生氨和水蒸气，供进一步精馏用；后者用来产生回流液，也供精馏过程使用。
图1为单级氨水吸收式制冷机的流程图浓度为 的浓溶液（点1a）进入精馏塔，在精馏塔内的发生器中被加热，吸收热量 后，部分溶液蒸发，产生的蒸气经过提馏段，得到浓度为 的氨蒸气(1+R)kg，随后经过精馏段和回流冷凝器，使上升的蒸气得到进一步的精馏和分凝，浓度提高到 (点5'' )，由塔顶排出，排出的蒸气质量为1kg。
回流冷凝器中，因冷凝Rkg回流液所放出的热量 被冷却水排走。
在发生器底部得到浓度为 的稀溶液(f-1)kg，用点2表示。
图1 单级氨水吸收式制冷机流程图A－精馏塔(a－发生器；b－提馏段；c－精馏段；d－回流冷凝器)；B－冷凝器；C－蒸发器；D－吸收器；E－溶液热交换器；F、I－节流阀；G－溶液泵从精馏塔A塔顶排出的几乎是纯氨的蒸气进入冷凝器B中，在等压、等浓度下冷凝成液体（点6），冷凝时放出的热量 由冷却水带走。
液氨经过节流阀I，压力由 降到 ，形成湿蒸气（7点），然后进入蒸发器C，在蒸发器C内，液氨吸收被冷却物体的热量 而气化，然后由蒸发器C排出（点8）。
点8的状态可以是湿蒸气，也可以是饱和蒸气，甚至是过热蒸气，它取决于被冷却物体所要求的温度。
从发生器a的底部排出浓度为 的(f-1)kg稀溶液，经过溶液热交换器E 后温度降低到点2a，因为点2a状态的压力为 ，故溶液为过冷溶液。
过冷溶液经过节流阀F，压力由 降到（即 ），状态由点3表示，然后进入吸收器D，吸收由蒸发器产生的1kg蒸气，形成了fkg、浓度为 的浓溶液（点4），吸收过程中放出的热量 被冷却水带走。
点4状态的浓溶液经溶液泵G升压，压力由 提高到 （点4a），再经溶液热交换器E加热，温度升高到状态点1a，最后从精馏塔A的进料口进入精馏塔，循环又重复进行。
循环过程在图上的表示上述系统的工作过程可以氨水溶液的图中表示，如图2所示。
图中点与图1相对应。
假定进入精馏塔内的状态为1a，浓度为的浓溶液位于饱和液体线的下方（忽略发生器与冷凝器之间的压力损失，认为= ），即处于过冷状态。
溶液经过提馏段到发生器，一路上与发生器中产生的氨蒸气进行热、质交换，首先消除过冷，使浓溶液达到饱和状态1，随后在发生器中被加热。
随着温度的升高，溶液在等压条件下不断蒸发，浓度逐渐变稀，到离开精馏塔底部时浓度变为，温度为 ，用点2表示。
开始发生出来的蒸气状态和发生终了时的蒸气状态分别用点1'' 和2'' 表示，它们分别与浓度为和的沸腾状态的溶液相平衡。
因此离开发生器的蒸气状态应处于1'' 和2'' 之间，假定为状态3'' ，浓度为 。
经过提馏段时，与浓度为的浓溶液进行热、质交换，理想情况下，出提馏段的蒸气浓度应与进料口处浓溶液的平衡蒸气 1''相对应，即氨蒸气的浓度由提高到，再经过精馏段和回流冷凝器，与从回流冷凝器冷凝下来的回流液进行热、质交换，蒸气的浓度进一步提高，温度降低，离开塔顶时，浓度为，用点5'' 表示。
回流液在回流过程中，浓度逐渐降低，理想情况下，离开精馏塔最底下一块塔板时，浓度应与进料口浓度溶液的浓度相同。
浓度为的饱和氨蒸气离开塔顶后进入冷凝器，在等压、等浓度条件下冷凝成饱和液体，用点6表示（冷凝后的液体也可以达到冷凝压力下的过冷状态，视冷却水的温度和冷凝器的结构而定），然后经过节流阀绝热节流到状态7，由于节流前、后的焓值与浓度均未发生变化，故在图上点6与点7是重合的，但正象前面"溶液热力学"章节中已经指出的那样，这两点代表的状态是不相同的，点6表示冷凝压力 下的饱和液体，点7表示蒸发压力下的湿蒸气，它是由饱和液体（点7' ）和饱和蒸气（点7'' ）所组成。
节流后的干度为 ，温度可由试凑法确定，即首先在饱和蒸气压力液线上假定某一温度 (点7' )，通过辅助压力线找到相应压力下饱和蒸气状态点7'' ，连 ，如果该线正好通过点7，假定的温度即为节流后的温度，否则，重新假定 ，直到 通过点7为止。
节流后的湿蒸气进入蒸发器，在等压、等浓度下蒸发至状态点8，点8一般仍处于湿蒸气状态，由点8' 的饱和液体和点8'' 的饱和蒸气组成。
它的温度同样可用试凑法求出。
由发生器引出状态为点2的稀溶液，经过溶液热交换器，被冷却到 压力下的过冷状态2a（假定2a正好处在蒸发压力 的饱和液线上），再经节流阀节流到状态3，然后进入吸收器。
同样，节流前、后的状态点2a和3在 图上是重合的，但代表的状态不同。
在吸收器中，忽略蒸发器和吸收器之间的压力损失，吸收过程是在 等压条件下进行的，状态为3的饱和稀溶液吸收由蒸发器出来的蒸气（点8），沿等压线浓度逐渐变浓，吸收终了时浓度达到 ，用点4表示。
点4状态的浓溶液经过溶液泵后，压力由 高到 ，用点4a表示，如果忽略因溶液泵对浓溶液作功而引起的温度变化，则点4与点4a重合，点4a表示 压力下的过冷液体，过冷液体经过溶液热交换器，在浓度不变的情况下温度升高，用状态点1a表示，最后再进入精馏塔的进料口，循环重新开始。
应该特别强调的是，无论在冷凝过程还是蒸发过程中，尽管是在定压下发生相变，但溶液的温度都不是定值。
从图2可以看出，冷凝过程中，溶液的温度由降至 ；蒸发过程中，溶液的温度由 升至 ，这与单一组分工质在等压下相变时温度不发生变化是不相同的，这是因为当压力保持不变时，随着冷凝或蒸发过程的进行，溶液的浓度在不断变化。
冷凝过程中，溶液中低沸点组分（氨）越来越多，因此饱和温度越来越低；相反，蒸发过程中，溶液中低沸点组分越来越少，故饱和温度逐渐升高。
出蒸发器时的湿蒸气的干度越大，最终蒸发温度越高，甚至有可能超过被冷却介质所允许的温度。
因此，可以通过控制湿蒸气的干度来满足被冷介质温度的要求。
系统中设置溶液热交换器能明显地提高整个装置的经济性，通过溶液内部进行热交换，一方面可以提高进入发生器的浓溶液的温度，减少发生器中加热蒸气的消耗量，另一方面可以降低进入吸收器的稀溶液的温度，从而减少吸收器中冷却水的消耗量，并增强溶液的吸收效果。
溶液在热交换器中温度的变化与热交换器传热表面积的大小有关。
稀溶液的温度变化将大于浓溶液的温度变化，因为稀溶液的流量(f-1)kg小于浓溶液的流量fkg，而它们的比热相差不大。
氨水吸收式制冷系统中有时也设置气-液热交换器，即将从蒸发器出来的低温湿蒸气和从冷凝器出来的液体在逆流式换热器中进行热交换，使冷凝液体过冷，从而提高装置的制冷量，当然，由于进入吸收器的氨气焓值增加，它将使吸收器的热负荷增大。
实践中是否采用这种换器取决于发生器中热量的节省量和吸收器中冷却水消耗的增大量以及热交换器本身费用等之间的比较。
由于蒸气侧传热效率很低，特别是在低蒸发压力下更是如此，为达到一定的热交换量，热交换的面积必须足够大，因而引起成本提高，往往是得不偿失。
图1所示的系统所能制取的最低温度与加热热源温度和冷却水温有关，一般情况下不低于－25℃，否则放气范围 将小于0.06，使装置经济性下降。
如果热源温度较低，冷却水温度较高，而又要制取较低温度时，可采用双级氨吸收式制冷机或带有喷射器的单级氨吸收式制冷机。
氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机性能的比较吸收式制冷循环的热力系数和蒸气压缩式制冷循环的制冷系数都是用来评价循环经济性的主要技术指标。
但两者之间不能直接加以比较，因为压缩式制冷机消耗功，吸收式制冷机消耗热能，功比热能的品位高，产生功的成本也高。
对这两个数值进行比较时，必须考虑电站内蒸汽装置中的热交换情况及效率。
即使如此，吸收式制冷机的热力系数仍然低于压缩式的当量热力系数，原因在于吸收式制冷机系统的运行过程中存在着更多的热力不可逆过程。
从两个系统的运行费用比较来看，在较低的蒸发温度下似乎采用吸收式制冷系统更为合适，特别是在有高温加热介质可以利用的情况下更是如此。
因为这样有可能利用单级吸收式制冷系统获得需两级压缩式系统才能获得的低温。
氨水吸收式制冷机的特点与其它形式的制冷机相比较，氨水吸收式制冷机具有如下特点：(1)采用蒸气或热水作为热源，有利于废热的综合利用，特别适合于化工、冶金和轻工业中的制冷设备；(2)以氨作为制冷剂，能制取0℃以下的低温；(3)整个装置除泵外均为塔、罐等热交换设备，结构简单，便于加工制造；(4)振动、噪音较小，可露天安装，从而降低了建筑费用；(5)负荷在30~100%范围内调节时，装置的经济性没有明显变化；(6)维修简单、操作方便、易于管理；(7)氨价格低廉，来源充足；(8)对大气臭氧层无破坏作用；(9)对铜及铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用；(10)钢材及冷却水消耗量大；(11)热力系数较低；(12)由于氨、水的沸点比较接近，为提高氨气浓度，系统中必须增设精馏和分凝设备。
