【制冷与低温技术原理】- 第5章：吸收式制冷氨水
本章主要探讨了吸收式制冷技术，特别是氨水吸收式制冷机的工作原理、特点以及应用。吸收式制冷是一种利用热能驱动的制冷机制，不同于传统的压缩式制冷，它拥有两个独立的回路：制冷剂回路和溶液回路。
1. **吸收式制冷基本原理**：
吸收式制冷机主要利用低温热源（如低压蒸汽、热水、燃气、废烟气、化学反应热或太阳能）作为动力来源。制冷量的大小可以根据需求调整，适用于各种规模的制冷设备。工质对通常由低沸点的制冷剂和高沸点的吸收剂组成。工质对的选择标准包括沸点差异大、吸收能力强、蒸发潜热大、比热容小、成本低且腐蚀性小。
2. **氨水吸收式制冷机**：
氨水作为常见的工质对，因其在常温下能大量溶解于水，形成弱碱性溶液。氨水溶液在低温环境下会析出晶体，限制了制冷机最低可达到的温度。此外，氨水对某些金属（尤其是有色金属）有腐蚀性，因此在设计系统时需避免使用这些材料。在实际操作中，氨水制冷机的工作流程包括蒸发、吸收、精馏和再冷凝等步骤。
3. **工作流程**：
氨水吸收式制冷的工作流程包括氨的蒸发、精馏提纯、冷凝、过冷、节流和蒸发。在精馏塔中，浓溶液被加热，氨气蒸发。然后通过回流冷凝器，氨气被冷凝成液体。经过过冷器后，氨液进一步冷却，通过节流阀降低压力，变为湿蒸气状态。在蒸发器中，氨气吸热蒸发，实现制冷效果。同时，吸收器中，氨气被稀氨水溶液吸收，形成浓缩溶液。
4. **热力过程**：
在h-w图（焓-熵图）中，氨水吸收式制冷循环可以清晰地展示各个阶段的热力变化。包括浓溶液被加热、蒸发、精馏提纯、冷凝、过冷、节流和蒸发等过程。这个过程中，氨气的浓度不断提高，最终在蒸发器中完成制冷任务。
5. **经济性**：
吸收式制冷机的热力系数是衡量其经济性能的重要指标，反映了单位输入热量产生的制冷量。氨水吸收式制冷机由于其独特的工质特性，可能需要额外的精馏装置以提高氨气纯度，这将影响其运行成本和效率。
氨水吸收式制冷机作为一种环保且能适应多种热源的制冷技术，尤其适用于需要低温环境或不能使用传统压缩式制冷的场合。通过理解其工作原理和流程，可以更好地设计和优化这类制冷系统，提高能效并降低成本。
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