2439 大型制藥廠熱電冷三聯(lián)供工程設(shè)計(jì),大型,制藥廠,熱電,三聯(lián),工程設(shè)計(jì) 吸收式制冷簡(jiǎn)介吸收循環(huán)是一個(gè)過(guò)程，制冷效果被通過(guò)使用兩種流體和一些熱量輸入產(chǎn)生, 而不是如同在更熟悉的蒸汽壓縮循環(huán)里的電輸入。蒸汽壓縮和吸收冷卻循環(huán)在較高的壓力經(jīng)過(guò)制冷劑的壓縮到一個(gè)低的壓力和余熱經(jīng)過(guò)制冷劑的蒸發(fā)完成熱的移動(dòng)。 創(chuàng)造壓力差并且循環(huán)這種致冷劑的方法是在兩個(gè)循環(huán)之間的主要差別。蒸汽壓縮循環(huán)利用一臺(tái)機(jī)械壓縮機(jī)建立必要循環(huán)制冷的壓力差。 在吸收系統(tǒng)，一種二元溶液或者吸收質(zhì)用來(lái)循環(huán)制冷。 因?yàn)闇囟刃枨鬄檠h(huán)在中低溫?zé)崴秶鷥?nèi), 并且對(duì)于電能儲(chǔ)蓄有重要的潛能，吸收制冷好像是地?zé)岬膽?yīng)用的一種好前景。 吸收機(jī)器在兩個(gè)基本的構(gòu)造今天是市場(chǎng)上可買(mǎi)到的。對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)超過(guò)32°F( 主要是空氣調(diào)節(jié)) ,循環(huán)使用溴化鋰作為有吸收劑，水作為制冷劑。 對(duì)低于 32°F 的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，氨水/水循環(huán)使用氨作為制冷劑，水作為吸收劑。 溴化鋰/ 水循環(huán)機(jī)器圖 1 顯示一臺(tái)典型的溴化鋰/ 水機(jī)器(溴化鋰/ 水 )的圖解。 過(guò)程在兩個(gè)容器或者殼發(fā)生。 上面殼包含發(fā)生器和冷卻器； 下面的殼，包含吸收劑和蒸發(fā)器。 熱量供應(yīng)在含有溴化鋰/ 水溶液發(fā)生器中。 這一熱量引起致冷劑在這一容器水中沸騰溶液到蒸餾狀態(tài)。水蒸汽進(jìn)入冷凝器部分在那里一個(gè)冷卻的介質(zhì)來(lái)把蒸汽冷凝到液態(tài)。水然后流動(dòng)到蒸發(fā)器它經(jīng)過(guò)在筒上方含有流體被冷卻的區(qū)間。為了維持吸收器- 蒸發(fā)器殼的一個(gè)最低壓，水在一個(gè)非常低的溫度沸騰。這沸騰引起水從介質(zhì)中吸收熱被冷卻,因此,降低它的溫度。蒸發(fā)了水然后進(jìn)入吸收器它被和在含水量中的非常低的溴化鋰/ 水溶液混合的區(qū)間之內(nèi)經(jīng)過(guò)。這濃溶液 ( 濃溴化鋰 / 水溶液 ) 容易吸收來(lái)自蒸發(fā)器區(qū)間的蒸汽形成稀溶液。這就是給循環(huán)取名吸收的原因。稀溶液然后被抽到發(fā)生機(jī)區(qū)間重復(fù)循環(huán)。如圖 1 中所示，有三種流體循環(huán)外面的連接中: a)發(fā)生器熱輸入量,b)冷卻水 , c)冷凝水 。由于每一個(gè)這些循環(huán)是一種特性機(jī)器額定下的溫度。因?yàn)閱渭?jí)單位, 這些溫度是 :0.12MPa 的蒸氣 (等效熱的水) 進(jìn)入發(fā)生器， 85°F 的冷卻水，44°F 留下的冷凝水 (制冷和空調(diào)工程師學(xué)會(huì), 1983)。在這些狀態(tài)之下,一個(gè)制冷系數(shù) (COP) 大約可能在 0.65 到 0.70 (制冷和空調(diào)工程師學(xué)會(huì) ,1983)。制冷系數(shù)可能被想到如機(jī)器效率的一種指標(biāo)。它可以由所需要的熱輸入量除于冷卻產(chǎn)量計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè) 0.70 的制冷系數(shù)操作一個(gè) 500 噸的吸收冷卻器會(huì)需要:(500 x 12,000 Btu/h)/0.70=8,571,429 Btu/h 熱輸入量。這熱輸入量相當(dāng)于 0.12MPa 9,022 磅/小時(shí)的蒸氣，或者 1,008 gpm 240°F 水在 17°F D T.雙級(jí)機(jī)器能有效的提高機(jī)器的制冷系數(shù)。然而,溫度需求為這些進(jìn)入發(fā)電量溫差范圍內(nèi)提供了很好的要求(350 °F)。結(jié)果，雙級(jí)機(jī)器會(huì)或許不被應(yīng)用到地?zé)釕?yīng)用。措施基于已經(jīng)被發(fā)展 (Christen,1977) 描述單級(jí)吸收機(jī)的措施反應(yīng)式,圖 2 顯示出在制冷系數(shù)和容量 (冷卻出量 ) 與熱水溫度輸入量的效應(yīng)。進(jìn)入熱水小于 220 °F 的溫度實(shí)際上造成設(shè)備容量的減少。溫度造成設(shè)備容量減少的原因自然和輸入到吸收式循環(huán)中的熱量相關(guān)。在發(fā)生器中，熱輸入量在吸收劑/冷劑混合物中引起沸騰發(fā)生。 因?yàn)閴毫υ诎l(fā)生器中總是不變的,固定在沸騰溫度下。結(jié)果，那個(gè)進(jìn)入熱水溫度的一個(gè)還原反應(yīng)引起在熱的流體和沸騰混合物之間的溫差一個(gè)還原反應(yīng)。 因?yàn)闊醾鬟f直接地因溫差而改變 ,由于進(jìn)入熱水溫度在吸收致冷容量中有一個(gè)幾乎線性的減少。在過(guò)去幾年中，一個(gè)制造廠商已經(jīng)為在較低的進(jìn)水口溫度增加措施修正小的容量單位 (2 到 10 噸) 。然而,在大量輸出中被修正機(jī)器的低溫不仍然有效, 會(huì)可以應(yīng)用在制度和工業(yè)型方案中。雖然制冷系數(shù)和容量也被其他的參數(shù)改變, 像冷凝器和冷凝水溫度和流度估計(jì),發(fā)生器熱輸入量在生產(chǎn)中有最大的影響。這是特別地重要的考慮關(guān)于地?zé)釕?yīng)用。因?yàn)樵S多 240 °F 和高于此范圍的地?zé)豳Y源正在被調(diào)查因?yàn)槭褂糜袡C(jī)的郎肯循環(huán) (ORC) 的發(fā)電量方案, 空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用在這個(gè)溫度之下是有可能的。結(jié)果，在 180 到 230 °F 范圍中操作的冷卻器 (依照?qǐng)D 2) 不得不在 400 和 20% 之間特大號(hào)中選擇。同傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比這會(huì)容易增加資本支出而且減少回報(bào)。資本支出的增加會(huì)從較大的冷卻塔成本出現(xiàn)，它起因于吸收設(shè)備的低制冷系數(shù)。單效設(shè)備的制冷系數(shù)大約是 0.7。在相同的狀態(tài)下面的蒸汽壓縮機(jī)器的制冷系數(shù)可能是 3.0 或更高。結(jié)果，為每個(gè)單位的制冷，一個(gè)蒸汽壓縮系統(tǒng)會(huì)必須在冷卻塔釋放 1.33 個(gè)熱量單位。對(duì)于一個(gè)吸收系統(tǒng)，在一個(gè) 0.7 的制冷系數(shù)， 2.43 個(gè)熱量單位一定在冷卻塔被釋放。這為吸收系統(tǒng)在冷卻塔和附件增加重要的成本。為了要維持發(fā)生器中的熱傳遞,唯一的溫差可能在熱水蒸氣中被忽略。這是事實(shí)的一個(gè)結(jié)果機(jī)器本來(lái)設(shè)計(jì)來(lái)作蒸氣的進(jìn)量。熱傳遞從那個(gè)濃縮蒸汽是一個(gè)常數(shù)溫度過(guò)程。 結(jié)果,為了要有相等的效果，進(jìn)入的熱水溫度會(huì)有高于飽和的溫度在以定格的狀態(tài)符合到進(jìn)水口汽壓。這要考慮到熱水循環(huán)中的一些 T。在鍋爐中加倍了實(shí)施,這對(duì)工作費(fèi)是小的影響。然而，因?yàn)?T 直接地影響流量率和抽泵能量,這是地?zé)釕?yīng)用的主要考慮。舉例來(lái)說(shuō),假如 0.54 的制冷系數(shù)和 15 個(gè)°F 溫差的地?zé)崃黧w， 250 個(gè) ft 抽水頭和 65%冷凝效率,大約 0.20 千瓦/ t 泵壓力被需要。這相當(dāng)與大約 0.50-0.60千瓦/ t 的一個(gè)大的離心機(jī)(只有壓縮機(jī)消費(fèi)).小的溫差和高流動(dòng)率在空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用中關(guān)于吸收冷卻器使用估計(jì)指出另外的考慮。 承擔(dān)一個(gè)地?zé)嵯到y(tǒng)要設(shè)計(jì)一個(gè)新的建筑物的加熱和冷卻。因?yàn)楣嵯到y(tǒng)與冷卻器的在比較中可能被設(shè)計(jì)為了相當(dāng)大的溫差, 吸收應(yīng)用的逐漸增加的成本會(huì)必須使用比較高花費(fèi)和泵花費(fèi)的需求。 一個(gè)第二應(yīng)用為空氣供暖需求設(shè)計(jì)而且使用一個(gè)較小的吸收機(jī)承擔(dān)基本負(fù)荷。在這一應(yīng)用，第二的電冷卻器會(huì)使用到達(dá)好的效果。 從另一方面來(lái)說(shuō)，成本支出會(huì)是增加的。大的噸數(shù)設(shè)備成本圖 3 列舉了一些在空間凈化應(yīng)用中一般大的噸數(shù) (>100 個(gè)噸) 冷卻設(shè)備的成本。圖中顯示出的吸收冷卻器 (Abs。 chlr.),離心式冷水機(jī) (Elec。 chlr.),冷凝器設(shè)備附件(冷卻塔，冷卻水抽水機(jī)和冷卻水砂眼)的成本為了吸收冷卻器附件 (Abs。 twr.)和離心式冷水機(jī)附件 (Elec。 twr.)。 如圖所示，吸收設(shè)計(jì)同電驅(qū)動(dòng)冷卻器冷卻器相比它本身和它的冷凝器附件設(shè)備成本要高的多。 這些是最初的資本支出差別在一個(gè)地?zé)釋?shí)施中不得不節(jié)約。圖 3. 電動(dòng)和吸收冷卻器和輔助設(shè)備的成本 .(Means,1996)小的噸數(shù)設(shè)備據(jù)目前我們所知,現(xiàn)在只有一家公司制造小的噸數(shù) (<20 噸) 溴化鋰制冷設(shè)備。 這公司位于日本,主要為太陽(yáng)能應(yīng)用生產(chǎn)設(shè)備。 現(xiàn)在，可提供的單位在 1.3,2,3,5,7.5, 和 10 噸容量中。 這些單位可能被一起疊加提供達(dá)到 50 噸的容量。因?yàn)閱挝皇撬鋮s冷卻器,同傳統(tǒng)電蒸汽壓縮設(shè)備相比他們需要較多的機(jī)械設(shè)備為一個(gè)給定的容量。 除了吸收冷卻器它本身,還需要一個(gè)冷卻塔。 被安裝外部的冷卻塔需要和內(nèi)部的管子和循環(huán)泵相連。 因?yàn)槲諜C(jī)生產(chǎn)已冷的水, 需要風(fēng)機(jī)盤(pán)管輸送冷卻水到空氣中。 絕緣管用來(lái)連接機(jī)器和盤(pán)管。 另外循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)冷卻水循環(huán)。 最后，熱水一定要供給到吸收機(jī)。 這需要第三蛇行管。圖 4 用來(lái)與傳統(tǒng)的電冷卻相比較評(píng)估小的吸收設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 。這個(gè)圖顯示出同傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)相比增加成本的使用吸收式設(shè)備所能節(jié)約的成本。明確的，圖顯示出多年來(lái)為五個(gè)不同的尺度單位下計(jì)算簡(jiǎn)單回報(bào)的電成本。 在每個(gè)情況，吸收系統(tǒng) ( 在每年 2,000 個(gè)滿載小時(shí)) 每年的電節(jié)省費(fèi)用同系統(tǒng)的逐漸增加資本支出成簡(jiǎn)單的回報(bào)價(jià)值關(guān)系。在這里同常規(guī)的吸收式系統(tǒng)比較的系統(tǒng)是一個(gè)屋頂組裝機(jī)組。 這是最有效的不貴的傳統(tǒng)系統(tǒng)。 一個(gè)比較成熟的吸收制冷系統(tǒng) (VAV,4 管冷卻水等) 會(huì)產(chǎn)生較吸引人的回報(bào)。圖 4.小的吸收設(shè)備上的簡(jiǎn)單回報(bào)與傳統(tǒng)的屋頂設(shè)備相較。圖是建立在充份的溫度地?zé)崃黧w的有效為基礎(chǔ)以額定容量允許之上的(190 °F 之上) 。 除此之外,除了管道之外, 地?zé)峋捅玫某杀臼遣挥每紤]的。只有制冷設(shè)備成本要考慮。 結(jié)果，圖 4 的回報(bào)價(jià)值只有在地?zé)豳Y源已經(jīng)被發(fā)展為一些其他的目的才是有效的 (空氣供暖和水產(chǎn)業(yè)) ，而且唯一的可選決定是在電和吸收冷卻的之間的選項(xiàng)。圖 4 也小的噸數(shù)吸收冷卻的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)只有在 5 到 10 噸容量需求和超過(guò) $0.10 千瓦/小時(shí)電力消耗才是是吸引人的。 圖 4 是建立在一個(gè)年度冷量需求2,000 個(gè)滿載小時(shí)之上的。 這在最地理的面積需求的上端上。 為了平衡其他年度冷量的需求,只是乘以圖 4 中實(shí)在的滿載小時(shí)的簡(jiǎn)單回報(bào)系數(shù)再除以 2,000。吸收式制冷機(jī)的性能建立在額定狀態(tài)為了便于得到圖 4 。應(yīng)該指出的是,如同較大的機(jī)器，性能很重地依賴(lài)進(jìn)入熱水溫度和進(jìn)入的冷卻水溫度。 額定條件是建立在 190 °F 進(jìn)熱水， 85 °F 進(jìn)入冷卻水和 48 °F 排除已冷的水。三個(gè)回路的流動(dòng)率是建立在 9°F 的溫差之上的。圖 4 舉例說(shuō)明進(jìn)入熱水溫度和進(jìn)入冷卻水溫度對(duì)小的機(jī)器性能的影響。 在進(jìn)入熱水溫度小于 180 °F 時(shí)，實(shí)際減少是必要的。 初步的評(píng)估， 85 °F 冷卻水曲線是必要的。商業(yè)制冷許多商業(yè)和工業(yè)的制冷應(yīng)用包括小于 32 °F 的方法溫度和多數(shù)是 0 ° F. 結(jié)果，溴化鋰/ 水循環(huán)不符合要求,因?yàn)樗鳛槔鋭＝Y(jié)果,所需要的流體在這些溫度下是不會(huì)凝固的。這些應(yīng)用最通常類(lèi)型的吸收循環(huán)是水/氨循環(huán)。 在這情況，水是吸收劑，氨是制冷劑。在商業(yè)制冷應(yīng)用中使用水/ 氨設(shè)備和地?zé)豳Y源為被許多其他的考慮如空氣調(diào)節(jié)應(yīng)用所影響。 圖 5 這些舉例說(shuō)明這些中最重要的。 當(dāng)冷凍溫度減少, 所需要熱水的溫度是增加的。 因?yàn)榇蠖鄶?shù)商業(yè)和工業(yè)的制冷應(yīng)用在 32 °F 下發(fā)生, 所需的熱輸入量溫度一定至少在 230 ° F. 應(yīng)該記住所需的蒸發(fā)溫度是在過(guò)程處理溫度下面 10 到 15 °F。 舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè) +20 °F 的冷庫(kù)將需要一個(gè) 5°F 蒸發(fā)溫度。研究表明最小需要的熱水溫度 275°F。 在這個(gè)溫度范圍內(nèi)沒(méi)有很多地?zé)豳Y源。 因?yàn)檫@個(gè)溫度范圍內(nèi)的地?zé)豳Y源,有可能小的發(fā)電站將形成競(jìng)爭(zhēng)除非疊加使用。結(jié)論在結(jié)論中, 當(dāng)考慮地?zé)?吸收冷卻空氣調(diào)節(jié)的應(yīng)用時(shí)候應(yīng)當(dāng)評(píng)估下列幾個(gè)因數(shù)資源溫度實(shí)際的傳遞因數(shù)應(yīng)用到設(shè)備應(yīng)在溫度少于 220°F 時(shí). 非常高的資源溫度的重要部份或雙級(jí)在低溫制冷中被應(yīng)用。吸收機(jī)熱水需求量與空氣供暖需求流量相較逐漸增加的井和泵成本應(yīng)該被考慮到吸收機(jī)。制冷容量需求比較大的機(jī)器有比較低的成本逐漸增加在每噸的花費(fèi)上。由于加倍的能量轉(zhuǎn)移，這就造成一個(gè)積極的經(jīng)濟(jì)影響。空氣調(diào)節(jié)年制冷負(fù)荷，滿負(fù)荷運(yùn)行或過(guò)程冷卻，載荷系數(shù)明顯地，設(shè)備的較高利用造成較快的花費(fèi)。資源的抽泵動(dòng)力往往在非常低的靜止水平或下降。抽泵動(dòng)力可能接近 50% 的高效率電冷卻器消費(fèi)。公用設(shè)備率由于很多的保護(hù)措施，高的公用設(shè)備率為消費(fèi)和要求產(chǎn)生較好的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。