在吸收—擴散式制冷機中，除制冷劑—吸收劑工質對外，系統(tǒng)中還有一種輔助工質，一般為餡性氣體(如氮氣等)，稱為擴散劑。因此，吸收—擴散式制冷劑是一種三元工質的吸收式制冷機。該種制冷機與其他吸收式制冷機的區(qū)別在于它利用了擴散劑的循環(huán)和擴散作用，實現制冷劑的節(jié)流蒸發(fā)。同時該種制冷機系統(tǒng)內溶液的輸送采用了熱虹吸泵。系統(tǒng)中沒有任何運動部件和閥門，運轉乎穩(wěn)，無噪音和振動．使用壽命長。傳統(tǒng)的吸收—擴散式制冷機，以氨—水溶液為制冷劑—吸收劑工質對，氫氣作為擴散劑。氫氣在系統(tǒng)中不發(fā)生任何化學變化或相變，它只在系統(tǒng)中循環(huán)和擴散以平衡壓力。
一、吸收—擴撤式制冷機的工作過程
1．吸收—擴散式制冷機的工作原理
圓4—28示出了吸收—擴敵式制冷機的流程團。如圖所示，從吸收器流出率的濃氨水溶液經液體熱交換器加熱溫度。亡升，又花熱虹吸原理的作用下(圖中未具體示出熱虹吸泵)進入發(fā)生器。在發(fā)生器中，濃氨水洛液被An熱，氨蒸汽從溶液中釋放出來，但其中含有少量的水分。這部分氨蒸汽上升流至精餾器，在精餾器內由于受到精餾器壁面的冷卻，冷凝溫度相對較高的水蒸氣先凝結為水，并順流回到發(fā)生器的[：邢。這樣氨汽沿精餾器上升時濃度不2ef提高，最后使所得較純的氨汽進入冷凝器。隨著員蒸汽的釋放，發(fā)生器中的氨水溶液由濃而變稀，并借助于發(fā)生器頂部與吸收器之間的高度羌，經液體熱交換器流回到吸收器的廣端。
 
 


 
 
進入冷凝器的氨汽釋放出潛熱而冷凝成為氨掖，在重力的作用下，液氨自蒸發(fā)器的上部流進蒸發(fā)器，與從蒸發(fā)器上部的另一入口進入的氫氣混合，發(fā)生氨與氫的相互擴散。根據道爾頓定律，由于包的擴散作用，使蜀的分壓力下降。因此，雖然蒸發(fā)器內的總壓力仍然等于冷凝壓力(忽略冷凝器勺蒸發(fā)器之間的管路阻力損失)，但由于氫氣的擴散平衡壓力的作用，氨的分壓力將遠小于系統(tǒng)的總壓力。因此氨液使得以蒸發(fā)產生制冷效應。氨、氫的相互擴散，使氨氫混合蒸汽中氨的濃度增加，比重變大，于是混合氣體使因比重差而下降，流到吸收器中去。進入吸收器的氨氫混合氣體向吸收器的上部流動，其中的氨逐漸被從吸收a5上部流來的稀溶液吸收，濃度不斷提高而成為濃溶液，又從吸收器的下部流出，重復前面的循環(huán)過程。而氨氫混合氣體中的氫氣沒有被吸收，它的比重小，從吸收器的上端流進蒸發(fā)器的上部進行再循環(huán)。由上面關于吸收—擴散式制冷機工作過程的敘述可知，系統(tǒng)中的三種工質都有各自的循環(huán)流動路徑。氨的流動路徑包括發(fā)生a5、精餾管、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器，再經液體熱交換器回到發(fā)生器。氫氣的流動路徑為蒸發(fā)器和吸收器。而氨溶液的流動路徑則包括發(fā)生器、液體熱交換器、吸收器，再經液體熱交換器，并回到發(fā)生器。
2．吸收—擴散式制冷機的實際循環(huán)系統(tǒng)
圖4—29表示了吸收—擴散式制冷機的一種實際循環(huán)系統(tǒng)。濃氨水镕液在溶液熱交換器中加熱后進入發(fā)生器，先在熱虹吸盤管中受到熱源加熱，溫度逐漸上升，當溫度達到沸騰溫度時，镕液便開始沸騰。等到發(fā)生的氣泡達到一定數量時，镕液則可惜氣泡向上的報力，沿提升管卜升至一定高度。



 
 
 
這一氣液枚的靜壓力足以克服溶液循環(huán)的流阻。這就是所謂熱虹吸泵的作用。當氣、報混合物到達發(fā)生器的上部后，其中含有少量水蒸氣的氨汽繼續(xù)上升至精餌、器，而氨水溶液則被分離下來，并經再次加熱，把殘團在氨水中的氨繼續(xù)蒸發(fā)，氨蒸汽沿精館器上升時因溫度降低，使得水分從氨蒸汽中折出，凝為水珠流回發(fā)生器，而氨蒸汽的濃度不斷提高，并繼續(xù)流進冷凝器，在其中放熱，冷凝成液體。液氨從蒸發(fā)器的上部進入發(fā)生器，由氨與氫組成的混合氣體也從蒸發(fā)器的上部進入蒸發(fā)器。
氨與氫的相互擴散，使氨的分壓下降。因此掖氨使得以蒸發(fā)吸收，從而實現制冷。濃氨的蒸發(fā)增加了混合氣中氨的濃度。這一氨濃度高的混合氣體由蒸發(fā)器下部流出，經氣體熱交換器進入貯液器上部空間。沿吸器向上流動，其中的氨逐漸被從上而下的稀溶液吸收。在吸收器壓力仍然等于總壓力P的情況下，稀溶液從發(fā)生器經溶液熱交換器的上部流入主要依靠發(fā)生器中的掖位。吸收所產生的吸收效由管外自然對流的空氣帶定。稀的氨水溶液在吸收據中吸收了氨汽后成為濃溶液，流入貯掖器。由于濃溶液在發(fā)生器中得再行加熱，故先使之在溶液熱交換器中與希望得到冷卻的稀溶液進行熱交換，最后進入發(fā)生器再循環(huán)?；旌蠚庵械陌辈粩啾幌∪芤何?，但氫氣卻不會被吸收，同時溫度逐漸升高，混合氣的比重不斷減小，由下向上流動員后出吸收器，經氣體熱交換器被來自蒸發(fā)器的冷混合氣冷卻，進入蒸發(fā)器進行再循環(huán)。這里實際系統(tǒng)中設一氫氣路，它的作用即在環(huán)境溫度變化時得以乎衡內部系統(tǒng)所需的氫的分壓，以保證制冷機常年穩(wěn)定的運轉，產生良好的制冷效果。
設置貯濃器也是為了在變工況情況下，調節(jié)溶液的循環(huán)量。它的液位必須與熱虹吸作用下的提升管壓力保持平調，保證濃溶液得以進入熱虹吸泵加熱盤管中加熱，以便不斷被提升至發(fā)生器上部，造成氨循環(huán)的條件。
二、吸收—擴髓式制冷視的其他幾種結構型式
吸收—擴散式制冷機具有各種不同的結構型式。它們主要在熱源種類、發(fā)生器結構、薩發(fā)器氣體流向及其結構方面有所不同。
 



 
 
 
因4—30示出的這種結構形式與前面的圖4—29相比，在發(fā)生器中增加了n形管，將提升管上部的蒸汽在末送至冷凝器之前，迫使它經n形管下行穿過濃氨水溶液。當環(huán)境溫度較高時，系統(tǒng)中溶液的濃度較低，從發(fā)生器上部退出的蒸汽，含水量相當高，對制冷效果不利。為改善這種情況，使蒸汽通過濃氨水溶液，含水量可以大大降低。同時利用蒸汽的熱量還可使相當數量的氨從濃溶液中退出。圖4—31示出的系統(tǒng)結構型式的主要特點是提升管位子發(fā)生器內部，即發(fā)生器為三層套管，員外層為稀溶液，中間是濃溶濃，提升管捅入其中。三營管發(fā)生器結構溫單，焊口少，提升速度穩(wěn)定，且熱利用合理。
圖4—32所示系統(tǒng)中陳發(fā)生器為三層套管結
 



 
 
構外，蒸發(fā)器也采用了三層套管結構。在該三套管蒸發(fā)器中，中心管為氨液管，中心管周圍夾層是氫氣流動管，最外層管為擴散管，其中氨氨相互擴散，產生制冷效果。這種三套管蒸發(fā)器，結構緊湊合理，焊接口少。圖4—33所示為一種太陽能驅動的吸收—擴散式冰箱。該系統(tǒng)利用一個平板型太陽能集熱器作為發(fā)生器，系統(tǒng)的運行只需利用太陽能，無需消耗電能。同時該系統(tǒng)的冷凝器中間增加
 
 



 
了一個通往蒸發(fā)器的出濃管，以提高系統(tǒng)效率。這里介紹的氨、氫、水吸收式制冷機的系統(tǒng)總壓力一般在16—25k8／c皿：，系統(tǒng)的熱力系數一班為0.2一0.40。http://www.fairysky.net