第六章溴化鋰吸收式制冷機(jī)性能

1、Tianjin University of Commerce Tianjin University of Commerce 6-1外界條件變化與溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能，與冷媒水溫度、冷卻水溫度、冷媒水和冷卻水流量、加熱蒸氣的壓力（溫度）、溶液的流量等因素有關(guān)。 了解以上因素對(duì)溴化鋰吸收式制冷機(jī)的影響，對(duì)設(shè)計(jì)、操作和正確選擇溴化鋰吸收式制冷機(jī)均具有重要的指導(dǎo)意義。 Tianjin University of Commerce 一. 加熱蒸氣壓力（溫度）的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 Tianjin University of Commerce 當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí)，加熱蒸氣壓力對(duì)

2、制冷量的影響如圖1所示。由圖可知，當(dāng)加熱蒸氣壓力提高時(shí)，制冷量增大，但蒸氣壓力不宜過高，否則，不但制冷量增加緩慢，而且濃溶液有產(chǎn)生結(jié)晶的危險(xiǎn)，同時(shí)會(huì)削弱鉻酸鋰的緩蝕作用，因而一般加熱蒸氣壓力不超過0.29Mpa(132)為宜。Tianjin University of Commerce 加熱蒸氣的壓力變化時(shí)，溶液循環(huán)的變化如圖2所示。 Tianjin University of Commerce 1. 當(dāng)加熱蒸汽壓力降低時(shí)： 加熱溫度降低發(fā)生器出口濃溶液的溫度由t4降至t4 濃度由r降為r 發(fā)生出來的水蒸氣量減少制冷量Q0 2.隨著Q0使Q kQ a冷凝壓力由p k降為p k 稀溶液出吸收器的

3、溫度由t2降至t2 Tianjin University of Commerce3.由于冷媒水出口溫度升高，導(dǎo)致蒸發(fā)壓力由p0上升至p0，稀溶液出口濃度由a降為a。 隨加熱蒸氣壓力的降低，溶液的循環(huán)過程由原來的2-5-4-6-2變?yōu)?-5-4-6-2，因?yàn)閞a，故總的放氣范圍減少，制冷量下降，熱力系數(shù)降低。Tianjin University of Commerce二冷媒水出口溫度的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí)，冷媒水出口溫度對(duì)制冷量的影響如圖3所示。由圖可以看出，冷媒水出口溫度降低時(shí)，制冷量隨之下降。Tianjin University of Commerce 冷媒水出口溫度變化時(shí)

4、，溶液循環(huán)的變化如圖4所示。Tianjin University of Commerce 1.當(dāng)冷媒水出口溫度降低時(shí)，蒸發(fā)壓力由p0降至p0 ，吸收能力減弱，吸收終了稀溶液濃度a升高，放氣范圍變小，制冷量下降。 2.由于冷媒水量不變，制冷量的下降使冷媒水出口溫度稍有回升，蒸發(fā)壓力由p0回升至p0。 3.同時(shí)冷凝器、發(fā)生器以及吸收器的熱負(fù)荷也隨之下降，導(dǎo)致發(fā)生器出口濃溶液溫度由t4升高到t4，冷凝壓力由p k降為p k。 4.吸收器出口稀溶液溫度由由t2降至t2。Tianjin University of Commerce 溶液的循環(huán)過程由原來的2-5-4-6-2變?yōu)?-5-4-6-2。因?yàn)閍r

5、，故總的放氣范圍減少，制冷量下降，熱力系數(shù)降低。Tianjin University of Commerce三冷卻水進(jìn)口溫度的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 其它參數(shù)不變時(shí)，冷卻水進(jìn)口溫度對(duì)制冷量的影響如圖5所示。由圖可以看出，隨冷卻水進(jìn)口溫度的降低，制冷量增大。Tianjin University of Commerce 冷卻水進(jìn)口溫度變化時(shí)，溶液循環(huán)的變化如圖6所示 Tianjin University of Commerce1.當(dāng)冷卻水進(jìn)口溫度降低時(shí)，吸收器出口稀溶液的溫度由t2降至t2，濃度a也隨之下降，冷凝壓力由pk降為pk，從而使發(fā)生器出口濃溶液的濃度r增加，顯然，它將使循環(huán)的放氣范圍增大，

6、制冷量增加。2.隨著制冷量的增大，吸收器熱負(fù)荷增加，稀溶液出口溫度由t2回升至t2；3.冷媒水出口溫度降低，蒸發(fā)壓力由p0降至p0 ；Tianjin University of Commerce4.冷凝器負(fù)荷增加，冷凝器負(fù)荷增加，冷凝壓力由pk回升至pk；5.發(fā)生器負(fù)荷增加，發(fā)生器出口濃溶液的溫度由t4降至t4 。 從而使原來的循環(huán)2-5-4-6-2變?yōu)?-5-4-6-2。由于放氣范圍增大，故制冷量增加，熱力系數(shù)提高。 必須指出，對(duì)于溴化鋰吸收式制冷機(jī)，冷卻水進(jìn)口溫度不宜過低，否則會(huì)引起濃溶液結(jié)晶、蒸發(fā)器泵吸空或冷劑水污染等問題。當(dāng)冷卻水溫度低于16時(shí)，應(yīng)減少冷卻水量，使其出口溫度適當(dāng)提高。

7、Tianjin University of Commerce四冷卻水量與冷媒水量的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 其它參數(shù)不變時(shí)，冷卻水量的變化將引起冷卻水溫的改變，因而冷卻水量變化對(duì)制冷量的影響與冷卻水溫度變化對(duì)制冷量的影響相似，但它除了引起循環(huán)各參數(shù)的變化外，還將引起吸收器和冷凝器中傳熱系數(shù)的變化。冷卻水量的變化對(duì)制冷量的影響如圖7所示。Tianjin University of CommerceTianjin University of Commerce 冷媒水出口溫度不變時(shí)，冷媒水量的變化對(duì)制冷量的影響很小。例如當(dāng)泠媒水量增大時(shí)，一方面使得蒸發(fā)器傳熱管內(nèi)流速增加，傳熱系數(shù)增大，制冷量增加；另一方

8、面，由于外界負(fù)荷不變，從而使冷媒水回水溫度（即冷媒水的進(jìn)口溫度）降低，導(dǎo)致平均溫差降低，制冷量減少。兩者綜合的結(jié)果是機(jī)組的制冷量幾乎不發(fā)生變化，見圖8。Tianjin University of CommerceTianjin University of Commerce五冷媒水與冷卻水水質(zhì)的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 水中的污垢對(duì)換熱器的傳熱性能影響很大，水質(zhì)越差越易形成污垢，表1列出了污垢系數(shù)與制冷量的關(guān)系。Tianjin University of Commerce六稀溶液循環(huán)量的變化對(duì)機(jī)組性能的影響 稀溶液循環(huán)量與系統(tǒng)制冷量的變化關(guān)系如圖9所示。 當(dāng)溶液的循環(huán)倍率a保持不變時(shí)，由于單位制冷量

9、變化不大，因此機(jī)組的制冷量幾乎與溶液的循環(huán)量成正比。Tianjin University of Commerce 溶液循環(huán)量的多少對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。 對(duì)于額定的加熱蒸汽壓力、冷卻水溫度和冷媒水出口溫度，溴化鋰吸收式制冷機(jī)有與之對(duì)應(yīng)的溶液循環(huán)倍率，在此循環(huán)倍率下，進(jìn)發(fā)生器的稀溶液量F與制冷量Q0成正比。若調(diào)整不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況。Tianjin University of Commerce(1)稀溶液量F過大 若進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量F過大（超過圖9所示的100%溶液循環(huán)量時(shí)），則發(fā)生器里加熱蒸汽的熱量大部分用來提高稀溶液的溫度，產(chǎn)汽量降低，從而使發(fā)生器中溶液的平衡濃度下降，同時(shí)使通向

10、吸收器的濃溶液流量增大，加大了吸收器的放熱量，提高了噴淋溶液的溫度，降低了噴淋溶液的濃度，使噴淋溶液的吸收效果惡化，吸收能力下降。產(chǎn)汽量降低使制冷量下降，濃溶液濃度降低使熱力系數(shù)下降。Tianjin University of Commerce(2)稀溶液量F過小 若進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量F過小，使?jié)馊芤撼隹跐舛仍黾?，將帶來濃溶液結(jié)晶的危險(xiǎn)。 一旦發(fā)生結(jié)晶，吸收器吸收效果將惡化，蒸發(fā)器不可能發(fā)揮其制冷效果，使制冷機(jī)處在局部負(fù)荷下運(yùn)行，這是很不利的。Tianjin University of Commerce 因此，溶液循環(huán)量的調(diào)節(jié)是否合適，對(duì)溴化鋰吸收式制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是十分重要的。 另外，吸收

11、器噴淋量加大可以適當(dāng)?shù)馗纳莆掌鞯奈招Ч珔s增加了吸收器泵的電耗。反之，若吸收器噴淋量太小，則會(huì)影響吸收效果。所以必須調(diào)整噴淋量到一個(gè)合適的值。蒸發(fā)器噴淋量的影響結(jié)果與吸收器噴淋量的影響結(jié)果相類似。Tianjin University of Commerce七不凝性氣體對(duì)機(jī)組性能的影響 不凝性氣體不凝性氣體是指在制冷機(jī)的工作溫度、壓力范圍內(nèi)不會(huì)冷凝、也不會(huì)被溴化鋰溶液所吸收的氣體。 “真空是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的第一生命” 對(duì)于溴化鋰吸收式制冷機(jī)來講，真空度的高低實(shí)質(zhì)上是機(jī)組內(nèi)不凝性氣體被抽除多少的反映。 Tianjin University of Commerce 機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)不凝性氣體的來

12、源大致如下：1.機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組內(nèi)空氣未完全抽盡；2.空氣通過管路連接處、焊縫、閥門等處泄漏到機(jī)組內(nèi)；3.在機(jī)組內(nèi)，由于溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕而產(chǎn)生的氫氣。Tianjin University of Commerce 當(dāng)不凝性氣體附著于冷凝器的傳熱管表面時(shí)，增加了傳熱熱阻，提高了冷凝壓力，使發(fā)生器壓力隨之增大，減小了發(fā)生器的產(chǎn)汽量，使制冷機(jī)的制冷量下降。 不凝性氣體存在于吸收器中時(shí)，減少了吸收過程中水蒸氣被吸收的傳質(zhì)推動(dòng)力，使傳質(zhì)系數(shù)減小，傳質(zhì)過程惡化，制冷量明顯下降。不凝性氣體積聚越多，制冷量下降越厲害，有時(shí)甚至?xí)_(dá)到不能制冷的地步。Tianjin University of Comme

13、rceTianjin University of Commerce 由圖10可以看出，若機(jī)組中加入30g氮?dú)猓舛?.5%）后，就會(huì)使機(jī)組的制 冷 量 由 原 來 的 2 2 6 7 . 4 K w 降 為1162.8Kw，幾乎下降50%。Tianjin University of Commerce6-2提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)性提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)性能的途徑能的途徑 由前面分析可知，溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能不僅與外界參數(shù)有關(guān)，而且與機(jī)組的溶液循環(huán)量、不凝性氣體含量及污垢熱阻等有關(guān)。此外，機(jī)組的性能還與溶液中是否添加能量增強(qiáng)劑，熱交換器管簇的布置方式等因素有關(guān)。我們可望通過下列途徑來提高機(jī)組的

14、性能。Tianjin University of Commerce一及時(shí)抽除不凝性氣體由于溴化鋰吸收式制冷機(jī)是處于真空中運(yùn)行的，蒸發(fā)器和吸收器中的絕對(duì)壓力極低，故外界空氣很容易漏入，即使少量的不凝性氣體也會(huì)明顯地降低機(jī)組的制冷量。如果不凝性氣體積聚到一定的數(shù)量，就能破壞機(jī)組的正常工作狀況。因而及時(shí)抽除機(jī)組內(nèi)的不凝性氣體是提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)性能的根本措施。Tianjin University of Commerce二調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量調(diào)節(jié)不當(dāng)，可導(dǎo)致機(jī)組性能下降。發(fā)生器熱負(fù)荷一定時(shí)，如果循環(huán)量過大，一方面使溶液的濃度差減小，產(chǎn)生的冷劑蒸氣量減少；另一方面，進(jìn)

15、入吸收器的濃溶液量增大，吸收液溫度升高，影響吸收效果。兩者均使機(jī)組的制冷量下降，熱力系數(shù)降低。如果循環(huán)量過小，機(jī)組處于部分負(fù)荷下運(yùn)行，制冷能力得不到充分發(fā)揮，而且由于循環(huán)量過小，溶液的濃度差增大，濃溶液濃度過高，有結(jié)晶的危險(xiǎn)。因此，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量，以期獲得最佳的制冷效果。 Tianjin University of Commerce 溶液循環(huán)量的調(diào)節(jié)可通過三通閥來完成。它將部分稀溶液旁通到由發(fā)生器返回到溶液熱交換器的濃溶液管路中，直接流回吸收器，達(dá)到調(diào)節(jié)稀溶液環(huán)量的目的。Tianjin University of Commerce三強(qiáng)化傳熱與傳質(zhì)過程溴化鋰吸收式制冷機(jī)基本

16、上是一些熱交換器的組合體，它的工作過程實(shí)質(zhì)上是由傳熱和傳質(zhì)過程組成的，因此強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)過程將使機(jī)組的性能有所改善。Tianjin University of Commerce添加能量增強(qiáng)劑 在溴化鋰吸收式制冷機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中往往添加一種名叫辛醇的能量增強(qiáng)劑，它可使傳熱和傳質(zhì)過程都得到強(qiáng)化。 辛醇是一種表面活性劑，它能減少溴化鋰溶液的表面張力，從而增加溶液與水蒸氣的結(jié)合能力。此外，還能降低溴化鋰水溶液的分壓力，從而增加吸收推動(dòng)力，使傳質(zhì)過程得到增強(qiáng)。 Tianjin University of Commerce 添加了表面活性劑后，銅管表面幾乎完全被辛醇浸潤，在傳熱管表面形成一層液膜，而水蒸氣與液

17、膜幾乎不溶，因而在辛醇液膜上呈珠狀凝結(jié)，放熱系數(shù)大大增強(qiáng)，強(qiáng)化了傳熱效果。實(shí)驗(yàn)表明，辛醇的添加量約為溴化鋰溶液量的0.1%-0.3%，添加辛醇后制冷量可提高10%-20%。Tianjin University of Commerce 辛醇基本上不溶于溴化鋰水溶液。隨著機(jī)組的運(yùn)行，辛醇會(huì)不斷地積聚在蒸發(fā)器和吸收器液面上，逐漸喪失提高機(jī)組制冷量的作用。因此必須定期地將蒸發(fā)器水盤中的冷劑水旁通到吸收器中，使辛醇和溶液充分混合，然后循環(huán)使用。 辛醇的密度較小（辛醇的密度約為0.83kg/L )，它總是漂浮于吸收器液囊的液面上。為使辛醇能隨著溶液的噴淋進(jìn)入吸收器的傳熱面，在吸收器液面上設(shè)有沖辛醇管，沖擊

18、辛醇，使之與溶液混合，然后通過噴淋溶液把它帶至吸收器傳熱管。如不足時(shí)可予以補(bǔ)充。Tianjin University of Commerce減少冷劑蒸氣的流動(dòng)阻力 減少冷劑蒸氣的流動(dòng)阻力可增強(qiáng)吸收推動(dòng)力，強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)過程。 通常采用的措施是改進(jìn)擋液板結(jié)構(gòu)型式，增大流通截面；布置蒸發(fā)器和吸收器管簇時(shí)留有氣道，減少管簇的流動(dòng)阻力；吸收器采用熱、質(zhì)交換分開進(jìn)行的結(jié)構(gòu)形式等。Tianjin University of Commerce提高換熱器管內(nèi)工作介質(zhì)的流速 對(duì)于冷卻水和冷媒水，流速一般取1.5-3.0m/s，加熱蒸氣的流速為15-30m/s，溶液的流速一般高于0.3m/s。傳熱管表面進(jìn)行脫脂和

19、防腐蝕處理。改進(jìn)噴嘴結(jié)構(gòu)，改善噴淋溶液的霧化情況。提高冷卻水和冷媒水的水質(zhì)，減少污垢熱阻。采用強(qiáng)化傳熱管 例如采用鋸齒形低肋管和多孔性鍍層金屬管等，提高傳熱效果。Tianjin University of Commerce合理地調(diào)節(jié)噴淋密度 在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，因蒸發(fā)器冷劑水的蒸發(fā)壓力很低，為克服靜液柱高度對(duì)蒸發(fā)過程的影響，通常將蒸發(fā)器做成噴淋的型式。合理地調(diào)節(jié)噴淋密度，可以得到最佳的經(jīng)濟(jì)效果。 Tianjin University of Commerce 如果噴淋密度過小，有可能使部分蒸發(fā)器管簇外表面沒有淋濕，影響制冷效果；但如果噴淋密度過大，管子表面的液膜增厚，冷劑水的蒸發(fā)受影響，阻力

20、損失增大，吸收推動(dòng)力減少，影響吸收效果，同時(shí)液膜形成熱阻，影響外層冷劑水與管內(nèi)冷媒水的熱交換，同樣也影響制冷效果。 Tianjin University of Commerce 吸收器中的噴淋密度也應(yīng)作適當(dāng)調(diào)節(jié)。盡管噴淋量增大時(shí)在一定范圍內(nèi)對(duì)傳熱傳質(zhì)有利，但同樣也存在著液膜增厚的問題，它將增加傳熱和傳質(zhì)的阻力，影響吸收效果。另外，隨噴淋量的增大，溶液泵和蒸發(fā)器泵的功率消耗也增大，這也是值得注意的問題。Tianjin University of Commerce四采取適當(dāng)?shù)姆栏胧┯捎阡寤嚾芤簩?duì)一般金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，特別是有空氣存在的情況下腐蝕更為嚴(yán)重，因腐蝕而產(chǎn)生的不凝性氣體又進(jìn)一步降低了機(jī)組的制冷量，因此除了嚴(yán)格防止空氣的漏入并加設(shè)抽氣裝置外，還必須采取適當(dāng)?shù)姆栏胧?Tianjin University of Commerce 最初人們采用昂貴的耐腐蝕材料，如不銹鋼等，結(jié)果使裝置的成本過高，推廣受到限制。 后來大量的