吸收式制冷機六

5.2溴化鋰吸收式制冷機溴化鋰吸收式制冷機中以溴化鋰溶液為工質對，其中低沸點的工質水為制冷劑，高沸點的溴化鋰為吸收劑，制取0℃以上的低溫水，多用于空調系統(tǒng)。溴化鋰的性質與食鹽相似，屬鹽類。它的沸點為1265℃，與水的沸點差1165℃，故在一般的高溫下對溴化鋰水溶液加熱時，可以認為僅產(chǎn)生水蒸汽，整個系統(tǒng)中沒有精餾設備，因而系統(tǒng)更加簡單。溴化鋰吸收式制冷機對熱源的要求不高。一般的低壓蒸氣（0.12MPa以上）或75℃以上的熱水均能滿足要求，特別適用于有廢氣、廢熱水可利用的化工、冶金和輕工業(yè)企業(yè)，有利于熱源的綜合利用。第30講吸收式制冷機（2）

5.2.1溴化鋰吸收式制冷機工作原理5.2.1.1溴化鋰溶液的性質（1）水水是一種很好的制冷劑。無毒、不燃燒、不爆炸，安全性能高；汽化潛熱大（約2500kJ/kg，比R22大16倍）；常壓下蒸發(fā)溫度較高，蒸氣比容大；常溫下的飽和壓力很低，比體積大。25℃下飽和壓力為3.167kPa，比體積為43.37m3/kg；其凝固點高，0℃時就結冰。溴化鋰吸收式制冷機只能應用于0℃以上的空調系統(tǒng)中。（2）溴化鋰a.鋰和溴分別屬堿和鹵族元素，溴化鋰性質類似于氯化鈉（NaCl），屬鹽類，有咸味，呈無色粒狀晶體，熔點為549℃；b.沸點為1265℃。對溴化鋰水溶液加熱時，一般認為僅產(chǎn)生水蒸汽；c.極易溶于水，具有極強的吸水性，但溴化鋰在水中的溶解度是隨溫度的降低而降低的；d.無水溴化鋰是白色塊狀，性質穩(wěn)定，在大氣中不變質、不分解；e.它由92.01%的溴和7.99%的鋰組成，相對分子量為86.856，常溫下密度為3464kg/m3，比重為：3.464；f.它無毒、無臭、有咸苦味。

（3）溴化鋰水溶液。a.是無色透明液體、無毒、有咸苦味，濺在皮膚上微癢。加入緩蝕劑鉻酸鋰后溶液會呈淡黃色。要求作為工質對的溴化鋰水溶液滿足以下要求：濃度：50％±1％；酸堿度：pH值為9.0~10.5；雜質最高含量：氯化物（C1-）：0.5％；硫酸鹽（S042-）：0.05％；溴酸鹽（BrO3-）：無反應：氨（NH3）：0.001％；鋇（Ba）：0.001％；鈣（Ca）：0.005％；鎂（Mg）：0.001％；另外，溶液中不應含有二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）等不凝性氣體。b.溴化鋰在水中的溶解度隨溫度降低而降低。所謂溶解度是指飽和液體中所含溴化鋰無水化合物的質量成分，也就是溴化鋰水溶液的質量濃度。機組在運行時，必須注意溶液中的水分蒸發(fā)，或降低溶液溫度時，就會有晶體析出。如下圖所示，圖中的溶解度的曲線也稱為結晶線，圖中曲線上的任意一點都表示溶液處于飽和狀態(tài)。其左上方為固相區(qū)，溶液處于這一區(qū)域，就會有帶不同結晶水的固體溴化鋰析出；右下方為液相區(qū)，表示溶液中不會有結晶析出。由圖中曲線可知，溴化鋰的質量濃度不宜超過66％，否則在運行中當溶液溫度降低時將有結晶析出，破壞制冷機的正常運行。溴化鋰溶液的結晶取決于溶液的溫度與濃度，作為制冷機工質，溴化鋰溶液必須處于液態(tài)，無論在運行或停機期間，都不允許有晶體析出。c.水蒸發(fā)分壓力很低，比同溫度下純水的飽和蒸氣壓力低的多，故有強烈的吸濕性。溴化鋰在水中的溶解度c.右圖為溴化鋰溶液的溫度、質量分數(shù)與蒸氣壓力之間的關系。由圖可知溴化鋰镕液的水蒸汽壓隨著質量分數(shù)的增大而降低，并遠低于同溫度下水的飽和蒸氣壓。當質量分數(shù)為50%、溫度為25℃時，飽和蒸氣壓力為0.85kPa，此時水的飽和蒸汽壓為3.16kPa，即0.92kPa就能被25℃、濃度為50％的溴化鋰溶液所吸收，即溴化鋰溶液具有吸收比其溫度低得多得水蒸汽的能力。這正是溴化鋰溶液可作為吸收式制冷機組工質對的原因。溴化鋰溶液的水蒸汽壓d.溴化鋰溶液的質量定壓比熱容曲線見下圖。由圖中可看出，其質量定壓比熱容在壓力不變的情況下，隨溫度的升高而增大，隨著質量分數(shù)的升高而減小，且比水的比熱小得多。溶液的比熱小，有利于提高制冷機組的效率，減少在發(fā)生、吸收過程中的吸、放熱量。如當溫度為100℃、濃度為50％時，其比熱容約為2.26kJ/kg·K。質量定壓比熱容小，說明在溫度變化時加熱和排出的熱量少，再加上水的蒸發(fā)潛熱比較大這一特點，有利于提高機組的熱力系數(shù)。5.2.1.2溴化鋰吸收式制冷機工作原理溴化鋰吸收式制冷機，是利用溴化鋰溶液具有常溫下強烈的吸收水蒸汽,在高溫下又能將所吸收的水蒸汽釋放出來的特性，以及水在真空狀態(tài)下蒸發(fā)時具有較低的蒸發(fā)溫度和較好的吸熱效應來實現(xiàn)制冷的。溴化鋰具有極強的吸水性，但溴化鋰在水中的溶解度是隨溫度的降低而降低的，溶液的濃度不宜超過66％，否則運行中，當溶液溫度降低時，將有溴化鋰結晶析出的危險性。溴化鋰水溶液的水蒸汽分壓，比同溫度下純水的飽和蒸氣壓小得多，故在相同壓力下，溴化鋰水溶液具有吸收溫度比它低得多的水蒸汽的能力，這是溴化鋰吸收式制冷機的機理之一。溴化鋰吸收式制冷機是以熱能作為動力的，根據(jù)熱能來源的不同可分為蒸氣型、熱水型和直燃型等。通常有單效溴化鋰吸收式制冷機，和采用熱水或燃油、燃氣等燃料直接燃燒的雙效溴化鋰吸收式制冷機。溴化鋰吸收式制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器、制冷節(jié)流閥、蒸發(fā)器、吸收器等設備，即制冷劑循環(huán)和吸收劑循環(huán)組成，如下圖。制冷劑循環(huán)由冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成；吸收劑循環(huán)由吸收器、發(fā)生器、溶液泵以及減壓調節(jié)閥等設備組成。溴化鋰吸收式制冷機的工作原理圖1－冷凝器；2－發(fā)生器；3－溶液泵；4－溶液節(jié)流閥；5－吸收器；6－蒸發(fā)器；7－節(jié)流閥

發(fā)生器內的溴化鋰溶液由于外部熱源的加熱作用，使溴化鋰溶液所含的比溴化鋰沸點低得多的水分氣化成水蒸汽。水蒸汽進入冷凝器被冷卻水冷卻，凝結成制冷劑水，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器內。在蒸發(fā)器內，低壓制冷劑水吸收被冷卻介質的熱量，溫度降低而產(chǎn)生冷量。低溫制冷劑水蒸汽進入到吸收器，被其中的溴化鋰溶液所吸收，吸收過程中發(fā)出溶解熱由冷卻水帶走。吸收了制冷劑水蒸汽的溴化鋰溶液變成稀溶液后，由溶液泵送到發(fā)生器中。由于外部熱源對發(fā)生器的加熱作用，使溴化鋰稀溶液不斷釋放出水蒸汽而使溴化鋰的質量分數(shù)升高，溶液變成濃溶液。溴化鋰濃溶液經(jīng)節(jié)流閥降低壓力后進入吸收器，吸收來自蒸發(fā)器的制冷劑水蒸汽而使溴化鋰的質量分數(shù)降低，再有溶液泵將吸收器里的溴化鋰稀溶液送入發(fā)生器中，如此循環(huán)，從而達到不斷制冷的目的。5.2.2溴化鋰吸收式制冷機的分類根據(jù)機組的使用用途、機組的驅動熱源、驅動熱源的利用方式、溶液循環(huán)的流程以及機組結構的不同進行分類。（1）由工作熱源型式進行分類蒸汽型：使用蒸汽作為驅動能源。單效型工作蒸汽壓力范圍為0.03～0.15MPa（表），雙效型工作蒸汽壓力范圍一般為0.4～0.8MPa（表）。直燃型：一般以油、氣等可燃物質為燃料。不僅能夠制冷，且可以采暖及提供衛(wèi)生熱水。直燃型可分為燃油型、燃氣型、雙燃料型等。雙燃料型可一機使用兩種燃料，分輕油燃氣型及重油燃氣型。熱水型：使用熱水為熱源的溴化鋰機組。常以工業(yè)余熱、地熱熱水、太陽能熱水為熱源，根據(jù)熱源溫度可分為單效熱水型及雙效熱水型。單效機組熱水溫度在85～150℃，高于150℃的熱水可作為雙效機組的熱源。太陽能型：利用太陽能集熱裝置獲取能量，用來加熱溴化鋰機組發(fā)生器內稀溶液，進行制冷循環(huán)。該類型分為兩類，一類是利用太陽能集熱裝置直接加熱發(fā)生器管內稀溶液；另一類是先加熱循環(huán)水，而后再將熱水送入發(fā)生器內加熱溶液。（2）由工作循環(huán)型式進行分類a．制冷循環(huán)型。即冷水機組，分單效循環(huán)和雙效循環(huán)。驅動能源可以是低勢的蒸汽廢汽、廢熱水、地熱水等。單效制冷循環(huán)不適用于以高勢熱能為驅動熱源的制冷機組中。雙效制冷循環(huán)機組與單效的不同之處是只有兩個發(fā)生器和兩個溶液熱交換器，廣泛應用溴化鋰吸收式冷水機組中。b．制冷、制熱循環(huán)型。即冷熱水機組，就是將溴化鋰溶液鍋爐直接與吸收式機組配套，組成直燃機組，進行制冷或制熱循環(huán)。制冷、制熱循環(huán)型也分為單效循環(huán)和雙效循環(huán)，單效循環(huán)一般用在小型機組上，其燃料消耗率比較高；目前通常均采用雙效循環(huán)，即使在小型機組上也進行雙效化用來節(jié)省燃料消耗量。c．熱泵循環(huán)型。熱泵循環(huán)型機組是一種依靠驅動能量將低勢熱源的熱量轉移到高勢熱源，供采暖或其工藝過程使用的設備。溴化鋰吸收式熱泵，是將吸收器和發(fā)生器作為“熱力壓縮機”的吸收式熱泵。其輸入熱源為發(fā)生器的驅動熱源和蒸發(fā)器的低溫熱源；輸出熱源則為冷凝器的冷凝熱和吸收器的吸收熱。（3）按機組的使用用途分類a.溴化鋰吸收式冷水機組，供應空調用冷水或工藝用冷水。冷水出口溫度分為7℃、10℃、13℃、15℃四種。b.溴化鋰吸收式冷熱水機組，供應空調和生活用冷熱水。冷水進、出口溫度為12℃／7℃；用于采暖的熱水進出口溫度為55℃/60℃。c.溴化鋰吸收式熱泵機組，依靠驅動熱源的能量，將低勢位熱量提高到高勢位，供采暖或工藝過程使用。輸出熱的溫度低于驅動熱源溫度，以供熱為目的的熱泵機組稱為第一類吸收式熱泵；輸出熱的溫度高于驅動熱源溫度，以升溫為目的的熱泵機組稱為第二類吸收式熱泵。（4）按溶液的循環(huán)流程進行分類a.串聯(lián)流程，分為兩種，一種是溶液先進入高壓發(fā)生器，后進入低壓發(fā)生器，最后流回吸收器；另一種是溶液先進入低壓發(fā)生器，后進入高壓發(fā)生器，最后流回吸收器。b.并聯(lián)流程，溶液分別同時進入高、低壓發(fā)生器，然后分別流回吸收器。c.串并聯(lián)流程，溶液分別同時進入高、低發(fā)生器，高壓發(fā)生器流出的溶液先進入低壓發(fā)生器，然后和低壓發(fā)生器的溶液一起流回吸收器。（5）按機組結構分類a．單筒型，機組的主要換熱器（發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器）布置在一個筒體內。b．雙筒型，機組的主要換熱器布置在二個筒體內。c．三筒或多筒型，機組的主要換熱器布置在三個或多個筒體內。5.2.3溴化鋰吸收式制冷機的特點溴化鋰吸收式制冷機也是以熱能作為補償來實現(xiàn)制冷的裝置，故很多特點與氨水吸收式制冷機相似。主要有以下優(yōu)點特點：1）制冷劑和吸收劑無臭、無味、無毒，對人體無危害，對大氣臭氧層無破壞作用，有利于滿足環(huán)保要求。2）利用熱源為動力，不但能力利用范圍廣，且具有兩個重要特點：a．能利用低勢熱能（余熱、廢熱、排熱），使溴化鋰吸收式制冷技術可以大量節(jié)約能耗；b．以熱能為動力，溴化鋰吸收式機比利用電能為動力的壓縮式制冷機可以明顯節(jié)約電耗。3）整個朋裝置基本湖上是換熱筑器的組合前體，除功煮率較小的怖泵外，沒支有其它運譽動部件，悟故振動、忠噪聲都很袋?。ㄔ肼暱藘H為75仗～80d氏B），運歸轉平穩(wěn)。4）結構婦簡單，制偽造方便。5）整背個裝置懇處于真談空狀態(tài)鼓下運行準，無爆計炸危險軌。6）操鐵作簡單惠，維護伶保養(yǎng)方姿便，易培于實現(xiàn)掙自動化血運行。7）能常在10蜘％～1專00％卷范圍內拉進行制豎冷量的陷自動、博無級調罰節(jié)，而媽且在部慚分負荷書時，機去組的熱依力系數(shù)染并不明茶顯下降浸。主要缺點章：1）旋腐蝕性覺強。2）闖氣密性焦要求高漫。3）茄因系統(tǒng)場以熱能黑作為補棵償，加櫻上溴化寬鋰溶液吊的吸收子過程是今放熱過項程，故霧對外界邊的排熱航量大，影比蒸氣悅壓縮式要制冷機臟大一倍