吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

卞宜峰 何國(guó)庚 蔡德華 肖如熙 張奧妮

(華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 武漢 430074)

吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

卞宜峰 何國(guó)庚 蔡德華 肖如熙 張奧妮

(華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 武漢 430074)

吸收式制冷的發(fā)展在當(dāng)今節(jié)能與環(huán)保兩大主題之下得到了人們高度重視，其中吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的發(fā)展作為吸收式制冷的核心技術(shù)尤其重要。文中列舉了部分在吸收式制冷方向的熱門(mén)課題，指出理論研究與實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的差距；根據(jù)制冷劑的不同將吸收式制冷工質(zhì)對(duì)分為氨系、水系、醇系、氟系以及其它共五類(lèi)，回顧這五類(lèi)工質(zhì)對(duì)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，針對(duì)這五類(lèi)中傳統(tǒng)工質(zhì)對(duì)的缺陷，探討相應(yīng)的優(yōu)化措施和研究新型工質(zhì)對(duì)，并且與傳統(tǒng)工質(zhì)對(duì)進(jìn)行性能比較。重點(diǎn)介紹了NH3-NaSCN和NH3- LiNO3兩對(duì)工質(zhì)對(duì)的研究現(xiàn)狀，比較兩者在不同工況下的優(yōu)缺點(diǎn)；介紹了以各類(lèi)鹽組合的方式替代LiBr來(lái)改善LiBr-H2O強(qiáng)烈腐蝕特性。在研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上指出了改進(jìn)現(xiàn)有工質(zhì)對(duì)性能和發(fā)掘新型工質(zhì)對(duì)的研究方向。

吸收式制冷；綜述；制冷劑；吸收劑

制冷技術(shù)是隨著人類(lèi)的需要而發(fā)展起來(lái)的，在十八世紀(jì)后期，化學(xué)教授Wiliam Cullen 利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰，這是人類(lèi)歷史上最早的制冷過(guò)程[1]。自此，各類(lèi)制冷技術(shù)便進(jìn)入了人類(lèi)的生活，并且逐步發(fā)展起來(lái)，1810年蘇格蘭的約翰制造的間歇式吸收式制冷機(jī)是最早的吸收式制冷機(jī)，1945年美國(guó)開(kāi)利公司成功試制第一臺(tái)制冷量為523 kW的溴化鋰-水單效吸收式制冷機(jī)，我們國(guó)內(nèi)吸收式制冷機(jī)發(fā)展始于60年代，是根據(jù)特種空調(diào)的需要提出來(lái)的[2]。現(xiàn)階段制冷技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)技術(shù)、國(guó)防、醫(yī)學(xué)、日常生活等各個(gè)方面。隨著世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人類(lèi)現(xiàn)代化進(jìn)程的負(fù)面效應(yīng)也凸顯出來(lái)，環(huán)境受到極大破壞，能源短缺也越來(lái)越嚴(yán)重。制冷行業(yè)的發(fā)展也相應(yīng)的受到制約，傳統(tǒng)的壓縮式制冷消耗掉了人類(lèi)使用總能源的近30%，而且壓縮式制冷機(jī)采用的制冷劑嚴(yán)重破壞了臭氧層，加速了全球變暖，目前制冷行業(yè)面臨的兩大主題——節(jié)能與環(huán)保。那些往往被人們忽視的低品位能源，比如太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎凸I(yè)廢熱都可以直接應(yīng)用到吸收式制冷上，能夠極大的提高能源利用率。對(duì)此，吸收式制冷能夠直接利用低品位熱源，不使用對(duì)臭氧層有很大破壞作用的CFCs制冷工質(zhì)，具有很大的優(yōu)點(diǎn)，而且整套吸收式制冷系統(tǒng)除了必要的泵和閥件外，絕大部分都是換熱器，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)安靜，振動(dòng)小，符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的潮流，特別是最近幾年，為了把吸收式制冷技術(shù)更好應(yīng)用于人們的日常生活，小型化、高效化和采用空冷方式的吸收式制冷機(jī)是重要的發(fā)展方向，各國(guó)對(duì)吸收式制冷技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究主要集中在聯(lián)合循環(huán)、余熱利用、吸收和發(fā)生過(guò)程的機(jī)理、新型吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的研究、系統(tǒng)的特性仿真以及優(yōu)化等方面。吸收式制冷已經(jīng)成為制冷技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，有著非常廣闊的前景，其中針對(duì)工質(zhì)對(duì)的研究是吸收式制冷技術(shù)的重點(diǎn)方向，找出效率高、工作范圍廣的合適工質(zhì)對(duì)具有非常重要的意義。

1 吸收式制冷現(xiàn)階段熱門(mén)課題和亟待解決的問(wèn)題

吸收式制冷作為一種成熟的制冷技術(shù)，誕生至今也有100多年。隨時(shí)代而應(yīng)變，吸收式制冷已經(jīng)成為制冷行業(yè)重要的發(fā)展方向之一。眾多學(xué)者對(duì)吸收式制冷相關(guān)課題研究很感興趣，也有很多論文發(fā)表出來(lái)。大連海事大學(xué)相關(guān)學(xué)者一直分析研究將吸收式制冷陸地技術(shù)成果船用化，利用豐富的船舶余熱(柴油機(jī)冷卻水、柴油機(jī)排氣)資源作為驅(qū)動(dòng)熱源，并且進(jìn)行了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性分析[3-4]；利用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱作為熱源，分析研究汽車(chē)吸收式制冷空調(diào)的開(kāi)發(fā)[5-6]；石化行業(yè)產(chǎn)生的大量余熱同樣可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)吸收式制冷，對(duì)此提出石化企業(yè)低溫?zé)崮芫C合利用的策略[7]；將質(zhì)子膜燃料電池的余熱用于吸收式制冷劑，提高了系統(tǒng)總的輸出功率以及效率[8]；郭振杰[9]提出混合制冷策略，將半導(dǎo)體式制冷與吸收式制冷結(jié)合起來(lái)，利用半導(dǎo)體制冷片熱端散失的熱量作為一部分熱源，驅(qū)動(dòng)擴(kuò)散式吸收式制冷系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)整體的制冷效率，更加節(jié)能；將壓縮式制冷與吸收式制冷結(jié)合起來(lái)，能夠有效利用兩者優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)單個(gè)制冷系統(tǒng)的不足[10-11]；針對(duì)擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的整體性能對(duì)系統(tǒng)的各部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[12-13]；擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)中平衡氣體可采用H2、He、Ne、Ar等氣體，H2有最小的密度和粘度，減小了內(nèi)部損失，但是H2較高的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)減少了吸收過(guò)程制冷劑吸收量、增加了熱量損失，He的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)較低，但是密度卻是H2的兩倍，粘度是H2的十倍，若用Ne、Ar作為平衡氣體，整個(gè)系統(tǒng)的效率就很低；氣泡泵是擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)的核心部件，梁俁等[14]對(duì)氣泡泵的在制冷技術(shù)中的研究做了綜述性介紹，為后來(lái)學(xué)者指明了研究方向；目前國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)項(xiàng)目研究比較多，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，保證能源的高效利用，有學(xué)者還構(gòu)建生物質(zhì)能與太陽(yáng)能互補(bǔ)的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)并且分析系統(tǒng)的性能[15-17]；關(guān)于利用太陽(yáng)能輻射能量驅(qū)動(dòng)吸收式制冷研究也很多，而且為了彌補(bǔ)太陽(yáng)能由季節(jié)天氣因素帶來(lái)的缺陷，同樣有學(xué)者研究如何在太陽(yáng)能充足的時(shí)候把多余的能量存儲(chǔ)起來(lái)，以便在太陽(yáng)能不足的時(shí)候釋放出來(lái)。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于吸收式制冷循環(huán)特性以及應(yīng)用的研究很多，但是大多數(shù)都還只是停留在理論階段，有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。例如，國(guó)內(nèi)關(guān)于吸收式制冷系統(tǒng)的研究大多數(shù)集中在溴化鋰-水工質(zhì)上，很多研究是在理想的狀況下模擬，并沒(méi)有考慮其結(jié)晶的問(wèn)題；如果把陸上吸收式制冷系統(tǒng)應(yīng)用到汽車(chē)或者船舶上，汽車(chē)或者船舶在行駛的過(guò)程中是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，這也就決定了發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱量是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)改變的，相比之下我們的研究卻總是以穩(wěn)態(tài)為前提條件，這也就與事實(shí)應(yīng)用有很大出入；當(dāng)以發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱源驅(qū)動(dòng)吸收式制冷系統(tǒng)時(shí)，如何確定發(fā)動(dòng)機(jī)背壓的影響以及如何確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是一個(gè)難題；當(dāng)汽車(chē)行駛緩慢或者停止等待紅綠燈等情況時(shí)，熱源不足也是一個(gè)需要解決的問(wèn)題；我們針對(duì)某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化分析設(shè)計(jì)時(shí)，往往沒(méi)有考慮外部環(huán)境和制冷量變化帶來(lái)的影響，甚至很多時(shí)候連自己模擬分析的簡(jiǎn)化條件也不能明確提出來(lái)；對(duì)于太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的研究必須解決由季節(jié)、天氣帶來(lái)的太陽(yáng)能不穩(wěn)定性和由地域差異帶來(lái)的熱量輸入的差異；而且如果要把吸收式制冷系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到每個(gè)人身邊，則必須要使吸收式制冷機(jī)組小型化、結(jié)構(gòu)緊湊。

2 吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

吸收式制冷工質(zhì)對(duì)是吸收式制冷技術(shù)的核心組成部分，工質(zhì)對(duì)的選擇以及性能改善優(yōu)化都關(guān)系著整個(gè)吸收式制冷行業(yè)的發(fā)展方向，工質(zhì)對(duì)研究的每次突破也極大推動(dòng)吸收式制冷行業(yè)的發(fā)展。目前，吸收式制冷工質(zhì)對(duì)根據(jù)實(shí)際要求配成不同的組合，配對(duì)的要求主要是：1)制冷劑具有較高的蒸發(fā)潛熱以及合適的工作壓力范圍；2)吸收劑的粘度、比熱較小，吸收制冷劑的能力很強(qiáng)，在相同的壓力下，制冷劑的沸點(diǎn)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于吸收劑的沸點(diǎn)溫度；3)制冷劑和吸收劑都有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，無(wú)燃燒、爆炸危險(xiǎn)，對(duì)人體和環(huán)境友好，且價(jià)格便宜、易獲得；4)制冷劑在吸收劑中具有較高的溶解度、較低的混合熱和比熱容[18]。根據(jù)這些要求，將吸收式制冷工質(zhì)按照制冷劑進(jìn)行分類(lèi)，主要分為五類(lèi)：氨系、水系、醇系、氟系以及其它類(lèi)工質(zhì)對(duì)。

2.1 氨系制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

由于CFCs和HCFC的禁用以及限制使用時(shí)間，NH3作為一種天然工質(zhì)又重新得到人們的重視。氨系的制冷工質(zhì)對(duì)主要是指NH3-H2O和最近逐步開(kāi)始受到人們重視的以甲胺為制冷劑的工質(zhì)對(duì)。NH3-H2O工質(zhì)對(duì)的互溶性強(qiáng)，氨氣的蒸發(fā)潛熱大，而且還可以制得0 ℃以下的溫度，所以一直在很多場(chǎng)合中使用。但是，氨水溶液對(duì)有色金屬有很大的腐蝕作用，而且在相同的壓力下氨和水的沸點(diǎn)相差不大，因而必須使用精餾設(shè)備。所以NH3-H2O工質(zhì)對(duì)這些致命缺陷也成為眾多學(xué)者研究的對(duì)象。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模擬研究分析表明：在NH3-H2O工質(zhì)對(duì)中添加NaOH可以提高在發(fā)生器中NH3的分凝純度，還可以降低系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)熱源的溫度；與傳統(tǒng)的NH3-H2O吸收式制冷系統(tǒng)相比，系統(tǒng)的COP提高了20%[19]。

為了解決NH3-H2O工質(zhì)對(duì)需要精餾設(shè)備的缺點(diǎn)，人們研究使用LiNO3和NaSCN代替水作為吸收劑的可行性。對(duì)NH3-H2O、NH3-NaSCN、NH3-LiNO3工質(zhì)對(duì)的實(shí)際性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明NH3-NaSCN與NH3-LiNO3的實(shí)際制冷性能接近，NH3-NaSCN比NH3-LiNO3的COP略低，但是無(wú)論單效機(jī)還是雙效機(jī)，兩者比氨-水的COP都要高很多，特別是當(dāng)發(fā)生溫度較高時(shí)，這種差異更為顯著[20]，而且由于LiNO3和NaSCN都是鹽類(lèi)，與NH3沸點(diǎn)相差很大，所以不必使用精餾設(shè)備；兩者的定壓比熱也都比NH3-H2O小，采用NH3-NaSCN和NH3-LiNO3有利于減小換熱面積。文獻(xiàn)[21]對(duì)NH3-NaSCN和NH3-LiNO3的制冷系統(tǒng)采用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律分析并進(jìn)行仿真模擬，結(jié)果表明發(fā)生器溫度較低時(shí)，NH3-LiNO3循環(huán)有更好的性能；發(fā)生器溫度較高時(shí)，NH3-NaSCN循環(huán)有更好的性能。

NH3-LiNO3工質(zhì)對(duì)已經(jīng)用于各類(lèi)余熱利用的吸收式制冷裝置中，而且系統(tǒng)性能都優(yōu)于其他系統(tǒng)。NH3-LiNO3所需的發(fā)生溫度是這三種工質(zhì)對(duì)中最低的，而且還有適中的冷凝溫度，這些因素為低溫?zé)嵩吹睦脛?chuàng)造了好的前提條件，通過(guò)對(duì)比NH3-LiNO溶液和NaSCN-NH3溶液結(jié)晶曲線，當(dāng)制冷機(jī)運(yùn)行的環(huán)境溫度在10～20 ℃以上時(shí)選用NH3-LiNO3比較好[22]。

NH3-NaSCN工質(zhì)對(duì)是目前研究相對(duì)偏少的一類(lèi)，不過(guò)由于它介于溴化鋰-水和氨-水的吸收式制冷循環(huán)之間，制冷溫度涵蓋了以上兩者的范圍，所以可用范圍比較廣泛。若環(huán)境溫度是在0 ℃以下時(shí)，NaSCN-NH3比NH3-LiNO更加適合。文獻(xiàn)[23]中表明NH3-NaSCN溶液的溶解度較高，熱導(dǎo)率高，蒸氣壓較低而且對(duì)鋼材沒(méi)有腐蝕性，是一種理想的吸收式制冷工質(zhì)對(duì)。但是NH3-NaSCN工質(zhì)對(duì)需要的發(fā)生溫度是這三種工質(zhì)中最高的，而且在-10 ℃以下可能存在結(jié)晶的缺陷，所以此工質(zhì)對(duì)不適合制取-10 ℃以下的低溫[20]。此外，NH3-NaSCN和NH3-LiNO3共有的不足之處是兩者的粘度都比NH3-H2O大，會(huì)使制冷系統(tǒng)傳質(zhì)阻力變大，而且增加溶液循環(huán)的沿程阻力；兩者常溫下都是固體，所以當(dāng)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高時(shí)都可能發(fā)生結(jié)晶。華中科技大學(xué)的Cai D H等[24-26]對(duì)傳統(tǒng)的絕熱吸收做出改進(jìn)，分別以NH3-NaSCN和NH3-LiNO3為工質(zhì)對(duì)進(jìn)行新型的空冷循環(huán)，然后采用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律以及對(duì)循環(huán)進(jìn)行分析，最終結(jié)果表明采用新型空冷吸收器的循環(huán)比傳統(tǒng)的絕熱循環(huán)性能有很大的提高，另外還設(shè)計(jì)分別以NH3-NaSCN和NH3-LiNO3為工質(zhì)對(duì)的一套雙效吸收式制冷系統(tǒng)，計(jì)算結(jié)果表明雙效系統(tǒng)不僅可以更加直接和高效的利用低品位熱源溫度，而且可以擴(kuò)大工作溫度范圍。

為了彌補(bǔ)NH3的一些缺陷，有學(xué)者對(duì)利用CH3NH2來(lái)代替NH3進(jìn)行研究。甲胺可以分別與溴化鋰、水、甘醇、硫氰酸鋰+硫氰酸鈉配對(duì)，其中CH3NH2和C2H6O2溶液組成的工質(zhì)對(duì)可用于對(duì)偶復(fù)疊循環(huán)以得到較高的循環(huán)效率[27]。墨西哥的Pilatowsky I等[28]研究了甲胺-水工質(zhì)對(duì)在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷機(jī)中的應(yīng)用。

2.2 水系制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

水系的制冷工質(zhì)是目前熱門(mén)研究課題之一。與NH3作為制冷劑相比，采用LiBr-H2O的制冷系統(tǒng)擁有較高的效率，較低的工作壓力，溴化鋰吸收式制冷機(jī)具有冷量調(diào)節(jié)范圍寬、熱效率高、能耗低、機(jī)組運(yùn)行安靜、無(wú)污染和利用低品位能源的優(yōu)點(diǎn)[29]。缺點(diǎn)是溴化鋰溶液對(duì)金屬的腐蝕性很強(qiáng)，不僅影響機(jī)組的壽命，而且腐蝕產(chǎn)生的H2屬于機(jī)組的不凝性氣體，嚴(yán)重影響到機(jī)組的性能，溴化鋰溶液對(duì)金屬的腐蝕速度隨著溶液濃度和溫度的增加而增大[30]；不能制取0 ℃以下的溫度；溴化鋰工質(zhì)還受到溶解度和結(jié)晶線的限制，難以實(shí)現(xiàn)空冷；溴化鋰溶液的傳熱傳質(zhì)系數(shù)小，使得換熱面積增大，不利于機(jī)組設(shè)備小型化。目前學(xué)者對(duì)水系的研究主要是：一方面希望改善已經(jīng)實(shí)用化LiBr-H2O吸收式制冷機(jī)系統(tǒng)的缺陷，另外一方面是多組分多元化系統(tǒng)的研究。

各位學(xué)者針對(duì)LiBr-H2O吸收式工質(zhì)，研究了各不同的以水為制冷劑，鹽為吸收劑的工質(zhì)對(duì)。如果吸收劑分別采用CaCl2、2.8LiCl+LiNO3、4LiBr+LiNO3、LiBr+LiSCN、53LiNO3+28KNO3+19NaNO3、2LiBr+CHOOK，則可以改善工質(zhì)對(duì)的腐蝕特性，特別是當(dāng)吸收劑采用53LiNO3+28KNO3+19NaNO3時(shí)，可以大大的降低溶液對(duì)材料的腐蝕性能，而且系統(tǒng)的COP能夠提高10%，系統(tǒng)也能夠在高達(dá)260 ℃時(shí)正常工作[31]。如果吸收劑分別采用4LiBr+LiI、4LiBr+LiNO3、LiBr+2ZnBr、3LiBr+LiI+C2H6O2，則可以改善結(jié)晶問(wèn)題。特別當(dāng)吸收劑采用離子液體時(shí)，溶液不存在結(jié)晶問(wèn)題，需要的熱源溫度也更低，但是大部分效率較差，而且成本較高[32]。如果吸收劑分別采用NaOH、4BrLi+LiI、2.8LiCl+LiNO3、3LiBr+LiCl+4ZnCl2、2LiBr+CHOOK，則系統(tǒng)性能能夠得到提高[33]。Antonio D L等[34-35]測(cè)定了H2O+LiBr+CH3COOK(鹽的質(zhì)量比=2∶1)和H2O+LiBr+CH3CH(OH)COONa(鹽的質(zhì)量比=2∶1)系統(tǒng)的熱力性能，并提出這兩對(duì)工質(zhì)可用于吸收式熱泵，為了降低H2O+LiBr工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力，H2O+LiBr+CH3COOK(鹽的質(zhì)量比=2∶1)和H2O+LiBr+CH3COONa(鹽的質(zhì)量比=2∶1)也被提出來(lái)，而且Lucas A D等[36]還通過(guò)仿真分析得到用H2O+LiBr+CH3COOK(鹽的質(zhì)量比=2∶1)的吸收式制冷系統(tǒng)，與H2O+LiBr的制冷系統(tǒng)相比所需要的驅(qū)動(dòng)熱源溫度更低，還可以降低對(duì)設(shè)備的腐蝕性，有更低的密度和粘度?？v觀這些以水為制冷劑，吸收劑為不同鹽類(lèi)，均存在不同方面不同程度的優(yōu)缺點(diǎn)，有的腐蝕性嚴(yán)重，有的可能發(fā)生結(jié)晶，有的系統(tǒng)整體性能低。所以應(yīng)該綜合考慮腐蝕性、結(jié)晶、比熱、粘度、傳熱性等因素，經(jīng)過(guò)相關(guān)學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究，選擇陰陽(yáng)離子均不同的鹽進(jìn)行混合配比，可以大幅度增加溶解性。綜合考慮，最佳的鹽溶液吸收劑應(yīng)該是LiBr+LiI+LiCl+LiNO3，采用這種組合不僅可以緩解腐蝕性，而且結(jié)晶溫度大約在35 ℃，比H2O+LiBr的結(jié)晶溫度低，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式測(cè)定該組合鹽的摩爾比是5∶1∶2∶1時(shí)的溶度、比熱和密度[37-38]。針對(duì)采用多組分多元化鹽類(lèi)來(lái)改善LiBr-H2O系統(tǒng)突出的缺陷之外，還可采用含鋅鹽類(lèi)工質(zhì)系來(lái)擴(kuò)展工作范圍。

另外一方面，為了減輕LiBr-H2O的腐蝕問(wèn)題，除了保持真空度外還可以添加緩蝕劑，常用的緩蝕劑主要有：LiOH(通過(guò)改變?nèi)芤旱腜H值緩解腐蝕性)；Li2CrO4(對(duì)碳鋼和銅系合金具有很高的緩蝕效率)；Li2MoO4(目前主流的緩蝕劑，對(duì)溴化鋰吸收式制冷機(jī)材質(zhì)的腐蝕具有較高的緩蝕性能)；BTA(主要作為銅的緩蝕劑)；LiNO3(能夠提升制冷機(jī)換熱性能，對(duì)金屬材料有一定的緩蝕作用)；Li2WO4(與Li2MoO4的性質(zhì)類(lèi)似)。其中LiNO3和Li2WO4必須在堿性條件下使用，特別是Li2WO4，如果不是堿性條件，不僅不會(huì)緩蝕反而會(huì)加速腐蝕[30]。所以，溴化鋰制冷機(jī)的緩蝕劑一般是用與其它緩蝕劑復(fù)配，通過(guò)不同緩蝕劑之間的協(xié)同效應(yīng)來(lái)提高緩蝕效率。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)LiBr-H2O工質(zhì)對(duì)制冷機(jī)組的優(yōu)化以及此工質(zhì)對(duì)在其它領(lǐng)域的結(jié)合應(yīng)用的研究很多，也有許多相關(guān)論文發(fā)表，湯勇等[39]研究了超聲波在溴化鋰-水吸收式制冷機(jī)中對(duì)于強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)的影響；孔偉偉[40]研究了添加劑和納米粒子對(duì)溴化鋰表面張力和傳熱傳質(zhì)的特性影響。

2.3 醇系制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

低碳醇系制冷工質(zhì)與氨和氟利昂相比，對(duì)環(huán)境友好，而且具有較高的蒸發(fā)潛熱，而且還能夠制取0 ℃以下的溫度，所以在研究制冷機(jī)替代的方面具有一定的優(yōu)勢(shì)而被較多的學(xué)者關(guān)注。目前大家對(duì)醇系工質(zhì)的關(guān)注制冷機(jī)主要集中在甲醇、TFE、HFIP三種，吸收劑主要是鹽類(lèi)，有機(jī)溶劑和離子液體[27]。

甲醇與其它制冷劑相比具有蒸發(fā)壓力低，蒸發(fā)潛熱大，所需的熱源溫度也更低，因此以甲醇為制冷劑能夠更好的利用低溫?zé)嵩?，而且系統(tǒng)的性能也很好。Iyokli S等[41]對(duì)分別采用CH3OH-LiBr、CH3OH-ZnBr2、CH3OH-ZnBr2+LiBr、CH3OH-ZnCl2+LiBr、CH3OH-ZnBr2+ LiBr+LiI、CH3OH-ZnBr2+LiI、CH3OH-LiI工質(zhì)對(duì)的吸收式系統(tǒng)做了理論分析，經(jīng)過(guò)對(duì)各個(gè)不同工質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算，發(fā)現(xiàn)不同的工質(zhì)都有自己的特點(diǎn)：1)在單效吸收式制冷循環(huán)中，采用CH3OH-LiBr可以獲得最高的COP，但是CH3OH-LiBr和其它醇系一樣面臨共同的問(wèn)題——粘性大影響傳熱傳質(zhì)性能，熱穩(wěn)定性差；CH3OH-ZnBr2+LiI因?yàn)樘砑恿虽\鹽擴(kuò)大了溫度工作范圍，具有很好的適應(yīng)性。在雙效吸收式制冷循環(huán)中，CH3OH-LiBr同樣可以獲得最高的COP，采用CH3OH-ZnCl2+LiBr可以獲得更大的工作范圍，但是后者的COP不如前者高。為了方便對(duì)上述以甲醇為制冷劑的工質(zhì)對(duì)的性能更好的深入研究，國(guó)外學(xué)者Saravanan R等[42]對(duì)這些工質(zhì)對(duì)的物性進(jìn)行了擬合。離子液體具有很低的蒸發(fā)壓力，對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都有很高的溶解度，有較寬的液相波動(dòng)范圍，在水和空氣中有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，因而作為吸收劑有很大的潛力[43]。對(duì)于低碳醇作為制冷劑和離子液體作為吸收劑構(gòu)成的工質(zhì)對(duì)的性能有待深入研究，國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究相對(duì)偏少，陳偉[44]和梁世強(qiáng)等[45]研究了具有商業(yè)應(yīng)用潛質(zhì)的工質(zhì)對(duì)[mmim]DMP-CH3OH氣液兩相平衡的性質(zhì)，并且在此性質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)一步仿真[mmim]DMP-CH3OH工質(zhì)對(duì)制冷循環(huán)過(guò)程。經(jīng)過(guò)研究表明：[mmim]DMP-CH3OH單效循環(huán)整體上比NH3-H2O的COP高，但是比LiBr-H2O的略低，而且加入離子液體有利于增強(qiáng)CH3OH的導(dǎo)熱性能。

以TFE為制冷劑的工質(zhì)對(duì)在醇系工質(zhì)對(duì)中發(fā)展勢(shì)頭迅猛，TFE全稱(chēng)三氟乙醇，具有醇的氣味，能與水和多種有機(jī)溶劑相混溶，具有極好的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)，有較強(qiáng)的腐蝕性。TFE-TEGDME工質(zhì)對(duì)制冷劑與吸收劑沸點(diǎn)溫差大，具有較寬的工作溫度范圍(0～250 ℃)，由于熱性質(zhì)穩(wěn)定，即使工作溫度達(dá)到250 ℃也不會(huì)分解，不會(huì)腐蝕常用的金屬，不產(chǎn)生結(jié)晶從而也就不需要精餾裝置，所以TEGDME是TFE類(lèi)工質(zhì)對(duì)中發(fā)展最快和應(yīng)用最多的[46]。當(dāng)制冷溫度需要達(dá)到0 ℃，驅(qū)動(dòng)熱源采用低品位熱源、太陽(yáng)能等，熱源溫度在70～100 ℃時(shí)，TFE-TEGDME是很多工質(zhì)對(duì)中被認(rèn)為較適合的一種[47]；通過(guò)軟件模擬分析，在系統(tǒng)制冷循環(huán)中，采用TFE-TEGDME比NH3-H2O的整體性能提高了15%[48]。TFE的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)低，使得系統(tǒng)的傳熱面積增大，系統(tǒng)設(shè)備無(wú)法小型化，影響了設(shè)備經(jīng)濟(jì)性；氣化潛熱較小，所以需要增大制冷劑流量，這同樣加大了蒸發(fā)器和冷凝器的容積。因?yàn)樗萒FE的蒸發(fā)潛熱大得多，傳熱性也很好，所以在TFE-TEGDME二元工質(zhì)的基礎(chǔ)上延伸到三元工質(zhì)對(duì)TFE+H2O-TEGDME。TFE+H2O作為制冷劑，TEGDME作為吸收劑，系統(tǒng)的性能得到很大改善，系統(tǒng)設(shè)備的布置更加緊湊。國(guó)內(nèi)外對(duì)TFE-TEGDME工質(zhì)對(duì)的研究都很少，能夠成功應(yīng)用的就更加少了，徐士鳴等[49]對(duì)此工質(zhì)對(duì)進(jìn)行了熱物性研究，針對(duì)制冷循環(huán)過(guò)程進(jìn)行研究；任國(guó)紅[50]在文中對(duì)采用TFE-TEGDME作為工質(zhì)對(duì)的單純復(fù)疊循環(huán)、中壓雙效復(fù)疊循環(huán)和基本的GAX循環(huán)做了深入研究和相關(guān)的初步動(dòng)態(tài)分析；Long Z等[51]根據(jù)擴(kuò)散吸收式制冷提出了一種以He作為平衡氣體，以TFE-TEGDME為工質(zhì)對(duì)的水冷式擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)。

TFE-NMP和TFE-E181也都是以TFE為制冷劑的醇系工質(zhì)對(duì)，并且都同樣具有工作溫度范圍大的特點(diǎn)。對(duì)于制冷劑TFE而言，NMP(甲基吡咯烷酮)因在蒸氣壓下降率和熱穩(wěn)定性方面具有良好的性質(zhì)而作為吸收劑[52]。但是TFE-NMP與TFE-TEGDME相比，不足之處是沸點(diǎn)差較小(129 ℃)，所以此工質(zhì)對(duì)與NH3-H2O一樣，氣液兩相平衡是關(guān)系著制冷機(jī)整體性能的重要參數(shù)，制冷系統(tǒng)需要精餾分離裝置，才能保證制冷劑蒸氣進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器的純度。但是這在一定程度上限制了此工質(zhì)對(duì)的應(yīng)用。在TFE-E181的基礎(chǔ)上，同樣有人研究了TFE+H2O-E181作為工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的性能，因?yàn)榧尤肓怂鳛橹评鋭べ|(zhì)TFE+H2O-TEGDME原理一樣，系統(tǒng)的性能大大提高。在國(guó)內(nèi)有學(xué)者對(duì)TFE-NMP、TFE-E181進(jìn)行了研究，姚普明等[52]對(duì)TFE-NMP、TFE-E181等工質(zhì)對(duì)進(jìn)行性能分析、比較評(píng)價(jià)；羅勇等[53]基于制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)和循環(huán)倍率分析了發(fā)生溫度、吸收溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度這四種因素對(duì)TFE-NMP、TFE-E181和NH3-H2O吸收式制冷系統(tǒng)的影響。趙宗昌等[54]對(duì)TFE-E181作為吸收式熱泵工質(zhì)對(duì)的熱力過(guò)程進(jìn)行了研究。國(guó)外學(xué)者Genssle A等[55]和Stephan K等[56]對(duì)以TFE-E181為工質(zhì)對(duì)的吸收式制冷循環(huán)做了比較深入的探討研究。

HFIP(六氟異丙醇)是一種新型的、熔點(diǎn)較高的醇系制冷劑，無(wú)色透明的液體，屬于高極性，能夠與水和許多有機(jī)溶劑混合，熱穩(wěn)定性也非常好。根據(jù)吸收式制冷工質(zhì)配對(duì)原則，以HFIP為制冷劑形成的工質(zhì)對(duì)主要有：HFIP-DTG、HFIP-DMPU、HFIP-DMETEG等，這些工質(zhì)對(duì)都是低毒，并具有不可燃的特性[57]。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此類(lèi)工質(zhì)對(duì)研究相對(duì)較少。

2.4 氟利昂系制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

對(duì)于氟利昂系吸收式制冷工質(zhì)對(duì)，很早就有學(xué)者研究，Zellhoefer G F[58]對(duì)鹵代烴在有機(jī)溶劑中的溶解度進(jìn)行了研究，這為后來(lái)學(xué)者對(duì)鹵代烴溶解度以及利用鹵代烴作為吸收式工質(zhì)對(duì)的制冷劑研究打下了基礎(chǔ)。鹵代烴+吸收劑的工質(zhì)對(duì)具有優(yōu)秀的物理化學(xué)性質(zhì)，所以一直有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究。而且鹵代烴系工質(zhì)對(duì)代替在擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)中傳統(tǒng)工質(zhì)對(duì)的應(yīng)用更具有優(yōu)越性，傳統(tǒng)擴(kuò)散式工質(zhì)對(duì)制冷溫度無(wú)法滿(mǎn)足低溫要求，而且鹵代烴與有機(jī)溶劑互溶性好，沸點(diǎn)溫差大，不存在提純的問(wèn)題。

單從系統(tǒng)性能COP衡量，由于R21氣化潛熱很大，作為制冷劑是最佳選擇，但是R21對(duì)系統(tǒng)金屬材料有較大的腐蝕性，而且R21的ODP值較高，熱穩(wěn)定性也較差，這些缺陷限制了其應(yīng)用。氟利昂系制冷劑主要有R21、R22、R30、R31、R133a、R124a、R32、R134a、R152a等。R22屬于HCFCs類(lèi)制冷劑，具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，較高的氣化潛熱和導(dǎo)熱系數(shù)，粘度低，無(wú)毒，對(duì)金屬無(wú)腐蝕性，其COP值僅次于R21，所以綜合考慮R22是最適合做吸收式工質(zhì)對(duì)中制冷劑的。而且針對(duì)R22制冷劑，也有大量關(guān)于與之配對(duì)的吸收劑研究，其中最適合與R22配對(duì)的是TEGDME[59]；另也有其它研究表明在相同的發(fā)生溫度下，R22-TEGDME系統(tǒng)的COP比R22-DMF要小，作為R22最好的吸收劑是DMF[18]；Agarwal R S等[60]通過(guò)比較得出以R22-DMF工質(zhì)對(duì)，采用壓縮-吸收復(fù)合式制冷系統(tǒng)比單純的吸收式制冷系統(tǒng)優(yōu)越；徐偉明[61]搭建了制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)R22-DMF-He的運(yùn)行性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

雖然R22作為制冷劑和有機(jī)溶劑吸收劑組成工質(zhì)對(duì)有良好的性質(zhì)，但是對(duì)臭氧層的破壞很?chē)?yán)重，由于《蒙特利爾議定書(shū)》的限制，現(xiàn)在急需在鹵代烴中找到新的工質(zhì)來(lái)替代R22。研究人員主要從HFCs中尋找R22的替代物，R134a作為一種環(huán)境友好制冷劑，無(wú)色、毒性很小、不燃燒、不爆炸，是一種化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的制冷劑。采用R134a作為制冷劑需要的熱源溫度較低，不過(guò)當(dāng)用在單效制冷循環(huán)時(shí)，COP比較小，可以采用雙效制冷系統(tǒng)提高COP，因而R134a作為R22的替代受到較多研究者的關(guān)注。對(duì)于R134a與DMETEG、MCL、DMEU等有機(jī)物吸收劑組成工質(zhì)對(duì)的性能分析中，三種工質(zhì)對(duì)的系統(tǒng)COP相差不大，但是R134a-DMETEG工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的循環(huán)倍率卻是最小的，所以綜合看來(lái)選擇DMETEG作為R134a的吸收劑是最佳選擇[62]。2009年，He L J等[63]通過(guò)比較系統(tǒng)的熱力性能和熱力參數(shù)得出R134a-DMETEG是R22、R32、R134a三種制冷劑組成的工質(zhì)對(duì)中最適合應(yīng)用于太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)的。Suresh M[64]采用R134a-DMF做了一套吸收式制冷裝置，在變工況條件下分析系統(tǒng)性能，結(jié)果表明該系統(tǒng)在80～90 ℃的熱源溫度下，相對(duì)于其它系統(tǒng)性能非常好。

國(guó)外學(xué)者對(duì)R124作為制冷劑也做出較多的研究。Ezzine N B等[65]以R124為制冷劑，DMAC為吸收劑，H2為平衡氣體，對(duì)由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)散式吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算。Borde I等[66]研究了以R124為制冷劑，以不同吸收劑(DMAC、NMP、MCL、DMEU、DMETEG)的工質(zhì)對(duì)在熱泵中的性能和應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在熱泵系統(tǒng)中R124-DMAC的COP最高，與上述R22和R134a的COP相比，R22>R124>R134a。雖然R124a的COP比R22的要小，但是R124系統(tǒng)的循環(huán)倍率要小，冷凝壓力也比R22小很多，所以R124也比較適合用來(lái)做R22的替代制冷劑。使用R124的主要問(wèn)題是雖然它的ODP值比R22小，但是仍然對(duì)臭氧層有破壞作用。所以研究者重新將注意力轉(zhuǎn)移到HFCs上。R32、R125、R143a、R152a等也相繼被提出作為R22的替代制冷劑。

雖然關(guān)于R22的替代制冷劑以及相關(guān)的吸收劑的研究很多，但是每種工質(zhì)都不理想，總是存在不同方面的問(wèn)題，所以很多學(xué)者提出采用混合制冷劑，混合制冷劑一般采用兩種或三種非共沸氟利昂類(lèi)的制冷劑組成的混合物。國(guó)內(nèi)在這方面浙江大學(xué)做出很多研究，崔曉龍[18]對(duì)R134a、R23、R32其中二元工質(zhì)的氣液兩相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量并且理論分析，同時(shí)也對(duì)吸收劑DMF的飽和蒸氣壓進(jìn)行了精確的測(cè)量；陳曙輝等[67]對(duì)R134a+R32-DMF工質(zhì)對(duì)進(jìn)行了研究，并且與R22-DMF工質(zhì)對(duì)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比研究，研究發(fā)現(xiàn)混合制冷劑中若R32的含量增加，則系統(tǒng)的COP增加，循環(huán)倍率減小，但是R32所占的比例越高，系統(tǒng)壓力也就越高，所以綜合考慮為了維持混合工質(zhì)的工作壓力與R22的水平相當(dāng)，一般使R32與R134a的摩爾比是7：3；何一堅(jiān)等[68]同樣采用R134a+R32-DMF工質(zhì)對(duì)的制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了-20～-40 ℃的深度冷卻，不過(guò)系統(tǒng)的整體性能比較低，COP值較??；另外還有李逍霄等[69]測(cè)定了R245fa-DMF工質(zhì)對(duì)的氣液兩相平衡數(shù)據(jù)；西安交通大學(xué)的高婉麗等[70]分析了以R32+R245fa為制冷劑，DMF為吸收劑的吸收式制冷熱力循環(huán)性能；孫淑飛[71]以三元混合工質(zhì)對(duì)R23+R32+R134a-DMF和二元混合物R23+R227ea-DMF，以He為平衡氣體組成的擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。李大紅[72]對(duì)以三元混合工質(zhì)對(duì)R23+R32+R134a-DMF和二元混合物R23+R227ea-DMF的一次分凝和LHR吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。

2.5 其它制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)展

制冷工質(zhì)對(duì)的研究也不局限上述四類(lèi)，一些其它工質(zhì)對(duì)也被研究人員關(guān)注。而且制冷工質(zhì)的發(fā)展歷史是從最初的天然工質(zhì)，到后來(lái)的合成氟利昂，現(xiàn)在人類(lèi)對(duì)氟利昂破壞臭氧層已形成共識(shí)，出于環(huán)保人們又開(kāi)始關(guān)注自然工質(zhì)做制冷劑的發(fā)展。

烴類(lèi)是純天然物質(zhì)，對(duì)人體和環(huán)境友好，因而也受到較多學(xué)者關(guān)注。在烴類(lèi)作為制冷劑中，R290(丙烷)是目前最熱門(mén)的，也是最受關(guān)注的。國(guó)內(nèi)外關(guān)于R290在壓縮式制冷系統(tǒng)中替代R22的研究已經(jīng)很多，而且已經(jīng)充分證明了R290作為R22替代物的可行性。楊瑞杰等[73]通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)，探討了R290與礦物油、POE油、PAG油、AB油等冷凍機(jī)油的相溶性；但是國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)R290應(yīng)用于吸收式制冷的研究比較少見(jiàn)，國(guó)外學(xué)者Fukuta M等[74]研究得出，使用R290作為制冷劑，礦物油作為吸收劑，將工質(zhì)對(duì)應(yīng)用于吸收壓縮式混合制冷系統(tǒng)，最后系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行并且性能較好。目前，利用烴類(lèi)做制冷劑主要缺點(diǎn)是易燃易爆性。

在尋找氟利昂制冷劑的替代品同時(shí)，CO2作為自然制冷劑又重新得到重視，CO2的ODP值是0，GWP值很小，無(wú)毒，不可燃，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性而且壓比小，單位容積制冷量高。CO2現(xiàn)在多用于汽車(chē)空調(diào)、熱泵等。若要將CO2用于吸收式制冷系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的問(wèn)題是要找到合適的吸收劑。現(xiàn)在尚沒(méi)有查閱到國(guó)內(nèi)關(guān)于將CO2用于吸收式制冷系統(tǒng)或者相關(guān)方面的研究，國(guó)外有學(xué)者研究了CO2在離子液體[bmim][PF6]和[bmim][BF4]中的溶解度。這為CO2的吸收式制冷研究指明了一條方向，為后續(xù)研究做了相關(guān)準(zhǔn)備[75]。

3 結(jié)論

在當(dāng)今節(jié)能與環(huán)保的兩大時(shí)代主題之下，適合于余熱利用和廢熱回收的吸收式制冷將成為制冷技術(shù)的重要發(fā)展方向，符合國(guó)家當(dāng)前走可持續(xù)性發(fā)展道路的戰(zhàn)略思想。而吸收式制冷工質(zhì)對(duì)作為吸收式制冷核心技術(shù)需要廣大研究者和相關(guān)機(jī)構(gòu)加大研究與支持力度。現(xiàn)階段吸收式制冷技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用還比較狹窄，很大程度上受制于吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的缺陷。

本文在列舉部分吸收式制冷方向的熱門(mén)課題、指出理論研究與實(shí)際應(yīng)用存在的差距的基礎(chǔ)上，分別對(duì)氨系、水系、醇系、氟系以及其它共五類(lèi)不同的吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)現(xiàn)有制冷工質(zhì)對(duì)的優(yōu)化和新型制冷工質(zhì)對(duì)的研究進(jìn)行了綜述與分析。重點(diǎn)介紹了NH3-NaSCN和NH3-LiNO3兩種工質(zhì)對(duì)的發(fā)展現(xiàn)狀，比較兩者在不同工況下的優(yōu)缺點(diǎn)；針對(duì)現(xiàn)階段實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用的吸收式制冷循環(huán)大多數(shù)以水為制冷劑的現(xiàn)狀，介紹了以各類(lèi)鹽組合的方式替代LiBr來(lái)減緩LiBr-H2O工質(zhì)對(duì)的腐蝕性和提高工質(zhì)對(duì)性能，并進(jìn)一步提出了改進(jìn)現(xiàn)有工質(zhì)對(duì)的性能和發(fā)掘以R290和CO2為代表的天然工質(zhì)，為制冷劑的新型工質(zhì)對(duì)的研究方向。

本文可以為不同吸收式制冷循環(huán)和不同應(yīng)用條件下吸收式制冷工質(zhì)對(duì)的選擇以及提高現(xiàn)有工質(zhì)對(duì)性能和發(fā)掘以新型工質(zhì)對(duì)、促進(jìn)吸收式制冷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方面的研究起到積極作用。

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About the corresponding author

He Guogeng, male, Ph.D., Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering, Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science & Technology，+86 27-87542718, E-mail: hgg_2001@163.com. Research fields: environmental protection refrigerants and its application, refrigeration and cryogenic system and its energy saving technology.

Research Progress of Absorption Refrigeration Working Pairs

Bian Yifeng He Guogeng Cai Dehua Xiao Ruxi Zhang Aoni

(Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, China)

The development of absorption refrigeration has attracted people’s attention under the theme of energy conservation and environmental protection. As one of the core techniques, the development of absorption refrigeration working pairs plays an important role. Some hot topics in the field of absorption refrigeration were enumerated and the gap between theoretical research and practical application problems were pointed out. According to the differences of refrigeration, there are five groups of working pairs, such as ammonia, water, alcohol, fluoride, etc. Historical and current situation of the five-group working pairs were reviewed and defects of the traditional ones were analyzed. This paper explored the relevant optimization measures, new working pairs and compared their performance with that of the traditional ones. In addition, the current research situation of NH3-NaSCN and NH3- LiNO3was emphasized and a comparison between their advantages and disadvantages in different conditions was made. Moreover, different kinds of salt combinations were introduced to replace LiBr and weaken the corrosivity of LiBr-H2O. On the basis of current researches, more works should be done on the improvement of existing working pairs’ performance and exploration of new ones.

absorption refrigeration; review; refrigerant; absorbent

國(guó)家自然科學(xué)基金(51176054)資助項(xiàng)目。(The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51176054).)

2015年4月21日

0253- 4339(2015) 06- 0017- 10

10.3969/j.issn.0253- 4339.2015.06.017

TB61+2;TB61+6

A

何國(guó)庚，男，教授，博士生導(dǎo)師，華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，制冷與低溫工程系，(027)87542718，E-mail: hgg_2001@163.com。研究方向：環(huán)保制冷劑及其應(yīng)用，制冷與低溫系統(tǒng)及其節(jié)能技術(shù)。