影響溴化鋰機組制冷量因素的探討

周森 劉秀 于東海

【摘要】本文以溴化鋰機組制冷工作原理為基礎，著重分析了影響溴化鋰機組制冷量的主要原因，以實際為出發(fā)點對溴化鋰吸收式制冷機的節(jié)能措施進行了探討。

【關鍵詞】溴化鋰；制冷量；下降

一、前言

溴化鋰制冷機是以流體基本狀態(tài)參數(shù)的變化和物質的傳熱傳質過程理論為基礎，利用溴化鋰二元溶液的特性及其熱力狀態(tài)變化規(guī)律進行制冷循環(huán)的。它對機組真空度要求很高，本文就影響溴化鋰機組制冷量因素進行了探討。

二、溴化鋰吸收式冷水機組的原理

溴化鋰吸收式制冷機究其本質而言主要是通過水相態(tài)的改變以及溴化鋰溶液本身濃度的改變達到循環(huán)制冷的目的，工作介質首先在發(fā)生器內被加熱，在此過程當中冷劑蒸汽將被分離并進一步的在冷凝器當中凝結成為液體，最后經過節(jié)流器后進入到蒸發(fā)器蒸發(fā)實現(xiàn)制冷，冷劑蒸汽則被吸收器內的來自于發(fā)生器的另一部分溴化鋰溶液吸收并經溶液泵送回至發(fā)生器循環(huán)上述過程。由此，溴化鋰吸收式制冷機的工作過程可以分為以下四個部分：發(fā)生過程、冷凝過程、蒸發(fā)過程和吸收過程，對應于這樣四個過程的主要部件則包括發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換機以及抽氣裝置和節(jié)流裝置等。

蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機組是一種以飽和蒸汽為熱源（工作蒸汽），水為制冷劑，溴化鋰水溶液為吸收劑，在真空狀態(tài)下制取空氣調節(jié)和工藝用冷水的設備。機組由高壓發(fā)生器（簡稱高發(fā)）、低壓發(fā)生器（簡稱低發(fā)）、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器和高溫熱交換器、低溫熱交換器、凝水熱交換器等主要部件及抽氣裝置、熔晶管、屏蔽泵（溶液泵和冷劑泵）等輔助部分組成。

溶液泵將吸收器中的稀溶液抽出，經低溫熱交換器、凝水熱交換器、高溫熱交換器換熱升溫后進入高壓發(fā)生器，在高壓發(fā)生器中被高溫工作蒸汽繼續(xù)加熱，濃縮成中間溶液，同時產生高溫冷劑蒸汽。中間溶液經高溫熱交換器傳熱管間，加熱管內流向高壓發(fā)生器的稀溶液后，溫度降低，進入低壓發(fā)生器，在低壓發(fā)生器中被來自高壓發(fā)生器的高溫冷劑蒸汽在此加熱，分離出冷劑蒸汽，濃縮成濃溶液。濃溶液經低溫熱交換器傳熱管間，加熱管內稀溶液，溫度降低后回到吸收器。高壓發(fā)生器產生的高溫冷劑蒸汽再低發(fā)傳熱管內因加熱管外的溶液而冷凝成冷劑水，經節(jié)流后進入冷凝器，低壓發(fā)生器中產生的冷劑蒸汽也進入冷凝器內，被流經冷凝器傳熱管內的冷卻水冷凝成冷劑水，熱量被冷卻水帶入大氣中，兩股冷劑水經U型管節(jié)流后進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內閃發(fā)降溫后流入蒸發(fā)器冷劑水盤。進入蒸發(fā)器水盤中的冷劑水被冷劑泵抽出噴淋在蒸發(fā)器傳熱管表面，吸收流經傳熱管內冷水的熱量而沸騰蒸發(fā)，成為冷劑蒸汽。產生的冷寂蒸汽進入吸收器，被回到吸收器中的濃溶液吸收。冷水則在熱量被冷劑水帶走后溫度降低，流出機組，返回用戶系統(tǒng)。

三、影響溴化鋰機組制冷量的主要原因

1、真空度的影響

（一）、機組氣密性對真空度的影響

影響機組氣密性的因素有：密封性焊縫；換熱管的脹接；閥門、泵、視鏡密封處泄漏。溴化鋰制冷機組要求真空度在100Pa以下，保證制冷劑的蒸發(fā)。真空度越高，制冷能力越強。

（二）、溴化鋰溶液對真空度的影響

溴化鋰溶液pH值一般要求在9.0～10.5的范圍，機組運行后，溶液的堿度會隨運行時間的延長而增大，機組的氣密性越差，堿度增大越快，堿度太高，就會引起堿性腐蝕，造成機組氣密性進一步下降。鐵和銅在堿性條件下的溴化鋰溶液中，與氧結合生成氫氧化物，同時鐵和銅被氧化失去電子，還可能與H結合生成不凝性氣體氫氣，影響溴冷機的真空度。

2、表面活性劑辛醇的影響

為提高熱交換器的熱質交換效果溶液中添加表面活性劑辛醇，用來降低溶液表面張力，溶液蒸汽分壓降低，傳質推動力將增大，增強了溶液和水蒸氣的結合能力，資料表明，添加質量分數(shù)為0.1%～0.3%辛醇，制冷量約提高10%～15%。

3、循環(huán)冷卻水的影響

循環(huán)冷卻水與機組的換熱效果對機組制冷量影響很大，提高冷卻水冷卻效果可以提高機組制冷量。由于循環(huán)冷卻水為開式循環(huán)，可能導致傳熱銅管結甚至堵塞，將嚴重影響機組性能，造成吸收器、冷凝器溫度過高，機組制冷量下降。

4、冷劑水的影響

冷劑水污染大大降低蒸發(fā)器內冷劑水蒸氣分壓，從而影響機組的制冷力。

5、熱水的影響

熱水是熱水型溴化鋰制冷機的動力來源，熱水的壓力、溫度、以及壓力穩(wěn)定程度都對制冷機造成影響。在其他條件不變時，機組的制冷量隨著熱水溫度的升高而增大。相反溫度下降制冷量下降。通常熱水進口溫度約為95℃～110℃。

6、機組腐蝕

機組熱交換器的換熱管腐蝕穿孔，造成稀、濃溶液竄漏。高、低壓發(fā)生器銅管破裂，造成機組停機和冷劑水污染。冷劑水二次噴啉噴頭、吸收器濃溶液分布板的小孔堵塞率增加，影響吸收效果，也是降低溴化鋰制冷量的的原因之一。

四、溴化鋰吸收式制冷機的節(jié)能措施

1、提高熱交換器的傳熱效率

（一）、采用高效傳熱管

吸收式制冷機為各種熱交換器的集臺體，其熱效率與熱交換器所采用的傳熱管的性能直接相關。推廣使用各種高效傳熱管的蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器與使用一般的平滑管相比，傳熱性能約提高1.5～2倍，并可使換熱器外形尺寸減小，從而也可減少散熱損失。

（二）、對發(fā)生器進行表面處理

在高壓發(fā)生器中，下段噴鍍鎳鉻合金，其沸騰性能約為光滑面的2-3倍；若噴鍍氧化鋁，其沸騰性能約為光滑面的1.5倍，傳熱性能得到明顯改善，是提高高壓發(fā)生器傳熱效率的有效措施。

（三）、添加能量增強劑

用于溴化鋰溶液中的能量增強劑有異辛醇、正辛醇，這些物質能極大地降低溶液的表面張力，使溶液與水蒸汽的結合能力增強，使吸收器的吸收效率提高；在冷凝器中添加能量增強劑后，冷凝器由膜狀凝結變?yōu)橹闋钅Y，珠狀凝結時的放熱系數(shù)可比膜狀凝結提高兩倍以上，因而提高了冷凝時的傳熱效果。

2、加強冷卻塔的運行管理及維護

冷卻塔的運行、維護不當，冷卻塔散熱效率同樣達不到，從而造成中央空調系統(tǒng)能耗增加。例如冷卻塔布水器因水垢堵住噴嘴，致使布水器布水不均勻散熱面積過小，冷卻水與大氣熱交換不充分，冷卻水水溫過高，從而影響熱交換，導致機組性能下降，能耗增加。

3、提高控制性能

（一）、真空度下降

溴化鋰吸收式制冷機組是在真空下運行，空氣容易通過密封不良的連接處進入機內，此外溴化鋰溶液對金屬材料的腐蝕，也會產生氫氣等不凝性氣體，使機組真空度下降。

（二）、溴化鋰溶液結晶機組運行時，由于冷卻水溫度過低、流量過大、溶液閥調節(jié)不當，有可能導致結晶，當結晶嚴重時，晶體將阻塞流通路徑，致使溴化鋰溶液無法正常循環(huán)流動。

（三）、冷劑水被污染

冷卻水溫度過低會造成冷凝器壓力過低，使發(fā)生過程變得劇烈，發(fā)生器中溶液液滴可能被冷劑蒸汽帶入冷凝器中，致使進入蒸發(fā)器的冷劑水中含有微量溴化鋰而使冷劑水被污染，影響制冷性能。

五、結束語

綜上所述，溴化鋰機組由于其使用的能源種類以及機組本身的特點，在各個行業(yè)得到了廣泛應用，隨著吸收式制冷技術的發(fā)展，現(xiàn)可將機械設備、工業(yè)高溫廢氣廢水、蒸汽等余熱轉化為機組冷量和熱量，具有供應穩(wěn)定可靠、運行成本低等綜合優(yōu)勢，因此，我們應通過各種有效措施提高溴化鋰機組的效率，提高控制系統(tǒng)性能保證機組高效可靠運行，降低其運行能耗，達到節(jié)能減排、經濟安全可靠運行。

參考文獻：

[1]空氣調節(jié)用制冷技術（第三版）中國建筑工業(yè)出版社

[2]民用建筑空調設計化學工業(yè)出版社