溴化鋰吸收式空調(diào)制冷在汽車(chē)方面的應(yīng)用與面臨的難關(guān)介紹

德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 韓瑞杰 胡曉花

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的飛速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)總量每年也在快速增加，隨之帶來(lái)的問(wèn)題是車(chē)用燃料的消耗急劇上升；而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和由燃料燃燒產(chǎn)生的廢熱又有一半以上被排放到空氣中，造成了能源極大的浪費(fèi)。從根本上來(lái)說(shuō)，目前的科學(xué)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率利用上已經(jīng)很難再有大幅提升,因此更好地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱是在當(dāng)前條件下的一種很好的節(jié)能方法，也符合國(guó)家大力推行的環(huán)保政策。于是將吸收式制冷技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)中的想法也由此孕育而生。

1 溴化鋰吸收式制冷與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合

縱觀過(guò)去其實(shí)早在很多年以前，西方國(guó)家就已經(jīng)出現(xiàn)將制冷機(jī)與車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合的應(yīng)用，只不過(guò)是應(yīng)用在了旅游汽車(chē)，且數(shù)量極少，但這與目前私有汽車(chē)的應(yīng)用仍有所不同。李見(jiàn)波在所發(fā)表的文章中也介紹了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱推動(dòng)的吸收式制冷的發(fā)展近況。

而獲得廣泛應(yīng)用的工質(zhì)對(duì)主要有以下兩種，如表所示，而本文講述的是用于空調(diào)系統(tǒng)的溴化鋰溶液。

制冷常見(jiàn)工質(zhì)對(duì)表格

溴化鋰的物理性質(zhì)如下表所示：

溴化鋰基本物理性質(zhì)表

我們知道傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷機(jī)主要由壓縮機(jī)，冷凝器，節(jié)流閥，蒸發(fā)器等部件組成，而溴化鋰吸收式制冷機(jī)則是使用吸收器、精餾塔、溶液熱交換泵等儀器替代了壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)了過(guò)程循環(huán)，這也就是我們常說(shuō)的“熱壓縮機(jī)”[2]，如下圖所示。

圖1 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作流程圖

從吸收器中出來(lái)的飽和稀溶液，經(jīng)過(guò)發(fā)生器泵時(shí)壓力升高，然后被送入溶液熱交換器中，經(jīng)過(guò)一系列等壓升溫的過(guò)程后被發(fā)生器熱管內(nèi)的工作蒸汽加熱，進(jìn)入發(fā)生器。在等壓條件下，溶液溫度會(huì)逐漸升高，溶液中的水分也會(huì)隨之蒸發(fā)，使溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增大。經(jīng)發(fā)生器排出的水蒸氣向上通過(guò)擋板進(jìn)入冷凝器（擋板用于防止液滴與蒸汽進(jìn)入冷凝器影響實(shí)驗(yàn)）。向冷凝器的熱管內(nèi)通入冷卻水，使在管外的冷劑水蒸汽經(jīng)過(guò)換熱被冷卻，即冷劑水。

進(jìn)入蒸發(fā)器，由于壓力的突降，會(huì)產(chǎn)生一部分閃發(fā)蒸汽。蒸發(fā)器內(nèi)含有噴淋式的熱交換器，且噴淋量較大，所以冷劑水大部分聚積在蒸發(fā)器的水盤(pán)內(nèi)，然后由冷卻水泵通過(guò)升壓送入蒸發(fā)器的噴淋管中，經(jīng)噴嘴噴淋到管簇表面，在獲取了冷媒水的熱能后，蒸發(fā)壓力較低的水蒸氣。蒸發(fā)器內(nèi)壓力較低，可獲得循環(huán)所需的冷卻水。蒸發(fā)產(chǎn)生出來(lái)的冷劑水蒸氣在經(jīng)過(guò)擋液板時(shí)，將攜帶的液滴分離到吸收器中，然后由吸收器泵平均噴淋在吸收器管簇的外表面。從熱交換器中流出的濃溶液吸收從蒸發(fā)器出來(lái)的溴化鋰蒸汽，混合后得到稀溶液，聚積于吸收器底部的液囊中，再通過(guò)發(fā)生器泵打回到發(fā)生器中，如此往復(fù)進(jìn)行循環(huán)。

所用溴化鋰溶液的導(dǎo)熱系數(shù)變化如下表格所示：

溴化鋰水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)表

而汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)自身的轉(zhuǎn)換效率并不高，導(dǎo)致大部分熱能隨發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣時(shí)被一起排出，造成能源的極大浪費(fèi)，而吸收式制冷正是利用排出的廢熱來(lái)進(jìn)行空調(diào)制冷[3]。溴化鋰吸收式制冷機(jī)在與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合使用中，可以讓排放出的大量使用率低的熱能能夠被二次利用，甚至多次利用，大大的提高了能源的使用效率。

2 吸收式制冷系統(tǒng)與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)與所面臨的難關(guān)

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置所具備的性能特點(diǎn)

（1）低品級(jí)的熱能可被再利用，極大提高能源利用率。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備耗電量少，性能良好，綜合表現(xiàn)優(yōu)異。

（3）實(shí)驗(yàn)所用物品和溶液材料易獲取，且化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好。

（4）制冷劑熱物理性質(zhì)良好，滿足環(huán)境保護(hù)的要求，可逐步替代氟利昂，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

（5）實(shí)驗(yàn)設(shè)備性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單易于調(diào)節(jié)。

（6）制冷劑為溴化鋰溶液，安全可靠，無(wú)色無(wú)毒，吸濕性強(qiáng)。

2.2 面臨的難關(guān)

與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的吸收式制冷雖然有某些優(yōu)勢(shì)，但目前卻依舊沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，其中最重要的一個(gè)原因是在安裝方面遇到了阻礙。而本項(xiàng)目當(dāng)前的困難在于如何把溴化鋰吸收裝置安裝在汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這是目前面臨的一個(gè)重大難題。

若能在安裝這個(gè)技術(shù)難關(guān)上有所創(chuàng)新突破，必能加速車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)與溴化鋰吸收式制冷機(jī)結(jié)合的發(fā)展進(jìn)程，新時(shí)代的制冷技術(shù)應(yīng)用也將會(huì)迎來(lái)一個(gè)新的突破。

3 社會(huì)前景與與自身優(yōu)勢(shì)

（1）儀器噪音極小，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生噪音污染；且所需原料獲取容易，可循環(huán)使用。

（2）發(fā)展前景良好。通過(guò)對(duì)南極臭氧空洞的觀察，人們也越來(lái)越注重保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。保護(hù)臭氧層是全球性的環(huán)境問(wèn)題，也因此產(chǎn)生了很多國(guó)際約定，例如《蒙特利爾協(xié)定書(shū)》。而本文中講到的吸收式制冷與汽車(chē)廢熱的結(jié)合，不僅在保護(hù)環(huán)境方面有卓越表現(xiàn)，更符合當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展主題，符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)必將擁有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

能源過(guò)度使用導(dǎo)致的匱乏會(huì)引來(lái)許多問(wèn)題，所以對(duì)能源利用的最大化是我們一直所倡導(dǎo)追求的。制冷技術(shù)在汽車(chē)內(nèi)的應(yīng)用也已有多次創(chuàng)新，本文提到的溴化鋰吸收式制冷與汽車(chē)的結(jié)合雖然前途光明，但許多實(shí)際因素卻也對(duì)此有所限制，在未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展道路上，對(duì)此我們或許需要付出更大的努力才能真正將這個(gè)美好愿景轉(zhuǎn)化為造福人類社會(huì)的福音。