第六章溴化锂吸收式制冷机性能

1、Tianjin University of Commerce Tianjin University of Commerce 6-1外界条件变化与溴化锂吸收式制冷机的性能 溴化锂吸收式制冷机的性能，与冷媒水温度、冷却水温度、冷媒水和冷却水流量、加热蒸气的压力（温度）、溶液的流量等因素有关。 了解以上因素对溴化锂吸收式制冷机的影响，对设计、操作和正确选择溴化锂吸收式制冷机均具有重要的指导意义。 Tianjin University of Commerce 一. 加热蒸气压力（温度）的变化对机组性能的影响 Tianjin University of Commerce 当其它参数不变时，加热蒸气压力对

2、制冷量的影响如图1所示。由图可知，当加热蒸气压力提高时，制冷量增大，但蒸气压力不宜过高，否则，不但制冷量增加缓慢，而且浓溶液有产生结晶的危险，同时会削弱铬酸锂的缓蚀作用，因而一般加热蒸气压力不超过0.29Mpa(132)为宜。Tianjin University of Commerce 加热蒸气的压力变化时，溶液循环的变化如图2所示。 Tianjin University of Commerce 1. 当加热蒸汽压力降低时： 加热温度降低发生器出口浓溶液的温度由t4降至t4 浓度由r降为r 发生出来的水蒸气量减少制冷量Q0 2.随着Q0使Q kQ a冷凝压力由p k降为p k 稀溶液出吸收器的

3、温度由t2降至t2 Tianjin University of Commerce3.由于冷媒水出口温度升高，导致蒸发压力由p0上升至p0，稀溶液出口浓度由a降为a。 随加热蒸气压力的降低，溶液的循环过程由原来的2-5-4-6-2变为2-5-4-6-2，因为ra，故总的放气范围减少，制冷量下降，热力系数降低。Tianjin University of Commerce二冷媒水出口温度的变化对机组性能的影响 当其它参数不变时，冷媒水出口温度对制冷量的影响如图3所示。由图可以看出，冷媒水出口温度降低时，制冷量随之下降。Tianjin University of Commerce 冷媒水出口温度变化时

4、，溶液循环的变化如图4所示。Tianjin University of Commerce 1.当冷媒水出口温度降低时，蒸发压力由p0降至p0 ，吸收能力减弱，吸收终了稀溶液浓度a升高，放气范围变小，制冷量下降。 2.由于冷媒水量不变，制冷量的下降使冷媒水出口温度稍有回升，蒸发压力由p0回升至p0。 3.同时冷凝器、发生器以及吸收器的热负荷也随之下降，导致发生器出口浓溶液温度由t4升高到t4，冷凝压力由p k降为p k。 4.吸收器出口稀溶液温度由由t2降至t2。Tianjin University of Commerce 溶液的循环过程由原来的2-5-4-6-2变为2-5-4-6-2。因为ar

5、，故总的放气范围减少，制冷量下降，热力系数降低。Tianjin University of Commerce三冷却水进口温度的变化对机组性能的影响 其它参数不变时，冷却水进口温度对制冷量的影响如图5所示。由图可以看出，随冷却水进口温度的降低，制冷量增大。Tianjin University of Commerce 冷却水进口温度变化时，溶液循环的变化如图6所示 Tianjin University of Commerce1.当冷却水进口温度降低时，吸收器出口稀溶液的温度由t2降至t2，浓度a也随之下降，冷凝压力由pk降为pk，从而使发生器出口浓溶液的浓度r增加，显然，它将使循环的放气范围增大，

6、制冷量增加。2.随着制冷量的增大，吸收器热负荷增加，稀溶液出口温度由t2回升至t2；3.冷媒水出口温度降低，蒸发压力由p0降至p0 ；Tianjin University of Commerce4.冷凝器负荷增加，冷凝器负荷增加，冷凝压力由pk回升至pk；5.发生器负荷增加，发生器出口浓溶液的温度由t4降至t4 。 从而使原来的循环2-5-4-6-2变为2-5-4-6-2。由于放气范围增大，故制冷量增加，热力系数提高。 必须指出，对于溴化锂吸收式制冷机，冷却水进口温度不宜过低，否则会引起浓溶液结晶、蒸发器泵吸空或冷剂水污染等问题。当冷却水温度低于16时，应减少冷却水量，使其出口温度适当提高。

7、Tianjin University of Commerce四冷却水量与冷媒水量的变化对机组性能的影响 其它参数不变时，冷却水量的变化将引起冷却水温的改变，因而冷却水量变化对制冷量的影响与冷却水温度变化对制冷量的影响相似，但它除了引起循环各参数的变化外，还将引起吸收器和冷凝器中传热系数的变化。冷却水量的变化对制冷量的影响如图7所示。Tianjin University of CommerceTianjin University of Commerce 冷媒水出口温度不变时，冷媒水量的变化对制冷量的影响很小。例如当泠媒水量增大时，一方面使得蒸发器传热管内流速增加，传热系数增大，制冷量增加；另一方

8、面，由于外界负荷不变，从而使冷媒水回水温度（即冷媒水的进口温度）降低，导致平均温差降低，制冷量减少。两者综合的结果是机组的制冷量几乎不发生变化，见图8。Tianjin University of CommerceTianjin University of Commerce五冷媒水与冷却水水质的变化对机组性能的影响 水中的污垢对换热器的传热性能影响很大，水质越差越易形成污垢，表1列出了污垢系数与制冷量的关系。Tianjin University of Commerce六稀溶液循环量的变化对机组性能的影响 稀溶液循环量与系统制冷量的变化关系如图9所示。 当溶液的循环倍率a保持不变时，由于单位制冷量

9、变化不大，因此机组的制冷量几乎与溶液的循环量成正比。Tianjin University of Commerce 溶液循环量的多少对机组的经济运转非常重要。 对于额定的加热蒸汽压力、冷却水温度和冷媒水出口温度，溴化锂吸收式制冷机有与之对应的溶液循环倍率，在此循环倍率下，进发生器的稀溶液量F与制冷量Q0成正比。若调整不当，会出现以下两种情况。Tianjin University of Commerce(1)稀溶液量F过大 若进入发生器的稀溶液量F过大（超过图9所示的100%溶液循环量时），则发生器里加热蒸汽的热量大部分用来提高稀溶液的温度，产汽量降低，从而使发生器中溶液的平衡浓度下降，同时使通向

10、吸收器的浓溶液流量增大，加大了吸收器的放热量，提高了喷淋溶液的温度，降低了喷淋溶液的浓度，使喷淋溶液的吸收效果恶化，吸收能力下降。产汽量降低使制冷量下降，浓溶液浓度降低使热力系数下降。Tianjin University of Commerce(2)稀溶液量F过小 若进入发生器的稀溶液量F过小，使浓溶液出口浓度增加，将带来浓溶液结晶的危险。 一旦发生结晶，吸收器吸收效果将恶化，蒸发器不可能发挥其制冷效果，使制冷机处在局部负荷下运行，这是很不利的。Tianjin University of Commerce 因此，溶液循环量的调节是否合适，对溴化锂吸收式制冷机的经济运行是十分重要的。 另外，吸收

11、器喷淋量加大可以适当地改善吸收器的吸收效果，但却增加了吸收器泵的电耗。反之，若吸收器喷淋量太小，则会影响吸收效果。所以必须调整喷淋量到一个合适的值。蒸发器喷淋量的影响结果与吸收器喷淋量的影响结果相类似。Tianjin University of Commerce七不凝性气体对机组性能的影响 不凝性气体不凝性气体是指在制冷机的工作温度、压力范围内不会冷凝、也不会被溴化锂溶液所吸收的气体。 “真空是溴化锂吸收式制冷机的第一生命” 对于溴化锂吸收式制冷机来讲，真空度的高低实质上是机组内不凝性气体被抽除多少的反映。 Tianjin University of Commerce 机组系统内不凝性气体的来

12、源大致如下：1.机组启动时，机组内空气未完全抽尽；2.空气通过管路连接处、焊缝、阀门等处泄漏到机组内；3.在机组内，由于溴化锂溶液对金属材料的腐蚀而产生的氢气。Tianjin University of Commerce 当不凝性气体附着于冷凝器的传热管表面时，增加了传热热阻，提高了冷凝压力，使发生器压力随之增大，减小了发生器的产汽量，使制冷机的制冷量下降。 不凝性气体存在于吸收器中时，减少了吸收过程中水蒸气被吸收的传质推动力，使传质系数减小，传质过程恶化，制冷量明显下降。不凝性气体积聚越多，制冷量下降越厉害，有时甚至会达到不能制冷的地步。Tianjin University of Comme

13、rceTianjin University of Commerce 由图10可以看出，若机组中加入30g氮气（浓度9.5%）后，就会使机组的制 冷 量 由 原 来 的 2 2 6 7 . 4 K w 降 为1162.8Kw，几乎下降50%。Tianjin University of Commerce6-2提高溴化锂吸收式制冷机性提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径能的途径 由前面分析可知，溴化锂吸收式制冷机的性能不仅与外界参数有关，而且与机组的溶液循环量、不凝性气体含量及污垢热阻等有关。此外，机组的性能还与溶液中是否添加能量增强剂，热交换器管簇的布置方式等因素有关。我们可望通过下列途径来提高机组的

14、性能。Tianjin University of Commerce一及时抽除不凝性气体由于溴化锂吸收式制冷机是处于真空中运行的，蒸发器和吸收器中的绝对压力极低，故外界空气很容易漏入，即使少量的不凝性气体也会明显地降低机组的制冷量。如果不凝性气体积聚到一定的数量，就能破坏机组的正常工作状况。因而及时抽除机组内的不凝性气体是提高溴化锂吸收式制冷机性能的根本措施。Tianjin University of Commerce二调节溶液的循环量机组运行时，如果进入发生器的稀溶液量调节不当，可导致机组性能下降。发生器热负荷一定时，如果循环量过大，一方面使溶液的浓度差减小，产生的冷剂蒸气量减少；另一方面，进

15、入吸收器的浓溶液量增大，吸收液温度升高，影响吸收效果。两者均使机组的制冷量下降，热力系数降低。如果循环量过小，机组处于部分负荷下运行，制冷能力得不到充分发挥，而且由于循环量过小，溶液的浓度差增大，浓溶液浓度过高，有结晶的危险。因此，机组运行时，应适当地调节溶液的循环量，以期获得最佳的制冷效果。 Tianjin University of Commerce 溶液循环量的调节可通过三通阀来完成。它将部分稀溶液旁通到由发生器返回到溶液热交换器的浓溶液管路中，直接流回吸收器，达到调节稀溶液环量的目的。Tianjin University of Commerce三强化传热与传质过程溴化锂吸收式制冷机基本

16、上是一些热交换器的组合体，它的工作过程实质上是由传热和传质过程组成的，因此强化传热和传质过程将使机组的性能有所改善。Tianjin University of Commerce添加能量增强剂 在溴化锂吸收式制冷机循环系统中往往添加一种名叫辛醇的能量增强剂，它可使传热和传质过程都得到强化。 辛醇是一种表面活性剂，它能减少溴化锂溶液的表面张力，从而增加溶液与水蒸气的结合能力。此外，还能降低溴化锂水溶液的分压力，从而增加吸收推动力，使传质过程得到增强。 Tianjin University of Commerce 添加了表面活性剂后，铜管表面几乎完全被辛醇浸润，在传热管表面形成一层液膜，而水蒸气与液

17、膜几乎不溶，因而在辛醇液膜上呈珠状凝结，放热系数大大增强，强化了传热效果。实验表明，辛醇的添加量约为溴化锂溶液量的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锂水溶液。随着机组的运行，辛醇会不断地积聚在蒸发器和吸收器液面上，逐渐丧失提高机组制冷量的作用。因此必须定期地将蒸发器水盘中的冷剂水旁通到吸收器中，使辛醇和溶液充分混合，然后循环使用。 辛醇的密度较小（辛醇的密度约为0.83kg/L )，它总是漂浮于吸收器液囊的液面上。为使辛醇能随着溶液的喷淋进入吸收器的传热面，在吸收器液面上设有冲辛醇管，冲击

18、辛醇，使之与溶液混合，然后通过喷淋溶液把它带至吸收器传热管。如不足时可予以补充。Tianjin University of Commerce减少冷剂蒸气的流动阻力 减少冷剂蒸气的流动阻力可增强吸收推动力，强化传热和传质过程。 通常采用的措施是改进挡液板结构型式，增大流通截面；布置蒸发器和吸收器管簇时留有气道，减少管簇的流动阻力；吸收器采用热、质交换分开进行的结构形式等。Tianjin University of Commerce提高换热器管内工作介质的流速 对于冷却水和冷媒水，流速一般取1.5-3.0m/s，加热蒸气的流速为15-30m/s，溶液的流速一般高于0.3m/s。传热管表面进行脱脂和

19、防腐蚀处理。改进喷嘴结构，改善喷淋溶液的雾化情况。提高冷却水和冷媒水的水质，减少污垢热阻。采用强化传热管 例如采用锯齿形低肋管和多孔性镀层金属管等，提高传热效果。Tianjin University of Commerce合理地调节喷淋密度 在溴化锂吸收式制冷机中，因蒸发器冷剂水的蒸发压力很低，为克服静液柱高度对蒸发过程的影响，通常将蒸发器做成喷淋的型式。合理地调节喷淋密度，可以得到最佳的经济效果。 Tianjin University of Commerce 如果喷淋密度过小，有可能使部分蒸发器管簇外表面没有淋湿，影响制冷效果；但如果喷淋密度过大，管子表面的液膜增厚，冷剂水的蒸发受影响，阻力

20、损失增大，吸收推动力减少，影响吸收效果，同时液膜形成热阻，影响外层冷剂水与管内冷媒水的热交换，同样也影响制冷效果。 Tianjin University of Commerce 吸收器中的喷淋密度也应作适当调节。尽管喷淋量增大时在一定范围内对传热传质有利，但同样也存在着液膜增厚的问题，它将增加传热和传质的阻力，影响吸收效果。另外，随喷淋量的增大，溶液泵和蒸发器泵的功率消耗也增大，这也是值得注意的问题。Tianjin University of Commerce四采取适当的防腐措施由于溴化锂溶液对一般金属有强烈的腐蚀作用，特别是有空气存在的情况下腐蚀更为严重，因腐蚀而产生的不凝性气体又进一步降低了机组的制冷量，因此除了严格防止空气的漏入并加设抽气装置外，还必须采取适当的防腐措施。 Tianjin University of Commerce 最初人们采用昂贵的耐腐蚀材料，如不锈钢等，结果使装置的成本过高，推广受到限制。 后来大量的