吸收式制冷机六

5.2溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机中以溴化锂溶液为工质对，其中低沸点的工质水为制冷剂，高沸点的溴化锂为吸收剂，制取0℃以上的低温水，多用于空调系统。溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，与水的沸点差1165℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸汽，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂吸收式制冷机对热源的要求不高。一般的低压蒸气（0.12MPa以上）或75℃以上的热水均能满足要求，特别适用于有废气、废热水可利用的化工、冶金和轻工业企业，有利于热源的综合利用。第30讲吸收式制冷机（2）

5.2.1溴化锂吸收式制冷机工作原理5.2.1.1溴化锂溶液的性质（1）水水是一种很好的制冷剂。无毒、不燃烧、不爆炸，安全性能高；汽化潜热大（约2500kJ/kg，比R22大16倍）；常压下蒸发温度较高，蒸气比容大；常温下的饱和压力很低，比体积大。25℃下饱和压力为3.167kPa，比体积为43.37m3/kg；其凝固点高，0℃时就结冰。溴化锂吸收式制冷机只能应用于0℃以上的空调系统中。（2）溴化锂a.锂和溴分别属碱和卤族元素，溴化锂性质类似于氯化钠（NaCl），属盐类，有咸味，呈无色粒状晶体，熔点为549℃；b.沸点为1265℃。对溴化锂水溶液加热时，一般认为仅产生水蒸汽；c.极易溶于水，具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的；d.无水溴化锂是白色块状，性质稳定，在大气中不变质、不分解；e.它由92.01%的溴和7.99%的锂组成，相对分子量为86.856，常温下密度为3464kg/m3，比重为：3.464；f.它无毒、无臭、有咸苦味。

（3）溴化锂水溶液。a.是无色透明液体、无毒、有咸苦味，溅在皮肤上微痒。加入缓蚀剂铬酸锂后溶液会呈淡黄色。要求作为工质对的溴化锂水溶液满足以下要求：浓度：50％±1％；酸碱度：pH值为9.0~10.5；杂质最高含量：氯化物（C1-）：0.5％；硫酸盐（S042-）：0.05％；溴酸盐（BrO3-）：无反应：氨（NH3）：0.001％；钡（Ba）：0.001％；钙（Ca）：0.005％；镁（Mg）：0.001％；另外，溶液中不应含有二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）等不凝性气体。b.溴化锂在水中的溶解度随温度降低而降低。所谓溶解度是指饱和液体中所含溴化锂无水化合物的质量成分，也就是溴化锂水溶液的质量浓度。机组在运行时，必须注意溶液中的水分蒸发，或降低溶液温度时，就会有晶体析出。如下图所示，图中的溶解度的曲线也称为结晶线，图中曲线上的任意一点都表示溶液处于饱和状态。其左上方为固相区，溶液处于这一区域，就会有带不同结晶水的固体溴化锂析出；右下方为液相区，表示溶液中不会有结晶析出。由图中曲线可知，溴化锂的质量浓度不宜超过66％，否则在运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。溴化锂溶液的结晶取决于溶液的温度与浓度，作为制冷机工质，溴化锂溶液必须处于液态，无论在运行或停机期间，都不允许有晶体析出。c.水蒸发分压力很低，比同温度下纯水的饱和蒸气压力低的多，故有强烈的吸湿性。溴化锂在水中的溶解度c.右图为溴化锂溶液的温度、质量分数与蒸气压力之间的关系。由图可知溴化锂镕液的水蒸汽压随着质量分数的增大而降低，并远低于同温度下水的饱和蒸气压。当质量分数为50%、温度为25℃时，饱和蒸气压力为0.85kPa，此时水的饱和蒸汽压为3.16kPa，即0.92kPa就能被25℃、浓度为50％的溴化锂溶液所吸收，即溴化锂溶液具有吸收比其温度低得多得水蒸汽的能力。这正是溴化锂溶液可作为吸收式制冷机组工质对的原因。溴化锂溶液的水蒸汽压d.溴化锂溶液的质量定压比热容曲线见下图。由图中可看出，其质量定压比热容在压力不变的情况下，随温度的升高而增大，随着质量分数的升高而减小，且比水的比热小得多。溶液的比热小，有利于提高制冷机组的效率，减少在发生、吸收过程中的吸、放热量。如当温度为100℃、浓度为50％时，其比热容约为2.26kJ/kg·K。质量定压比热容小，说明在温度变化时加热和排出的热量少，再加上水的蒸发潜热比较大这一特点，有利于提高机组的热力系数。5.2.1.2溴化锂吸收式制冷机工作原理溴化锂吸收式制冷机，是利用溴化锂溶液具有常温下强烈的吸收水蒸汽,在高温下又能将所吸收的水蒸汽释放出来的特性，以及水在真空状态下蒸发时具有较低的蒸发温度和较好的吸热效应来实现制冷的。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性。溴化锂水溶液的水蒸汽分压，比同温度下纯水的饱和蒸气压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸汽的能力，这是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。溴化锂吸收式制冷机是以热能作为动力的，根据热能来源的不同可分为蒸气型、热水型和直燃型等。通常有单效溴化锂吸收式制冷机，和采用热水或燃油、燃气等燃料直接燃烧的双效溴化锂吸收式制冷机。溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、吸收器等设备，即制冷剂循环和吸收剂循环组成，如下图。制冷剂循环由冷凝器、节流阀、蒸发器组成；吸收剂循环由吸收器、发生器、溶液泵以及减压调节阀等设备组成。溴化锂吸收式制冷机的工作原理图1－冷凝器；2－发生器；3－溶液泵；4－溶液节流阀；5－吸收器；6－蒸发器；7－节流阀

发生器内的溴化锂溶液由于外部热源的加热作用，使溴化锂溶液所含的比溴化锂沸点低得多的水分气化成水蒸汽。水蒸汽进入冷凝器被冷却水冷却，凝结成制冷剂水，经过节流阀节流降压后进入蒸发器内。在蒸发器内，低压制冷剂水吸收被冷却介质的热量，温度降低而产生冷量。低温制冷剂水蒸汽进入到吸收器，被其中的溴化锂溶液所吸收，吸收过程中发出溶解热由冷却水带走。吸收了制冷剂水蒸汽的溴化锂溶液变成稀溶液后，由溶液泵送到发生器中。由于外部热源对发生器的加热作用，使溴化锂稀溶液不断释放出水蒸汽而使溴化锂的质量分数升高，溶液变成浓溶液。溴化锂浓溶液经节流阀降低压力后进入吸收器，吸收来自蒸发器的制冷剂水蒸汽而使溴化锂的质量分数降低，再有溶液泵将吸收器里的溴化锂稀溶液送入发生器中，如此循环，从而达到不断制冷的目的。5.2.2溴化锂吸收式制冷机的分类根据机组的使用用途、机组的驱动热源、驱动热源的利用方式、溶液循环的流程以及机组结构的不同进行分类。（1）由工作热源型式进行分类蒸汽型：使用蒸汽作为驱动能源。单效型工作蒸汽压力范围为0.03～0.15MPa（表），双效型工作蒸汽压力范围一般为0.4～0.8MPa（表）。直燃型：一般以油、气等可燃物质为燃料。不仅能够制冷，且可以采暖及提供卫生热水。直燃型可分为燃油型、燃气型、双燃料型等。双燃料型可一机使用两种燃料，分轻油燃气型及重油燃气型。热水型：使用热水为热源的溴化锂机组。常以工业余热、地热热水、太阳能热水为热源，根据热源温度可分为单效热水型及双效热水型。单效机组热水温度在85～150℃，高于150℃的热水可作为双效机组的热源。太阳能型：利用太阳能集热装置获取能量，用来加热溴化锂机组发生器内稀溶液，进行制冷循环。该类型分为两类，一类是利用太阳能集热装置直接加热发生器管内稀溶液；另一类是先加热循环水，而后再将热水送入发生器内加热溶液。（2）由工作循环型式进行分类a．制冷循环型。即冷水机组，分单效循环和双效循环。驱动能源可以是低势的蒸汽废汽、废热水、地热水等。单效制冷循环不适用于以高势热能为驱动热源的制冷机组中。双效制冷循环机组与单效的不同之处是只有两个发生器和两个溶液热交换器，广泛应用溴化锂吸收式冷水机组中。b．制冷、制热循环型。即冷热水机组，就是将溴化锂溶液锅炉直接与吸收式机组配套，组成直燃机组，进行制冷或制热循环。制冷、制热循环型也分为单效循环和双效循环，单效循环一般用在小型机组上，其燃料消耗率比较高；目前通常均采用双效循环，即使在小型机组上也进行双效化用来节省燃料消耗量。c．热泵循环型。热泵循环型机组是一种依靠驱动能量将低势热源的热量转移到高势热源，供采暖或其工艺过程使用的设备。溴化锂吸收式热泵，是将吸收器和发生器作为“热力压缩机”的吸收式热泵。其输入热源为发生器的驱动热源和蒸发器的低温热源；输出热源则为冷凝器的冷凝热和吸收器的吸收热。（3）按机组的使用用途分类a.溴化锂吸收式冷水机组，供应空调用冷水或工艺用冷水。冷水出口温度分为7℃、10℃、13℃、15℃四种。b.溴化锂吸收式冷热水机组，供应空调和生活用冷热水。冷水进、出口温度为12℃／7℃；用于采暖的热水进出口温度为55℃/60℃。c.溴化锂吸收式热泵机组，依靠驱动热源的能量，将低势位热量提高到高势位，供采暖或工艺过程使用。输出热的温度低于驱动热源温度，以供热为目的的热泵机组称为第一类吸收式热泵；输出热的温度高于驱动热源温度，以升温为目的的热泵机组称为第二类吸收式热泵。（4）按溶液的循环流程进行分类a.串联流程，分为两种，一种是溶液先进入高压发生器，后进入低压发生器，最后流回吸收器；另一种是溶液先进入低压发生器，后进入高压发生器，最后流回吸收器。b.并联流程，溶液分别同时进入高、低压发生器，然后分别流回吸收器。c.串并联流程，溶液分别同时进入高、低发生器，高压发生器流出的溶液先进入低压发生器，然后和低压发生器的溶液一起流回吸收器。（5）按机组结构分类a．单筒型，机组的主要换热器（发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器）布置在一个筒体内。b．双筒型，机组的主要换热器布置在二个筒体内。c．三筒或多筒型，机组的主要换热器布置在三个或多个筒体内。5.2.3溴化锂吸收式制冷机的特点溴化锂吸收式制冷机也是以热能作为补偿来实现制冷的装置，故很多特点与氨水吸收式制冷机相似。主要有以下优点特点：1）制冷剂和吸收剂无臭、无味、无毒，对人体无危害，对大气臭氧层无破坏作用，有利于满足环保要求。2）利用热源为动力，不但能力利用范围广，且具有两个重要特点：a．能利用低势热能（余热、废热、排热），使溴化锂吸收式制冷技术可以大量节约能耗；b．以热能为动力，溴化锂吸收式机比利用电能为动力的压缩式制冷机可以明显节约电耗。3）整个朋装置基本湖上是换热筑器的组合前体，除功煮率较小的怖泵外，没支有其它运誉动部件，悟故振动、忠噪声都很袋小（噪声克仅为75仗～80d氏B），运归转平稳。4）结构妇简单，制伪造方便。5）整背个装置恳处于真谈空状态鼓下运行准，无爆计炸危险轨。6）操铁作简单惠，维护伶保养方姿便，易培于实现挣自动化血运行。7）能常在10蜘％～1专00％卷范围内拉进行制竖冷量的陷自动、博无级调罚节，而妈且在部惭分负荷书时，机去组的热依力系数染并不明茶显下降浸。主要缺点章：1）旋腐蚀性觉强。2）闯气密性焦要求高漫。3）茄因系统场以热能黑作为补棵偿，加樱上溴化宽锂溶液吊的吸收子过程是今放热过项程，故雾对外界边的排热航量大，影比蒸气悦压缩式要制冷机脏大一倍