溴化锂吸收式制冷机

溴化锂吸收式制冷机（共8篇）

溴化锂吸收式制冷机 篇1

1 冷冻站溴化锂制冷机组简介

洛阳石化空压冷冻站共有6台蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机, 其中5台由江苏双良集团公司设计制造, 机组型号是SXZ8-465D。另外1台由大连三洋制冷有限公司设计制造, 机组型号是NG-83MT, 主要为聚酯、短纤维、合纤空调及工艺系统提供冷冻水。

2 SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机主要技术参数

2.1 溴冷机设计参数

下表1为SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机设计参数。

2.2 溴冷机工艺参数

下表2为SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机主要的工艺参数一览表。

3 主要工艺参数控制分析及优化措施

机组技术参数有一定的控制范围, 通过优化参数, 即保证设备正常运行, 又达到节能降耗的目的。

3.1 蒸汽压力

在其它条件不变时, 机组的制冷量随着加热蒸汽压力的升高而增大, 当加热蒸汽压力提高0.1MPa时, 制冷量约增加5%~10%。但是蒸汽压力过高时, 机组容易结晶, 制冷量反而会严重下降。本站蒸汽压力的指标是0.7~0.85MPA, 在实际操作中, 进分汽缸蒸汽压力一般控制在0.3~0.8MPa之间, 为了节能的目的, 在机组调整时会根据溶液浓度、温度、空调负荷等因素的变化, 有选择性的控制蒸汽压力, 减少蒸汽用量。

3.2 冷却水进口温度和水量

在其它条件不变时, 机组的制冷量随着冷却水进口温度降低而提高。冷却水进口温度降低1℃, 制冷量增加3%左右。但是冷却水温度过低或用量过大, 将造成浓溶液结晶和冷剂水污染现象的发生, 所以从机组安全运行角度考虑, 不允许冷却水进口温度过低, 需要设定≥19℃的联锁保护。当机组冷却水进口温度升高时, 机组制冷量下降, 所以设计冷却水温度上限为32℃, 在实际机组运行中, 当冷却水温度超过30℃时, 机组制冷量将大大下降, 所以就需及时联系循环水场降水温, 以免影响生产。冷却水量可以有50%~110%的变化范围, 实际可以实现5%~100%调节, 因此根据空调负荷调整冷却水量是一项重要的节能措施。

3.3 冷水出口温度

冷水出口温度设计指标是7℃, 本站控制指标是7~11℃, 这是因为当其它内外条件不变的情况下, 冷水出口温度每升高1℃, 机组制冷量提高4%~7%。在水温32℃的条件下, 冷水出口温度由7℃提高至9℃, 制冷量由100%提高至110%。所以当空调负荷降低时, 适当提高冷水供水温度, 可提高机组制冷量, 而不必一定控制冷水温度在7℃, 变冷水出口温度调节, 是溴冷机一项节能降耗的重要措施。

3.4 高发温度、高发压力

高发温度及压力过高会造成机组结晶, 所以SXZ8-465D型机组设计高发温度≤170℃, 高发压力≤940mm Hg;NG-83MT型机组设计高发温度≤165℃, 高发压力≤0kg/cm2, 由于本站设备寿命已达十几年, 机组性能下降, 易发生结晶现象, 因此实际设备运行中控制SXZ8-465D型机组高发温度≤135℃, 高发压力≤440mm Hg;NG-83MT型机组高发温度≤140℃, 由于控制得当, 近年来机组很少发生结晶情况。

3.5 溶液的浓度

溶液的浓度越高, 吸收效果越好, 但过高易结晶, 故机组设计指标要求浓溶液浓度不能超过65%。但在实际生产中, 一般控制稀溶液浓度不超过54%, 浓溶液浓度不超过60%, 这是因为当溶液浓度为64%时, 结晶温度为40.5℃, 40℃左右的温度已是SXZ8-465D型机组的日常喷淋温度, 故要严格控制溶液的浓度, 防止结晶现象的发生。影响溶液浓度的因素主要有蒸汽温度和压力、冷却水量及温度、不凝性气体、高发温度及压力、真空度等, 通过对以上参数进行全面控制, 可达到预防结晶、降低能耗、延长机组寿命的效果。

4 溴冷机在运行过程中的参数波动及优化措施

近年以来, 本站溴冷机在运行过程中主要参数波动有冷水压力波动;真空度不好, 制冷量下降;控制系统老化, 传输数据缓慢不准;冷却水温度波动;针对现状本站采取了相应的解决措施, 有效地优化了机组运行。

4.1 冷水供水压力波动

供水压力低时不能满足用户生产需求;供水压力高时, 对设备造成冲击, 甚至将溴冷机蒸发器端面憋漏, 增加机组铜管胀裂的风险, 操作人员不得不手动将冷水排地沟, 造成不必要的浪费。

原因分析及对策:

(1) 稳压补水系统补水泵出口单向阀内漏, 稳压罐冷水回流至补水箱, 造成冷量损失。

处理措施:更换新的单向阀。

(2) 冷水进回水管线上的供水压力调节阀是反装阀, 可是此阀仪控程序设计错误, 不能实现自动控制, 造成水压不稳, 波动大。

处理措施:改正了电脑仪控程序错误, 实现调节阀自动控制。

(3) 补水箱浮球阀故障, 水箱液位波动, 大量冷水从补水箱溢流。

处理措施:更换新的浮球阀, 要求操作人员开关阀时缓慢, 防止对浮球阀过大冲击。

4.2 溶液循环量不合适, 机组液位波动

调整合适的溶液循环量, 不仅能提高机组的制冷量, 而且还能节约蒸汽和循环水用量。

原因分析及对策:

(1) 由于操作人员经验不足, 造成液位调整不当。

(2) 可通过调节溶液泵出口溶液阀和中间溶液阀来实现机组液位和溶液循环量的调整;也可以通过改变高发温度或压力的设定值, 从而改变变频器的频率来调节。在调节过程中要注意保持高低压发生器液位的稳定, 防止因液位波动而造成冷剂水污染。在开启机组后要多观察液位的变化, 其中包括:发生器液面、吸收器液面、蒸发器液面, 防止液位控制不准。

4.3 蒸汽压力波动

蒸汽压力波动大, 造成制冷机结晶。

原因分析及对策:

(1) 主要原因:本站蒸汽是由热电站提供, 用户多, 用量不稳定。

(2) 本站的蒸汽压力主要是靠自力式调节阀、蒸汽调节阀及蒸汽切断阀控制, 根据经验, 以自力式调节阀控制总压力范围, 蒸汽切断阀防止压力波动, 在这两个阀的配合下才能有效发挥蒸汽调节阀的能量精细调整。另外, 如果机组在不好状态下运行时, 而蒸汽调节阀此时失灵, 很可能造成机组重故障, 所以蒸汽调节阀的灵敏度也是我们监测的重点, 应经常检查蒸汽调节阀状态, 满负荷时是否全开, 无负荷时是否全关。开机通蒸汽时, 应时刻观察蒸汽压力的变化, 防止供热过快, 使发生器传热管受热不匀, 造成传热管变形和胀管处泄漏。通过蒸汽用量的控制即保护了机组又达到了节能的目的。

4.4 环境温度变化, 冷却水温度、空调负荷波动

本站用的冷却水进口温度、空调负荷波动大, 给制冷调节带来难度。

原因分析及对策:

(1) 白天与夜晚、晴天与阴天气温变化大, 尤其到了夜晚、晚秋空调需要的冷量降低, 冷却水温度也随气温变化而降低。另外, 本站用的冷却水是由循环水场提供, 用户多, 影响因素多。

(2) 处理措施:当冷却水温度降低时, 可及时降低蒸汽和循环水的用量。当空调负荷降低时, 适当提高制冷机冷水供水温度, 减少蒸汽和循环水的用量, 达到节能的目的。本站十几年的设备运行经验证明, 及时调整溴冷机制冷量, 可有效降低能耗, 效益可观。

5 结论

溴化锂制冷机系统运行的好坏, 对用户生产稳定性和产品质量影响较大。另外溴化锂制冷机是能耗大户, 蒸汽、冷却水消耗量大, 通过在生产中对制冷系统的工艺参数控制、操作优化和性能改进, 稳定了溴冷机的运行状况, 也达到了节能降耗的目的。

参考文献

[1]戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 1999.

溴化锂吸收式制冷机 篇2

溴化锂吸收式制冷机组典型故障及其排除方法

一、溴化锂溶液特性

溴化锂是由碱金属元素锂（Li）和卤族元素溴（Br）两种元素组成的，其一般性质和食盐大体类似，是一种比较稳定的物质。在大气中不变质、不挥发、不分解，且极易溶解于水，其缺点是对金属有腐蚀性，会出现结晶现象。

物质的溶解度通常用在某一温度下100g溶剂中所能溶解的该物质的最大质量来表示。此时溶液处于饱和状态，被称为饱和溶液。因此，也可用饱和溶液的质量分数来反映物质的溶解度。物质溶解度的大小除与溶质和溶剂的特性有关外，还与温度有关，如图1—1溴化锂溶液的结晶曲线图所示，溴化锂在水中的溶解度随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。可见一定温度下的溴化锂饱和水溶液，当温度降低时，由于溴化锂在水中溶解度的减小，溶液中多余的溴化锂就会与水结合成含有水分子的溴化锂水合物的晶体析出，形成结晶现象。

二、溴化锂溶液结晶

从溴化锂水溶液的性质可以知道，结晶取决于溶液的质量分数和温度之间的关系。在一定质量分数下，当温度低于某一数值时就要引起结晶。当溴化锂吸收式制冷机组发生结晶故障以后，对制冷机组进行熔晶是非常麻烦的事情。一旦制冷机组出现结晶现象，就必须立即对制冷机组进行熔晶处理，此时不但制冷机组的制冷量将大大减小，而且在熔晶过程中，浓溶液腐蚀金属会产生大量的不凝性气体，从而降低制冷机组的使用寿命。还有溴化锂溶液的浓度越高，对机组的腐蚀性就越大。因此，溴化锂制冷机组在运行当中应该尽量避免溶液的结晶。

在一般情况下，溴化锂制冷机组大都装有冷剂水的旁通装置和结晶时的自动熔晶装置。此外，为避免停机后的结晶，还设有停机时的溶液自动稀释装置。虽然制冷机组设有多项预防结晶的装置，但仍然有可能发生结晶事故，此时结晶以后对制冷机组的熔晶就显得非常的重要了。

（一）停机期间溶液结晶

溴化锂制冷机组停机期间发生结晶的主要原因是制冷机组停机时稀释运转的时间不够，蒸发器内存有大量的冷剂水未被蒸发，导致吸收器内溴化锂溶液浓度过高所致。

笔者于1995年至2000年期间曾在北京西客站制冷机房从事管理工作。北京西客站的制冷机组采用上海第一冷冻机厂生产的SXZ系列的蒸汽型溴化锂制冷机组十台。该制冷机组安装两台溶液泵，一号溶液泵负责为高压发生器提供稀溶液，二号溶液泵接在低温热交换器浓溶液的出口处，负责将低温热交换器出来的浓溶液，喷淋到吸收器内的冷却水管路上，以稀释从蒸发器出来的冷剂蒸汽。1998年8月的某一天有一台制冷机组开机时，机组二号溶液泵的过载继电器动作。检查中发现该制冷机组的蒸发器内有大量的冷剂水未被蒸发。在排除二号溶液泵电器部分故障的可能后，怀疑有可能是二号溶液泵内部溴化锂溶液结晶，从而导致二号溶液泵过载继电器动作。在确定故障的原因后立即组织人员对该制冷机组的二号溶液泵进行溶晶处理。

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具体操作如下：

1.立即将蒸发器内的冷剂水全部导入吸收器内，以降低吸收器中溶液的浓度。

2.采用外部加热的方法将溶液泵叶轮内及连接管路中的溴化锂溶液温

度升高，提高溴化锂在水中的溶解度，从而使结晶融化。考虑制冷机组的溶液泵采用法兰连接且电动机部分不能够承受高温，所以采用蒸汽加热溶液泵的叶轮及连接管路。为防止加热时蒸汽及凝水进入电控设备，在加热前以将电控设备包好。

3.在加热一段时间后采用点动的方式启动溶液泵。由于溴化锂制冷机组的溶液泵使用屏蔽泵，因此无法用肉眼直接观察溶液泵是否能够运转，所以在溶液泵出口处的取样阀处安装了一个真空压力表。由于溶液泵运转后会有一个扬程，所以真空压力表上指示的压力必定高于大气压力。溶液泵内的结晶也就融化了。当安装了真空压力表并打开取样阀后发现，真空压力表为常压；由于制冷机组内为高真空状态，因此断定溶液泵内部和取样阀处以完全结晶了。这也就验证了刚才判断溶液泵内部结晶故障是正确的了。

4.确定结晶故障后，组织人员继续用蒸汽全面加热溶液泵叶轮部分及其连接管路，考虑制冷机组低温热交换器和低温热交换器浓溶液出口连接吸收器的管路也有可能结晶；所以组织人员对这段管路及低温热交换器也一同加热。

5.由于溴化锂溶液对金属有腐蚀性，结晶后腐蚀性会更强；所以必定产生大量的不凝性气体，这些不凝性气体留存于制冷机组中会加重溴化锂溶液对制冷机组的腐蚀，降低制冷机组的使用寿命。因此，立即开启了真空泵抽除制冷机组内部的不凝性气体。在使用真空泵抽除制冷机组内不凝性气体时，应该特别注意的是：必须先开启真空泵以后，在打开机组用于抽真空的阀门。关闭时，必须先关闭机组用于抽真空的阀门后，在关闭真空泵。

由于及时正确的操作，半小时后制冷机组的二号溶液泵以能够连续运转。溶液泵内部的结晶以全部融化；开启制冷机组一号、二号溶液泵继续运转半个小时使机组内的溶液充分稀释后停止。事后经检查发现控制制冷机组稀释运转的稀释温度继电器损坏，导致制冷机组停机时稀释运转的时间不够，值班人员又未能及时发现而结晶。

（二）制冷机组运行中溶液结晶

溴化锂制冷机组在运行当中，引起结晶的因素有很多其中最主要的因素有以下几点：

1.冷却水进口的温度过低

溴化锂制冷机组在运行当中应该严格控制机组冷却水的进口温度，绝对不允许冷却水的进口温度低于制冷机组的标定值。当冷却水的进口温度过低时，将引起吸收器中稀溶液的温度降低。当过低温度的稀溶液在低温热交换器中与从发生器中回来的浓溶液换热时，会使浓溶液的温度急剧降低；从而导致低温热交换器中浓溶液的质量分数过高而结晶。

2.机组内积聚有大量的不凝性气体

不凝性气体是指在溴化锂吸收式制冷机组工作时，即不被冷凝，也无法被溴化锂溶液所吸收的气体。由于溴化锂吸收式制冷机组是在高真空状态下工作的。蒸发器、吸收器中的绝对工作压力仅几百帕，外部空气及易漏入机组。还有，在 http://

制冷机组运行的过程中，溴化锂溶液总会腐蚀钢铁、铜等金属材料产生氢气。况且当机组漏入空气以后，由于空气中氧气的存在还会加剧溴化锂溶液对制冷机组的腐蚀。这类不凝性气体即使数量极少，对制冷机组的性能也将会产生极大的影响。当机组内积聚有大量的不凝性气体时，蒸发器和吸收器的工作压力就会升高。由于蒸发器中蒸发压力的升高相应的蒸发温度也就升高了，导致蒸发器中积存大量的冷剂水无法蒸发。同时吸收器中压力升高后，大大降低了溴化锂溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽的能力。由于大量的冷剂水积存在蒸发器中无法被蒸发，导致发生器中回来的浓溶液的浓度过高而引起结晶。

3.制冷机组常时间超负荷运转

当制冷机组常时间超负荷运转时，发生器中溶液的温度就会过高。导致发生器出来的浓溶液过份浓缩。在低温热交换器中，过份浓缩的浓溶液在与从吸收器出来的低温的稀溶液换热时急剧降温而结晶。所以溴化锂制冷机组不可以超负荷运转。

（三）制冷机组运行中溶液结晶的征兆

在溴化锂制冷机组的低压发生器与吸收器之间有一根旁通管，它的一端接在低压发生器溶液槽的上部。另一端接在吸收器上，这就是自动熔晶管。制冷机组正常运转时，低压发生器的溶液液面低于自动熔晶管。当机组溶液结晶时，低温热交换器浓溶液管路因浓溶液结晶而被堵塞，低压发生器溶液液面上升，最终流向自动熔晶管进入吸收器。由于从自动熔晶管流入吸收器的浓溶液未经过热交换器换热，因而溶液的温度比较高。流入吸收器后使吸收器的稀溶液温度升高，所以由溶液泵输送倒低温热交换器的稀溶液温度也将上升，在换热时使低温热交换器中的浓溶液的温度上升而使结晶融化。最终达到自动熔晶的目的。

由此可知，在溴化锂制冷机组运行中，自动熔晶管发烫是溴化锂溶液结晶的明显征兆。应该引起高度的重视，如果这时就采取相应的措施（如：降低负荷、将蒸发器内冷剂水导入吸收器、提高冷却水进口温度、抽除机组内的不凝性气体等），便可避免溶液的结晶了。

在这里应该特别提出的是，制冷机组在运行当中，应该实行抄表制度。各当班人员必须严格遵守抄表制度，每次抄表时间最长不应超过两个小时。这样不仅能够及时发现问题，而且还是处理机组故障时的重要依据。

三、蒸发器中冷剂水的污染

1.为什么要对冷剂水进行再生处理

溴化锂制冷机组在运行当中，由于运转条件的变化如：加热热源的突然升高或冷却水进口温度过低，或操作人员操作不当等原因，导致发生器中的溴化锂溶液可能随冷剂蒸汽进入冷凝器和蒸发器中，使冷剂水中含有溴化锂溶液，这种现象称为冷剂水污染。即使正常运转的机组，随着运转时间的增长，也会产生冷剂水污染。运转时间越长，冷剂水中溴化锂的含量越多。冷剂水污染会使制冷机组的制冷量下降。当冷剂水严重污染时，随着冷剂水中溴化锂含量的增多，吸收器中的溶液逐渐转移到蒸发器中，使得吸收器液位下降，以至影响到溶液泵的正常运转甚至产生吸空现象。因此，为了保证制冷机组的安全运行，应该经常检测蒸发器中冷剂水的比重。通常当冷剂水比重大于1.04时，就要进行冷剂水的再生

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处理了。

2.冷剂水再生的方法

在溴化锂吸收式制冷机组冷剂水泵的出口处有一个旁通阀，阀后连一根通往吸收器的管子，这就是冷剂水的再生管。当蒸发器中冷剂水被溴化锂溶液污染后，首先应关闭冷剂水泵出口的阀门，然后打开冷剂水旁通阀，将混有溴化锂溶液的冷剂水通过再生管全部导入吸收器中。当蒸发器中冷剂水的液位降低到一定值时冷剂水泵会自动停止，这时关闭冷剂水旁通阀，打开冷剂水泵的出口阀门，当蒸发器中冷剂水的液面上升到规定值后，冷剂水泵会自动运转，机组进入正常运行状态。重新测定冷剂水的比重，如达不到要求可反复进行冷剂水的再生处理，直至合格。

3.冷剂水取样

当测定冷剂水的比重时，就需要从蒸发器中取出一部分冷剂水。一般在购入机组的同时，厂家会随制冷机组一起提供一套专门用于抽取冷剂水的高压真空玻璃瓶，用于冷剂水的取样。如图3—1所示，在高压真空玻璃瓶的橡皮塞上穿有两根长短不一样的Ø10铜管，用抽真空专用的橡胶管将这两根铜管分别与冷剂水取样阀和真空泵抽气管上的抽真空阀相连接，注意不要接错（接近瓶底的铜管与冷剂水取样阀相连，接近瓶口的铜管与真空泵的抽气管相连）。首先，打开真空泵抽气管上的抽真空阀，开启真空泵将高压真空玻璃瓶抽空至没有不凝性气体后再打开制冷机组上的冷剂水取样阀，蒸发气中的冷剂水就会被吸入高压真空玻璃瓶内。当高压真空玻璃瓶内的冷剂水够用时，关闭冷剂水取样阀，再关闭真空抽气管上的抽真空阀，然后再关闭真空泵。这样，蒸发气中的冷剂水就被取出来拉。

参考文献：

1．溴化锂吸收式制冷技术及应用

编著者：戴永庆 机械工业出版社出版 2000年1月 2．《溴化锂吸收式制冷机组调试维修》

溴化锂吸收式制冷机 篇3

近年来, 国内外很多专家学者对太阳能空调和吸收式制冷进行了大量的理论和实际的研究。太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷系统在我国发展非常迅速。本人所在课题组提出了一种新型单效、双效耦合太阳能吸收式制冷循环, 其特点是在白天有日照时段利用中温集热器生产蒸汽, 当集热器产生的热源温度在160℃左右时可按双效循环运行提供空调制冷量, 并进行蓄热;而在无日照时段或热源温度下降到140℃以下时可切换为热水型单效循环运行, 直至85℃左右单效循环无法运行为止。这样, 由于热源利用温差很大, 单位体积的蓄热水箱 (蓄能罐) 可以蓄取较多的能量。其蓄能密度与冰蓄冷相当, 在正常天气情况下有可能无需用辅助能源而完全靠太阳能进行昼夜空调。

1 单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机原理

单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机系统原理图如图1所示:

单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷机跟普通的双效溴化锂制冷机相比, 多了一个热水低压发生器, 该换热器的传热面布置在低压发生器传热面的上方, 两部分传热面均采用喷淋式结构, 可避免沉浸式结构因液柱而造成发生效率降低的问题。

当聚光型太阳集热器发生的蒸汽压力达到0.25MPa (表) 以上且有制冷需求时, 打开V2阀给溴化锂吸收式制冷机供应蒸汽, 制冷机按双效运行, 在高压发生器中, 稀溶液被热源蒸汽加热。在较高的发生压力pr下产生冷剂蒸汽, 因该蒸汽具有较高的饱和温度, 又被通入低压发生器作为热源, 加热低压发生器中的溶液, 使之在冷凝压力pk下产生冷剂蒸汽。此时, 低压发生器则相当于高压发生器在pr压力下的冷凝器。由于驱动热源的能量在高压发生器和低压发生器中得到了两次利用, 所以称为双效循环。显然, 与单效循环相比, 产生同等制冷量所需的驱动热源加热量减少, 即双效机组的效率比单效机组提高近一倍。

当有制冷需要且蒸汽压力低于0.25MPa (表) 、而蓄能罐内热水温度在140℃~85℃之间时, 制冷机热源切换为热水, 按单效循环运行, 启动热水泵P2并打开V2阀。机组工作时, 从吸收器流出的稀溶液, 经溶液泵升压流进低温溶液热交换器进入热水低压发生器。稀溶液在低温溶液热交换器中被来自低压发生器的浓溶液加热, 再在发生器中被作为驱动热源的热水加热, 浓缩成浓溶液。从发生器流出的浓溶液, 在压差和位差的作用下, 经低温溶液热交换器进入吸收器。浓溶液在低温溶液热交换器中向来自吸收器的稀溶液放热, 再在吸收器中吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽, 稀释成稀溶液, 同时, 向冷却水放出溶液的吸收热。这样, 完成了单效溴化锂吸收式制冷循环的溶液回路。在发生器中产生的冷剂蒸汽, 流入冷凝器, 在其中向冷却水放热, 凝结成冷剂水, 经U型管节流进入蒸发器。冷剂水在蒸发器中蒸发, 同时向冷水吸热, 使之降温而产生制冷效果。在蒸发器中产生的冷剂蒸汽, 进入吸收器, 完成了单效溴化锂吸收式制冷循环的制冷剂回路。

2 单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机仿真模型

目前对于水的热物性方程研究已经很成熟, 本文不再赘述。本文主要介绍溴化锂水溶液的热物性方程。

2.1 溴化锂水溶液的平衡方程

溶液的平衡方程反映平衡态溶液的压力P、温度t和浓度关系的方程。因溴化锂水溶液沸腾时只有水汽化出来, 溶液的蒸汽压就是水蒸汽压, 而水的饱和蒸汽压只是温度的单值函数。溶液的蒸汽压可以由该压强下的水的饱和温度代表, 水溶液的沸点t与同压强下的水的沸点t1成正比, 一定浓度下的溴化锂水溶液符合这一关系:

式 (1) 中:

t—压强为P时, 溴化锂溶液的饱和温度/℃;

t1—压强为P时, 对应水的饱和温度/℃;

在溴化锂吸收式制冷循环的计算和分析中, 往往遇到已知溶液的压力P、温度t, 确定溶液的浓度ξ问题, 可采用回归方程:

2.2 溴化锂溶液的比焓值计算方程

溴化锂水溶液的焓是指固体溴化锂的焓和水的焓以及溴化锂在水中溶解的积分溶解热之和。本文采用贾明生拓展的计算公式, 溴化锂溶液温度、质量分数、焓的关系式为:

2.3 溴化锂溶液的结晶温度方程

溴化锂制冷机在运行是, 必须注意溶液的质量分数ξ和温度t的范围, 避免发生结晶现象。ts为溴化锂结晶温度, 关系式如下:

2.4 溴化锂溶液的密度与温度及质量分数方程

根据溴化锂溶液密度随温度t和质量分数ξ的变化曲线图及数据, 可以看出, 在一定质量分数下, 溴化锂溶液的密度ρ与温度t近似成一条直线, 因此可以先假设在一定质量分数ξ下密度ρ与温度t的关系为:

式 (5) 中:

A、B—系数, 溶液质量分数的函数;

ρ—溶液的密度, kg/m3

利用正交多项式回归方法, 在0.4≤ξ≤0.66, 0℃≤t≤120℃范围内, 求得系数A、B与浓度ξ的关系如表, 得到溴化锂溶液密度ρ与溶液温度t和质量分数ξ的关系为:

3 溴冷机的稳态模型与仿真

作为本文研究的太阳能驱动的单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷系统, 对于分别工作于单效和双效条件下的机组性能都有较高要求。所以本人也分别模拟了两种循环的变工况稳态仿真过程。由于单效与双效循环的静态模拟过程相似, 本文仅介绍双效循环机组变工况性能计算机模拟的数学模型。初始边界条件如表1:

4 仿真的静态结果

4.1 冷却水进口温度对系统性能的影响

冷却水的进口温度直接影响循环冷凝压力的大小。冷却水温度变化使得吸收器出口稀溶液的温度和高压发生器出口稀溶液的温度随之变化。图3显示了当冷却水进口温度从23℃增大到33℃时, 双效循环与单效循环的COP值与相对制冷量Q都不断减小。这是因为当冷却水进口温度增大时, 循环的冷凝温度、冷凝压力随之增大, 高压发生器浓溶液的质量分数变小, 高压发生器的放气范围变小, 因此图3 (b) 所示制冷量降低了, 图3 (a) 所示COP值也随之变小。冷却水进口温度也不宜过低, 否则将会导致稀溶液温度过低和浓溶液温度过高, 这将引起溶液结晶。

4.2 冷媒水出口温度对系统性能的影响

保持其他工况条件不变, 求取不同冷媒水出口温度对系统的变工况性能, 绘制曲线如图4。由图可以看出单效和双效循环的制冷量和性能系数COP都随着冷媒水出口温度的降低而下降, 且制冷量有加速下降的趋势。这主要是由与随着冷媒水出口温度下降, 蒸发压力下降, 吸收能力减弱, 溶液吸收水分减少, 稀溶液浓度上升, 制冷量下降。而且, 此时机组的放气范围会减小, 虽然蒸汽或热水耗量也减少, 但是单位制冷量的耗能量是上升的。需要注意的是, 当冷媒水出口温度升高过高时, 系统溶液浓度的改变可能会使蒸发器液囊冷剂水位下降, 造成冷剂泵吸空。

4.3 热源进口温度对系统性能的影响

图5显示了热源温度增大时, 系统循环的制冷量和热力系数COP的变化趋势。当热源温度增大时, 循环的COP值随之增大。这是因为随着热源温度的增大, 高压发生器出口的溴化锂浓溶液的温度也随之增大, 使得浓溶液的质量分数增大, 因此放气范围增大, 从而提高了循环的COP值。但随着热源温度进一步的增大时, 热力系数COP增加的幅度逐渐趋缓。

5 结论

本文对太阳能驱动的双效/单效耦合溴化锂吸收式制冷系统进行了介绍和研究。对该系统稳态工况进行了性能分析。单效和双效循环的制冷量和性能系数COP都随着冷媒水出口温度的降低而下降, 且制冷量有加速下降的趋势;随着冷媒水出口温度的降低, 制冷量和性能系数COP而下降, 且制冷量有加速下降的趋势。当热源温度增大时, 循环的COP值随之增大。

摘要：本文研究了单效、双效耦合型太阳能溴化锂吸收式制冷系统。作者编制单效、双效耦合型太阳能溴化锂吸收式制冷机的稳态热力设计程序和优化分析程序;分析了热源进口温度、冷媒水出口温度变化和冷却水进口温度变化对制冷循环的性能的影响。

关键词：单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷,太阳能,稳态模型,优化分析

参考文献

[1]戴永庆主编.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京机械工业出版社.1996.

[2]贾明生.溴化锂水溶液的几个重要物性参数计算方程.湛江海洋大学学报.2002.

溴化锂吸收式制冷机 篇4

2012年10月国务院发布的《中国的能源政策 (2012) 》白皮书指出:“促进清洁能源分布式利用。中国坚持‘自用为主、富于上网、因地制宜、有序推进’的原则, 积极发展分布式能源。在能源负荷中心, 加快建设天然气分布式能源系统。‘十二五’期间建设1 000个左右天然气分布式能源项目, 以及10个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。”

2013年5月18日, 湖北省发改委核准了“武汉创意天地分布式能源站“项目, 也是湖北省核准的首个天然气分布式能源项目。规划建设规模为5×4 MW级燃气内燃机组, 配5台单机制冷量为3.93 MW的烟气热水型溴化锂热组, 同时配置3台单机制冷量为1.758 MW的离心式冷水机组作为调峰设施。

此外, 2012年华北地区较长时间受PM2.5粉尘颗粒问题所困扰, 加上南方地区传统上没有公用供暖设施, 在这种大背景下烟气型吸收式制冷 (供热) 机有着电制冷空调不可比拟的优势。

1 冷热电三联供

燃气冷热电三联供, 即CCHP (Combined Cooling, Heating and Power) , 属于分布式能源, 是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行, 产生的电力满足用户的电力需求, 燃机高温尾气 (550~750℃) 进入吸收式制冷机组, 夏天产生空调水, 冬天生产热水。也可以同时生产空调水和热水。它从20世纪80年代开始兴起发展, 到现在已经成为一种技术成熟的能源供应方式。

在热、电、冷需求相对集中区域建立分布式能源站, 不仅可以实现近距离有效直供, 而且可减少电网降压损失, 减少区域锅炉排放, 提高热效率, 达到区域能源的有效利用。

按照供应范围三联供可以分为区域型 (DCHP) 和楼宇型 (BCHP) 2种。目前热电联产能量消耗分析如图1所示。

由图1可以看出, 有一半的能量损失在热能上, 若这部分能量没有得到利用, 将白白浪费掉, 为了回收此部分余热, 引入吸收式制冷机。系统改造方案如图2所示。

2 一种三效制冷机的研究

2.1 三效吸收式溴化锂制冷机流程介绍

为了高效地回收余热, 有必要提高吸收式制冷机的效率。以下对一种更高效的吸收式制冷机做介绍, 如图3所示。

本机型设置了三级发生器, 附带有烟气溶液热交。主要筒体由3个发生器、1个冷凝器、1个蒸发器和2个吸收器组成。稀溶液从吸收器流出, 主回路流经低温、中温、高温热交换器;小股稀溶液从低温热交前分流, 流经R.DEX、烟气溶液热交后与主回路高温热交稀溶液出口汇合进入高压发生器。

溶液在高压发生器中由烟气加热, 直至发生出的冷剂蒸气进入中压发生器作为其发生的热源, 释放潜热变为凝水流经R.DEX后进入冷凝器;同时, 高压发生器中经过发生浓缩的溶液, 经过高温热交流入中压发生器做进一步的发生。

SP1、SP2—溶液泵RP—冷剂泵GH、GM、GL—高温、中温、低温发生器H.H、M.H、L.H—高温、中温、低温溶液热交换器R.DEX—凝水热交换器Gas.HEX—烟气热交换器C—冷凝器A1、A2—吸收器E—蒸发器J、J Pipe—溶晶液腔、溶晶管

中压发生器发生的蒸气进入低压发生器, 作为其加热热源, 释放潜热变为凝水直接进入冷凝器;而中压发生器中的溶液经过中温热交后流入低压发生器做最后的浓缩。

低压发生器产生的冷剂蒸气经冷凝器冷凝, 同之前的冷剂进入蒸发器蒸发。低压发生器中的浓溶液经过低温热交, 流入吸收器吸收蒸发器中产生的冷剂蒸气, 这样就完成了一个制冷循环。

2.2 流程的特点

因为吸收器中的稀溶液全部送往高温发生器中, 在高温发生器中需要对多余的稀溶液显热部分进行加热, 这样就存在效率差的问题。相反, 它也有高温发生器返回溶液温度低这样的优点。

采用串联循环相比并联, 循环量大放汽范围小, 在相同高压发生器最高温度下, 由于高压发生器中的溶液浓度较低, 对应的溶液饱和温度也较低, 这对减轻腐蚀是极其有利的。但由于热效率相比其他循环如并联及逆串联等较低。为此增加了余热回收设备烟气热交及凝水热交, 来提高热效率。可使排烟温度降低到150℃左右。

2.3 需要考虑的设计问题

除了在机组设计外, 在系统方面还需要考虑: (1) 废热量和需热量间的热平衡; (2) 供热侧的废热量和温度变化对用户的影响; (3) 用户需热量变化对供热侧的影响; (4) 腐蚀问题, 采用新型缓蚀剂, 降低溶液发生温度及浓度等措施减缓腐蚀。

3结语

随着我国经济社会快速发展, 城镇化的迅速推进以及人们生活水平的提高, 在建设资源集约型分布式能源系统中, 以烟气型余热回收为代表的吸收式制冷机 (热泵) 必将得到广泛应用。日前, 国家已出台相关补贴政策。

摘要：综合阐述了在节能减排的大环境下, 分布式能源补贴政策的落实催生了对高效的余热回收产品的需求。借此, 对一种烟气余热回收的三效吸收式制冷机做了介绍与研究, 同时展望了三效烟气溴化锂吸收式制冷机的发展趋势。

关键词：分布式能源,三效吸收式制冷机,烟气余热回收,冷热电三联供

参考文献

[1]陈霖新, 唐艳芬, 王建.燃气冷热电三联供的能量消耗分析研究[J].节能环保, 2005 (4)

[2]王长庆.发展溴化锂吸收式制冷机回收工业余热[J].工厂动力, 1993 (2)

溴化锂吸收式制冷机 篇5

溴化锂吸收式制冷机可以利用蒸汽、热水等热能为能源制冷, 这样可大大减少以电力为能源而制冷的电耗。不仅如此, 溴化锂吸收式制冷机还可以利用工业废热、余热、地热和太阳能等低品位热能以及天然气、煤气等多种能源形式, 是一种节能型的制冷设备。加之溴化锂制冷机具有无振动、噪声小、安全可靠和利于环保等优点, 因而得到广泛应用。但是, 作为溴冷机工质的溴化锂溶液是碱性的强腐蚀介质, 所以存在各部件换热面易被溶液腐蚀以及由此引起的制冷量衰减等问题。因此, 为了解决这些问题, 中外学者进行了大量的研究, 如在溴化锂溶液中添加缓蚀剂[1,2], 在换热器的金属管壁上用氟塑料做纳米级的涂层[3,4], 虽然这些方法取得了一定的成效, 但总体效果尚不如人意。采用薄壁细管径聚四氟乙烯塑料传热管代替铜传热管有望解决这个难题。在文献[5]的基础上, 文中对塑料管单效溴化锂吸收式制冷机进行了热力计算和传热计算, 为塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的结构设计及实验研究提供了理论依据。

1 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的热力计算

热力计算是根据给定的技术条件 (制冷量、冷媒水出机温度、冷却水进机温度等) , 合理选定热力参数, 并借助于溴化锂水溶液的热力性质来完成的。

1.1 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的理论循环

二元溶液在由一系列热交换装置组成的系统内循环, 溶液的温度、压力、浓度、焓等, 在不同的换热装置中, 进行相应变化, 从而完成从低温物体向高温物体转移热量的制冷过程。

把各换热过程的温度、压力、浓度、焓等参数的变化过程, 在h-ξ图上表示成吸收式制冷循环, 便于进一步掌握溴化锂吸收式制冷机的运行性能。

(1) 热压缩系统的理论循环分析。

由发生器、吸收器、溶液热交换器及发生泵组成的热压缩系统在h-ξ图上的各状态点, 如图1所示。

h-ξ图的下半部分是溴化锂溶液液相部分的线图, 上半部分是冷剂蒸汽汽相部分的线图。已知冷凝压力Pc, 蒸发压力Pe, 稀溶液浓度ξa, 浓溶液浓度ξg。如图1所示, 液相区内构成的2-7-4-5-9-8-2线图就表示溴化锂溶液热压缩系统内的理论循环, 及其相对应的变化过程。

点2是吸收器出口的稀溶液的状态点, 点7是稀溶液被加热后进入发生器的状态点, 过程2-7为稀溶液在溶液热交换器中的升温过程。

点4是稀溶液在发生器中开始产生冷剂蒸汽的状态点, 过程7-4为稀溶液在发生器中的加热过程。

点5是发生器出口浓溶液的状态点, 过程4-5为稀溶液在发生器中的发生过程。

点9是浓溶液离开溶液热交换器的状态点, 过程5-9为浓溶液在溶液热交换器中的放热过程。

点8是浓溶液与部分稀溶液混合而成的中间溶液的状态点, 过程9-8为浓、稀溶液的混合过程。

过程8-2为吸收器中的吸收过程。

(2) 冷剂蒸汽循环分析。

冷剂蒸汽循环系统由冷凝器、U型管和蒸发器组成。

冷剂蒸汽的循环, 是冷剂水在汽相与液相之间的变化, 因为是纯水, 不含溴化锂, 其状态点均在h-ξ图上ξ=0的浓度线 (即纵坐标轴) 上标出。

点3′是发生器中产生的冷剂蒸汽的状态点, 点3″是冷凝压力Pc下的饱和冷剂蒸汽的状态点, 点3 (节流前) 是冷凝压力Pc下的饱和冷剂水的状态点, 过程3′-3″-3为冷剂蒸汽在冷凝器中冷却及冷凝的过程。

压力为Pc的饱和冷剂水 (点3) 经过节流装置压力降为Pe后进入蒸发器。由于节流前后冷剂水的焓值不变, 故节流后的状态点与点3重合。但由于压力的降低, 部分冷剂水汽化成冷剂蒸汽 (点1′) , 尚未汽化的大部分冷剂水积存在蒸发器水盘中, 用点1表示。因此, 节流前的点3表示冷凝压力Pc下的饱和冷剂水状态, 而节流后的点3表示蒸发压力Pe下的饱和蒸汽 (点1′) 和饱和液体 (点1) 相混合的湿蒸汽状态。过程1-1′为冷剂水在蒸发器中的汽化过程。

1.2 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的设计参数

1.2.1 给定参数

(1) 制冷量Qe。

制冷量是根据空调使用场所 (或工艺过程) 所需要的冷负荷而提到设计任务书中最基本的技术参数。本实验的制冷量给定为Qe=4.65kW。

(2) 加热热源参数。

溴化锂制冷机对加热热源要求不高。只要有压力为0.1MPa (绝对压力) 以上的饱和蒸汽就能应用。甚至75℃以上的热水等低品位热源也能利用。本实验以电加热器作为发生器热源, 功率为9kW。

(3) 冷媒水温度。

冷媒水温度是根据空调 (或工艺) 要求而纳入设计任务书中的重要技术参数。空调用冷媒水温度一般在7～16℃。冷媒水出机温度过低 (若在7℃以下运行) , 从安全角度讲, 一方面因为随着蒸发器出口温度的降低, 蒸发温度 (蒸发压力) 也降低, 溴化锂溶液的浓度升高, 容易产生结晶。另一方面因为冷媒水温度过低, 当运行工况不稳定时, 可能会出现蒸发器冷媒水冻结现象, 这样都会影响机组正常运行。从节能的角度考虑, 随着蒸发温度的降低, 机组的制冷效率下降。因此, 在满足空调运行要求的前提下, 尽可能采用温度较高的冷媒水。本实验给定的冷媒水进机温度为15℃, 出机温度为10℃。

(4) 冷却水温度。

根据我国大部分地区所能提供的冷却水条件, 设计时冷却水温度可定为32℃, 也可根据使用场所所提供的条件来确定。冷却水温度越低, 制冷机热效率就越高。但冷却水温度太低, 如低于20℃, 会造成溶液结晶 (冷却水先进入吸收器时) 或造成冷剂水污染 (冷却水先进入冷凝器时) 。本实验给定的冷却水进机温度为30℃, 出机温度为36℃。

1.2.2 选定参数

(1) 蒸发温度te。

蒸发温度是根据冷媒水出机温度选定的, 一般要比蒸发器出口冷媒水温度低2～5℃。本实验选定蒸发温度te=7℃。

(2) 冷凝温度tc。

冷凝温度取决于冷凝器冷却水出口温度。冷凝温度与冷凝器冷却水出口温度之差通常为2～4℃。本实验选定冷凝温度tc为40℃。

(3) 吸收器出口稀溶液温度t2。

稀溶液温度与吸收器冷却水出口温度要有一个温度差, 通常为3～6℃。本实验选定吸收器出口稀溶液温度t2为40℃。

(4) 发生器出口浓溶液温度t5。

发生器出口浓溶液温度与加热介质温度要有一定的温度差, 通常为10～40℃。本实验选定发生器出口浓溶液温度t5为90℃。

(5) 溶液热交换器出口浓溶液温度t9。

选定t9要综合考虑到节约能源、节省材料和防止溶液结晶等各种因素。因为发生器出口浓溶液温度t5确定后, t9越低, 热交换器出口稀溶液温度t7越高, 制冷机热效率越高, 但这样会使热交换器负荷增大, 传热温差小, 造成热交换器传热面积过大, 耗材增加, 由于t9过低, 也容易出现溶液结晶。因此选t9一般要远离浓溶液浓度ξg的结晶温度 (一般要高出结晶温度10℃以上) , t9的选取范围通常为50～65℃。本实验选定的溶液热交换器出口浓溶液温度t9为50℃。

(6) 吸收器出口稀溶液浓度ξa。

稀溶液浓度ξa的确定取决于吸收器压力Pa和稀溶液温度t2。如果冷却水条件较好或冷媒水出机温度可以稍高时, ξa可以选择低一些, 这样有利于提高制冷循环的热效率。但如果要求冷媒水出机温度较低或冷却水条件不好时, ξa也只好选得高一些, 一般ξa的选取范围为54%～60%。本实验选定的吸收器出口稀溶液浓度ξa为56.65%。

(7) 发生器出口浓溶液浓度ξg。

当发生器压力Pg确定后, 发生器出口浓溶液浓度ξg与发生器出口浓溶液温度t5相关, 由h-ξ图可知, t5越高, ξg也越高。因为发生器出口浓溶液温度与加热介质温度有一定的温差, 所以选取ξg要考虑加热介质的条件, 同时ξg不要太高, 否则可能会产生结晶。本实验选定发生器出口浓溶液浓度ξg为62.10%。

1.3 各换热设备的热负荷计算 (见表1)

各换热设备的热负荷用符号计算系统软件Mathematica 4.1计算。

2 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的传热计算

传热计算的任务是根据热力计算所确定的各换热设备的热负荷及介质参数, 计算出传热面积, 为结构设计提供依据。

传热计算中, 合理地确定传热系数K是计算传热面积的关键。传热系数、传热面积和管长也是用符号计算系统软件Mathematica 4.1计算的。

塑料换热装置的传热系数是依据金属铜管为传热面的溴化锂吸收式制冷机组设计时所采用的传热系数值考虑各热阻后, 进行计算得出的。各换热设备的传热系数、传热面积和管长如表2所示。

3 结论

(1) 对塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的理论循环进行了分析, 其中包括由发生器、吸收器、溶液热交换器及溶液泵组成的热压缩系统理论循环的分析, 以及由冷凝器、U型管和蒸发器组成的冷剂蒸汽循环的分析。

(2) 对塑料管单效溴化锂吸收式制冷机进行了热力计算和传热计算。其中各换热设备的热负荷、传热系数、传热面积和管长是用符号计算系统软件Mathematica 4.1计算的。

综上所述, 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的理论研究为塑料管溴冷机的结构设计及实验研究提供了理论依据。塑料管作为溴化锂吸收式制冷机的换热面是可行的, 塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的研制成功将会对溴化锂吸收式制冷的发展、应用带来重大变革。

摘要：分析了塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的理论循环, 对塑料管单效溴化锂吸收式制冷机进行了热力计算和传热计算, 为塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的结构设计及实验研究提供理论依据。

关键词：塑料管,溴化锂,吸收式制冷机,理论研究

参考文献

[1]梁成浩, 郭建伟.溴化锂吸收式制冷机中缓蚀剂的应用与发展[J].腐蚀与防护, 2000, 21 (5) :206-209.

[2]蒋伏广, 蔡张理, 陆柱.BTA对碳钢在溴化锂溶液中腐蚀的影响[J].制冷, 1999, 18 (4) :29-31.

[3]贾力, 陈铁兵.PTFE塑料空气预热器的传热分析[J].北京建筑工程学院学报, 1998, 12 (15) :1-7.

[4]管从胜, 张明宗, 熊金平.有机氟聚合物涂料及其在防腐中的应用[J].腐蚀科学与防护技术, 2000, 12 (3) :164-169.

溴化锂吸收式制冷机 篇6

随着我国电网建设步伐的不断加快,全国范围内的电荒状况得到一定程度的缓解,燃气、燃油涨价,压缩式冷水机组新型制冷剂替代进程提速将进一步挤压吸收式冷水机组市场,而2010年随着全球经济的逐步复苏,溴化锂吸收式空调市场小幅度回升。

在这样的社会背景下,用户对吸收式冷水机组的要求不断提高,吸收式冷水机组的多能源化已成为各厂家适应用户需求的新的技术方向之一,比如江苏双良与大连三洋都推出了具有代表性的多能源型溴化锂吸收式机组[1]。

1 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组工作原理

低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的系统流程图如图1、图2所示,主体由蒸发器、吸收器组成的下筒体,冷凝器、低温发生器1、低温发生器2组成的上筒体,烟气高温发生器、低温热交换器、高温热交换器、溶液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。制冷机工作时,主体处于真空状态。蒸发器内,低温冷剂水吸收来自用户的冷媒水的热量,使冷媒水温度降低;同时,冷剂水蒸发变成冷剂蒸汽,进入吸收器内,溴化锂浓溶液吸收蒸发器内冷剂蒸汽后变成稀溶液。

稀溶液在溶液泵的作用下,经过低温热交换器加热升温后,分成两部分,一部分稀溶液经过高温热交换器加热后进入烟气高温发生器,进行加热,同时产生大量的冷剂蒸汽,变成浓溶液;另一部分进入低温发生器1,经过热水热源的加热,在产生冷剂蒸汽的同时,进入到低温发生器2内,经过高温冷剂蒸汽的加热后,产生冷剂蒸汽浓缩成中间溶液。从低温发生器2来的中间溶液与从烟气高温发生器来的浓溶混合后,进入吸收器。

在相同压力下,溴化锂的沸点比水的沸点高出许多,因此可以认为处于相平衡的溴化锂-水二元溶液的气相是纯水蒸气,在运行中冷凝器与发生器处于低压状态(P0),蒸发器与吸收器处于高压状态(PH),稀溶液在发生器中被低温余热(比如70～80℃)加热,蒸发出来的过热水蒸气流入冷凝器中,被冷源(比如30℃冷却水)冷凝为P0下的饱和液态水,然后经过冷剂泵加压到PH下过冷水流入蒸发器中,被低温余热加热成PH压力下的饱和水蒸气,流入吸收器,又被从溶液热交换器来的浓溶液吸收,变成稀溶液,同时释放出吸收热,从吸收器出来的高温稀溶液与从浓溶液加压泵来的浓溶液在溶液热交换器中换热,变成PH压力下的过冷液体,经节流阀降压成P0,返回发生器中再次被低温余热加热,在发生器中稀溶液被浓缩为浓溶液,经溶液泵加压,到溶液热交换器中吸收稀溶液的热量,再到吸收器中吸收从蒸发器来的水蒸气,完成一个循环。

2 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的设计

2.1 基本参数选取

通过对市场的调查并结合我国的实际情况,选定如下参数:

冷媒水进出口温度:12～7℃;冷却水进出口温度:32～37.4℃;热水进口温度:84℃;烟气进口温度:400～600℃(能满足要求的废烟气)。

从减少热污染的角度及机组性能两方面考虑,热水的出口温度定为75℃。

2.2 热力计算[2,3]

设计机组的能力为15×104kcal/h,由此计算换热面积:

蒸发器:根据经验选取换热系数为2 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qe=KcAe△te得出换热面积:

Ae=Qe/Ke△te=150 000÷2 800÷4.076≈13.14 m2

吸收器:根据经验选取换热系数为1 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qa=KaAa△ta得出换热面积:

Aa=Qa/Ka△ta=187 164÷1 300÷5.695≈25.28 m2

低压发生器:根据经验选取换热系数为2 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg=Klg4g△tlg得出换热面积:

Alg=Qlg/Klg△tlg=43 620÷2 300÷12.236≈1.55 m2

低压发生器(热水):根据经验选取换热系数为1 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg-w=Klg-wAlg-w-△tlg-w得出换热面积:

A lg=(Klg-Qlgw△tlg)w=Q (Ti-To)=127.35÷(84-75)=14.15 m2

冷凝器:根据经验选取换热系数为5 400 kcal/h·m2℃由公式:Qc=KcAc△tc得出换热面积:

Ac=Qc/Kc△tc=112 065÷5 400÷1.94≈10.7 m2

低温换热器:根据经验选取换热系数为800 kcal/h·m2℃

由公式:Q1-h1=K1-h1A 1-ht△t1-ht得出换热面积:

A1=gn (h20-h21)/△t1·K1=3 138.938×(81.915-66.043)÷12.518÷800≈4.975 m2

高温换热器:根据经验选取换热系数为1 200 kcal/h·m2℃

由公式:Qh-ht=Kh-htAh-ht△th-ht得出换热面积:

Ah=gnh(h15-h16)/△th·Kh=809.474×(114.185-79.791)÷11.898÷1 200=1.95 m2

3 结语

实现热水能源与双效供热源同时使用,大幅提高了低温热源能量利用率和设备的能效比,实现了多种能源条件下的阶梯利用,减少了排放污染,有利于保护环境[4]。

参考文献

[1]赵耀华,赵勇,孙即红.供热机组利用吸收式热泵的经济效益分析[J].中国勘察设计,2011(12)

[2]傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].西安:西安交通大学出版社,2005

[3]雷亨顺.能量热经济学分析方法[J].石油与天然气化工,1990,19(3)

溴化锂吸收式制冷机 篇7

随着社会经济的发展,空调的大量使用,加剧了能源供应紧张和环境污染问题。解决这一问题的良好途径是将太阳能应用于空调,太阳能空调技术一般指热能驱动的空调技术［1］,即利用集热技术将太阳能转化为热能,以热制冷。太阳能是绿色清洁的能源,获取容易且安全可靠,太阳能空调可实现与建筑一体化,冬天供暖、夏天供冷,全年提供热水,且运行成本低、节能环保,是实现低碳建筑的重要发展方向。目前,太阳能应用于吸收式制冷技术已成为人们的研究热点。

1太阳能溴化锂吸收式制冷系统的工作原理

太阳能溴化锂吸收式制冷系统由太阳能集热器、发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、溶液热交换器、吸收器及泵等部件组成。循环过程是一种热质交换的过程,发生器中蒸发出冷剂蒸汽,溴化锂溶液由稀变浓,冷剂蒸汽在吸收器中被吸收,溴化锂溶液又由浓变稀,蒸发器中冷剂水在低压下汽化吸热达到制冷的目的。具体工作过程为由发生器泵送来的溴化锂稀溶液经热交换器送入发生器内,被热源热水加热,稀溶液被加热到一定温度时溶液中的水分汽化成水蒸气进入冷凝器,在冷凝器中冷却水冷却凝结成冷剂水,冷剂水经节流后进入蒸发器中均匀地喷淋在蒸发器管簇的外表面,管内冷冻水被冷却后温度降低,由于吸收了管内冷冻水的热量而汽化成的冷剂水蒸气进入吸收器,管内冷冻水被冷却后温度降低。冷剂水蒸气被溴化锂中间溶液所吸收,吸收过程中放出的吸收热被吸收器管簇内冷却水带走,中间溶液吸收了冷剂水蒸气而成为稀溶液,又被发生器泵经溶液热交换器送往发生器中加热,如此不断循环,在蒸发器中连续产生冷效应, 从而达到制冷目的。太阳能吸收式制冷循环系统如图1所示。

2溴化锂吸收式制冷机的典型结构及研究进展

太阳能吸收式空调系统中广泛应用溴化锂- 水作为工质对,由于COP高、对热源温度要求低、 无毒和对环境友好,而成为当今研究与应用的热点。按其制冷循环的类型可分为单效、双效、双级、 三效,以及单效/双级等复合式循环。表1列出了各种循环类型的COP,显然热源温度越高,制冷系统所能达到的COP就越高。

在具体应用中,能够利用低温热源的只有单效及两级循环,采用平板集热器即可满足所需热水温度的要求。

2. 1单效循环系统

采用单效循环热水温度一般保持在90℃ 左右,在热源温度为85℃ 时COP达到最大0. 7。在发生器内的热水温降通常为5 ~ 10℃。单效循环中发生压力由冷凝压力决定,而冷凝压力取决于冷却水温度,冷却水温度由环境温度决定。所以发生压力变化不大,随温度的升高,发生终了浓溶液浓度会增加甚至结晶,破坏循环。所以驱动热源温度不高,采用平板集热器或真空管集热器即可满足需求,这可充分利用低温热源,但也限制了高品位热源的利用。1999年,北京太阳能研究所在山东乳山建设了1座单效吸收式空调系统,夏季提供100k W的制冷量,冬季提供45℃ 生活热水32m3, 采用真空管集热器来提供所需热水,采光面积为540m2,并且设计了辅助热源,系统COP最高可达0. 71。热源的可利用温差为6 ~ 8℃ ,在高温下,集热器的效率不高,系统对太阳能的利用率较低［4］。

2. 2两级循环系统

当热源温度较低时,制冷剂的放气范围将减小,单效制冷循环已不能制冷,可采用两级吸收式循环,两级循环所需热水温度只要70 ~ 90 ℃。两级溴化锂吸收式制冷系统有2个发生器、2个吸收器和2个溶液热交换器。2套系统相互叠置,一个吸收式系统叠置于处于不同压力或浓度下的另一个吸收系统上,这种布置方式可以使得系统所需的高温热源温度降低。溶液在高、低压发生器和高、 低压吸收器中,分别经历2次发生过程和2次吸收过程。由于热源温度不高,高压发生器发生终了状态点浓溶液质量分数不够高,又受吸收器内冷却水温度的限制,很难吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气。 因此效率较低,仅为0. 3 ~ 0. 4,但该系统可以很好地利用低品位热源。1998年,广州能源研究所在广东江门建成制冷功率100k W两级溴化锂吸收式空调系统。系统采用500m2高效平板太阳能集热器,驱动热源温度65 ~ 75℃,热源的可利用温差达12 ~ 17℃ ,有利于提高集热器的效率和系统的太阳能利用率,但系统的COP较低,通常不超过0. 4［5］。

单效和两级循环系统中,热源可利用温差都不大,效率较低。对于相同的热源,吸收式制冷系统中热源的可利用温差越大,热水循环量就越小,这样就可以减小泵功,节省配套投资,节约运行成本, 提高集热器的效率,可较大程度地提高吸收式制冷机的COP等性能参数。因此,从增大热源可利用温差出发,万忠民［6］等设计了新型太阳能吸收式循环系统。与传统的两级吸收式循环相比,通过高压发生器发生的溴化锂溶液与低压吸收器吸收后的溶液混合,在相同的冷凝条件下降低了低压发生器的压力,新循环在发生热源温度75 ~ 85℃,热源可利用温差最大可达33. 5℃,系统的热力系数最高可达0. 605,其性能在传统循环基础上有较大提高,效果较明显。陈亚平［7］等设计了一种性能介于单效循环和两级循环之间的新型1. x级溴化锂吸收式制冷机循环。新循环增加了1个高压发生器和1个高温溶液热交换器,使部分流体按单效循环而另一部分按两级循环。热水进口温度为70 ~ 85℃ 左右。热水利用温降可达20 ~ 30℃ 。实验表明1. x级循环克服了单效循环运行范围窄的缺点, 循环热力系数COP远高于两级溴冷机循环的COP值。

上述循环系统的改进,大都是从增加驱动热源的可利用温差考虑的,还没有实际应用的实例。在热源温度较高的条件下,采用多效循环可获得更高的COP值。

2. 3双效及多效循环系统

近年来,随着技术水平的提高,特别是太阳能真空集热管聚光等新技术的不断发展,采用聚光型集热器可以获得150℃ 以上的热源热水温度。适用于高温热媒水的双效循环可获得更高的制冷效率,而单效循环受浓溶液结晶的影响已不适用。多效循环是在单效吸收式循环的基础上对系统中发生器的工作方式和溶液循环流程改进得到的。双效吸收式制冷机组中设有高、低发生器、多设了1个高温溶液热交换器、1个凝水换热器。高压发生器中发生压力比单效系统发生压力要高,溴化锂水溶液在一定温度下,随着压力的增加其饱和浓度在不断降低,这样发生终了高压发生器中浓溶液的浓度不会很高,防止结晶现象出现。高压发生器发生出来的冷剂蒸汽将进入低压发生器中作为低压发生器的热源,因而热能被有效地利用了2次。同时这部分冷剂蒸汽被冷凝成水,从而完成双效循环。 三效循环是在双效循环的基础上增加1个高压发生器和1个高温溶液热交换器。这样在循环中热能可被多次利用。与单效循环相比,产生同样制冷量所需的热源热量减少,因此具有较高的COP。 双效溴化锂吸收式制冷机组的COP约为1. 0 ~ 1. 2,驱动热源可以是150℃ 以上的高温热水,或者是0. 25 ~ 0. 8MPa( 表压) 的饱和蒸汽,它的最大COP值在热源温度为130℃ 时可以达到1. 2。而三效溴化锂吸收式制冷机组的COP约为1. 67 ~ 1. 72,其驱动热源温度则需要200℃ 以上。1998年,一座太阳能双效吸收式制冷系统在美国萨卡拉门托市建成。系统主要由106. 5m2复合抛物面聚焦集热器( CPC) 和双效溴化锂吸收式制冷机组成, 制冷机由CPC获得的150℃ 的热源水驱动。测试结果表明,日集热效率接近50% ,瞬时集热效率约60% ,制冷机COP可达1. 1［8］。

3太阳能制冷的应用状况

吸收式制冷技术较成熟,吸收式制冷机运行稳定可靠。到目前为止,我国公开报道的太阳能空调应用示范项目约40 ~ 50个,其中超过一半为吸收式制冷系统。2010年7月,上海交通大学与山东力诺瑞特新能源有限公司合作设计了应用于力诺瑞特低能耗馆项目中的太阳能空调示范系统,集热面积105m2,制冷能力17k W,可供制冷面积130m2,采用中温真空管太阳能集热器和单效溴化锂一水吸收式制冷机。经实际运行可充分满足单、 双效吸收式机组热源温度需求,在太阳能空调领域具有良好的应用前景［9］。

目前,国内溴化锂空调发展良好的企业主要有长沙远大和江苏双良,并且在全球范围内都处于领先水平。长沙远大公司研制了利用槽式太阳能集热器驱动的有燃气备用的双效吸收式空调,在天津等地进行了示范应用［10］。北京天普、山东皇明、长沙远大和珠海兴业等企业都建立了太阳能空调示范系统,并尝试产业化。目前珠海兴业新能源科技有限公司在珠海总部和湖南分公司分别新建了70k W和500k W的热水吸收式太阳能空调系统,系统调试成功后,已经连续可靠的运行18个月,是目前国内太阳能空调示范运行最为成功的工程之一［1］。

4影响溴化锂吸收式制冷机组性能的因素

影响溴化锂吸收式制冷机组的性能因素主要有冷媒水出口温度的变化、冷却水进口温度的变化、冷却水流量的大小、加热蒸汽压力( 或温度) 变化、污垢系数及不凝性气体等。这些因素的变化将直接影响到机组的制冷量和机组的正常运转。溴冷机不可能完全在设定的工况下工作,因此,掌握这些因素的变化有助于对机组的日常维护和管理［11］。

加热蒸汽压力( 温度) 的变化对制冷量的影响。当加热蒸汽压力提高时,制冷量增大,试验表明,加热蒸汽压力每提高0. 01MPa,制冷量约增加3% ~ 5% 。但加热蒸汽压力不宜过高,否则浓溶液浓度升高,容易结晶,同时会削弱铬酸锂的缓释作用。

冷媒水温度的变化。当冷媒水出口温度降低时,制冷量下降,蒸发压力降低,吸收能力减弱,吸收终了稀溶液浓度升高,放气范围减小,使制冷量下降。试验表明,冷媒水出口温度每升高1℃ 制冷量约提高4% ~ 6% 。

冷却水进口温度的变化。当冷却水进口温度降低时,吸收器出口稀溶液的温度降低,浓度也降低,冷凝压力下降,从而使发生器出口浓溶液的浓度增大,使循环放气范围增大,制冷量增大。试验表明,冷却水进口温度每降低1℃ 制冷量约增加4% 。但冷却水的进口温度不宜过低,过低会使溶液产生结晶。

不凝性气体的产生。溴冷机是在密封的真空环境下运行的,如若密封不严,外界空气很容易漏入,即使有少量的不凝性气体也会使机组制冷性能下降,严重的会影响机组的正常工作状态,因此要及时抽取不凝性气体,以使机组正常工作。

水侧污垢的影响。溴冷机在运转一段时间后, 在传热管内外壁会产生一层污垢,使制冷量下降。 因此,根据使用的管材选择符合要求水质,是溴冷机正常工作的前提。

溴冷机是密封容器中的一个传热传质体,上述因素不可能在设定状态下单独变化,要达到理想的制冷效果,在工作过程中则要强化其传热传质过程,合理调节溶液的循环量,以达到最佳的制冷效果。

5发展前景

太阳能作为清洁无污染的可再生能源,它的开发利用越来越受到人们重视,太阳能空调不仅技术上愈来愈成熟,其经济效益也很显著。从节约能源、保护环境出发,太阳能替代传统能源用于空调制冷必将成为今后发展的重要方向。

1) 注重小型太阳能空调的开发,研发适合家庭使用的太阳能空调。目前太阳能空调都为大型中央空调,很难进入家庭,使用范围及推广应用受到限制。

2) 开发蓄能技术。由于太阳能空调只能在太阳辐射强的白天接收太阳能,而对于辐射较弱的情况下,太阳能吸收式制冷系统不能正常运行,所以蓄能技术的开发将满足人们对全天候空调的需求。

3) 结合建筑用能,开发与建筑一体化的太阳能供热、采暖、制冷系统,实现太阳能利用规模化, 提高太阳能综合利用率。

4) 随着集热技术的发展,聚焦型太阳能集热器能够获得比平板型集热器高得多的温度,太阳能空调也朝着高温热媒、高制冷效率和设备小型化的方向发展［12］。目前,三效制冷机的能源利用率已经可以超过传统的蒸汽压缩式制冷机［13］,只有高的能量转换率太阳能空调才有发展空间,三效以及多效机组将是今后吸收式制冷技术发展的一个重要方向。

随着人们对环境的重视及绿色建筑的兴起,太阳能吸收制冷技术将有着巨大的发展空间。相信随着技术的发展,今后溴冷机将有更高的热力系数、能源利用率也会更高。

摘要：在能源紧张、环境污染日益严重的今天,太阳能的开发利用符合环境保护的可持续发展要求。在太阳能的应用中,太阳能空调技术具有良好的发展前景,既满足了人们追求高品质生活的要求,又节能环保,是空调制冷的理想形式。文中介绍太阳能溴化锂吸收式制冷系统的工作原理,阐述吸收式制冷循环系统的几种典型结构及相关的研究进展,对影响溴化锂吸收式制冷机组性能的因素进行分析,最后探讨太阳能溴化锂吸收式制冷机的发展前景。

溴化锂吸收式制冷机 篇8

关键词：制冷机,溴化锂,直燃,蒸汽

0 引言

济钢4#-5#制冷机为了能使用多种能源, 降低生产成本, 特委托原制冷机厂家 (江苏双良空调设备有限公司) 负责将原有的燃气型改造为燃气、蒸汽两用型。2007年9月中旬—11月中旬从制冷机附属设备的改造安装到燃气、蒸汽型的调试及燃气、蒸汽的互换, 为期近两个月的工程全部结束, 标定结果符合原设计的要求。

1 改造计划

1.1 制冷机改造是在原机组的基础上, 把直高发向宽度方向外移一米, 在直高发和主机之间, 增加蒸汽型高压发生器, 凝水换热器、蒸汽凝水液封器等部件和连接这些部件所设计的管道、阀门等元件。

1.2 增加直高发汽包到自抽装置的抽气管及其阀门, 以满足直高发不用时的抽气, 保证机组的气密性。

1.3 增加蒸汽进机组的电动调节阀、蒸汽压力传感器及其控制所需的电器元件, 以实现根据制冷量的要求自动调节蒸汽用量。

1.4 由于蒸汽型高压发生器的安装要占用原电控箱的位置, 所以要把电控箱移到机组的正面, 即自抽装置一面, 这样机组各处的控制点的电缆走向, 都要进行另布置敷设。

2 改造技术要求

2.1 机组冷水进口温度:23℃、出口16℃、温差7℃。

2.2 冷水流量:500m 3/h。

2.3 冷水压力损失:73000Pa。

2.4 机组冷却水进口温度:32℃、出口40℃。

2.5 改造后蒸汽耗量:4900Kg/h。

2.6 蒸汽压力:0.6MPa。

2.7 燃气型改为燃气、蒸汽型新增主要设备:高压发生器, 凝水换热器, 稀溶液、中间溶液和浓溶液进出高、低温热交换器, 电动调节阀组。

3 改造步骤

3.1 原高、低温热交换器的进出联箱和进出管的拆卸。

3.2 蒸高发安装支座的焊接及其就位。

3.3 凝水热交换器安装支座的焊接及其就位。

3.4 稀溶液进蒸高发、直高发的管道及阀门的焊接安装。

3.5 中间溶液出蒸高发、直高发的管道及阀门的焊接安装。

3.6 稀溶液、中间溶液进出高、低温热交换器、凝水换热器的焊接安装。

3.7 直高发增加抽气管及阀门的焊接安装。

3.8 高发蒸汽凝水到蒸汽凝水液封器、凝水换热器的管道焊接安装。

3.9 冷剂蒸汽管从直高发和蒸高发到低发的管道焊接安装。

3.10 原电控箱的拆卸及在新位置的就位安装。

3.11 机组上所有测点到电控箱的控制电缆的敷设。

3.12 机组表面防腐与油漆的工艺处理, 确保机组的外观完善。

3.13 机组改造后, 燃烧器控制的调整安装。

3.14对改造后的机组进行蒸汽型工况的整机性能测试及整机气密性检测

改造后制冷机流程图 (如图1)

4 实际运行参数

4.1 蒸汽调试

(1) 低温水量:550t/h; (2) 冷水温度:进口22.8℃、出口16.7℃、温差6.1℃; (3) 冷却水量:1200t/h; (4) 实际制冷量计算:550× (22.8-16.7) ×103=335.5万kcal/h; (5) 制冷效率:达到了额定制冷量350万kcal/h的95.9%

4.2 燃气调试

(1) 低温水量:500t/h; (2) 冷水温度:进口21.7℃、出口15.9℃、温差5.8℃; (3) 冷却水量:1200t/h; (4) 实际制冷量计算:500× (20.9-15.8) ×103=255万kcal/h; (5) 制冷效率:达到了额定制冷量350万kcal/h的72.9%

5 改造后制冷机的保养

5.1 真空泵的检查

(1) 油的污浊与乳化; (2) 抽真空性能; (3) 传送皮带的松紧; (4) 电动机的绝缘电阻。

5.2 溶液泵与冷剂泵的检查

(1) 有无异常的声音; (2) 电动机的电流是否正常; (3) 润滑管路是否堵塞; (4) 电机的绝缘性能如何。 (5) 定期拆检叶轮和清洗润滑管; (6) 轴承的磨损程度。

5.3 溴化锂溶液的再生

每年都应进行一次溴化锂溶液的检查, 测定与分析pH值、添加剂量、不纯物量、色度等。若溶涂中有沉淀物, 颜色由淡黄色变为暗黄、黑色或青色, 则需进行溶液再生。

5.4 管子清洗

机组运转一段时期后, 污垢粘附在管壁上, 导致传热性能下降。为此, 每隔一定时间, 应清洗传热管簇。管子清洗间隔期至少每年一次, 清洗次数取决于水质与污垢生成的状况。

6 结论

6.1 经改造后达到了蒸汽与燃气能够相互转换使用。

6.2 改用蒸汽后基本满足要求 (在工况稳定的条件下, 制冷水的温差及额定制冷量350万大卡的95%以上即达标) , 但在目前气温较低的情况下温差仍达不到7℃的要求。

6.3 由于该机燃烧器与机组不匹配 (燃烧器是适用于天然气) , 当采用焦炉煤气时该机组的正常制冷量是额定制冷量的75%, 温差小于7℃、效率偏低, 达不到设计要求。

参考文献

[1]陈沛霖岳孝方等.《空调与制冷技术手册》 (第2版) .同济大学出版社.1999-4第1版.