知識(shí)要點(diǎn):
高壓部分——布置在上方。
低壓部分——布置在下方。
標(biāo)準(zhǔn)的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，一般是以0.1MPa的低壓蒸汽或75℃以上的熱水作為驅(qū)動(dòng)熱源的。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、使用熱源的品位較低、造價(jià)便宜，但其性能系數(shù)較低，一般只有0.7左右。由于它是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的基礎(chǔ)，其他機(jī)組都是在此基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，因此，本章著重討論單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)。
單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)主要由以下部分組成：
(1)發(fā)生器 其作用是使從吸收器來(lái)的稀溶液沸騰濃縮，產(chǎn)生冷劑蒸汽和濃溶液；
(2)冷凝器 其作用是使發(fā)生器產(chǎn)生的冷劑蒸汽冷凝成冷劑水并送往蒸發(fā)器；
(3)蒸發(fā)器 其作用是使冷劑水蒸發(fā)吸熱，供出低溫冷媒水；
(4)吸收器 其作用是使發(fā)生器來(lái)的濃溶液吸收蒸發(fā)器來(lái)的冷劑蒸汽產(chǎn)生稀溶液；
(5)溶液熱交換器 其作用是使從吸收器來(lái)的低溫稀溶液和從發(fā)生器來(lái)的高溫濃溶液之間進(jìn)行熱量交換，從而減輕發(fā)生器和吸收器的熱負(fù)荷，提高機(jī)組的性能系數(shù)。
(6)其他裝置 主要有使溶液和冷劑水循環(huán)的溶液泵和冷劑水泵，抽出機(jī)內(nèi)不凝氣體并產(chǎn)生高度真空的抽氣裝置以及冷量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。
從溴化鋰吸收式制冷機(jī)的原理可知，發(fā)生器和冷凝器的壓力較高，而吸收器和蒸發(fā)器的壓力較低，因此，通常把發(fā)生器和冷凝器布置在一個(gè)空間內(nèi)，而把吸收器和蒸發(fā)器布置在另一個(gè)空間內(nèi)。
又由于溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作時(shí)處于高真空狀態(tài)下，因此都把它的外殼設(shè)計(jì)成圓筒形結(jié)構(gòu)。把高壓部分布置在上方，低壓部分布置在下方，中間用溶液槽隔開(kāi)，如圖6所示。
11 單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能
知識(shí)要點(diǎn):
經(jīng)濟(jì)運(yùn)行——確定和選擇制冷機(jī)的調(diào)節(jié)、控制方案，使制冷機(jī)在最合理的情況下工作。
一般而言，溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能比較穩(wěn)定，其性能系數(shù)(COP)的高低取決于設(shè)計(jì)水平、機(jī)組型式、運(yùn)轉(zhuǎn)情況，工作蒸汽壓力、冷卻水溫度和流量、污垢情況、機(jī)組內(nèi)的真空水平等許多因素。
溴化鋰吸收式制冷機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常常由于熱源加熱蒸汽壓力（或水溫）的波動(dòng)、季節(jié)氣候變化和用戶負(fù)荷的改變，使制冷機(jī)不能在設(shè)計(jì)工況下工作，例如引起制冷機(jī)工作蒸汽與冷卻水的消耗量、制冷機(jī)的性能系數(shù)等產(chǎn)生一系列的變化。另外，在用戶冷負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，制冷機(jī)的制冷量也應(yīng)隨時(shí)作相應(yīng)的改變。
由于單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的性能較差，其性能系數(shù)(COP)較小，一般只有0.7左右。影響其性能的主要有以下一些因素：
(1)不凝性氣體對(duì)制冷機(jī)性能的影響
"真空是溴化鋰吸收式制冷機(jī)的第一生命"，溴化鋰吸收式制冷機(jī)是在高真空狀態(tài)下工作的制冷設(shè)備，有些機(jī)組的制冷性能不穩(wěn)定或達(dá)不到設(shè)計(jì)能力的一個(gè)主要原因，就是機(jī)組真空問(wèn)題沒(méi)有解決好。對(duì)于溴化鋰吸收式制冷機(jī)來(lái)講，真空度的高低實(shí)質(zhì)上是機(jī)組內(nèi)不凝性氣體被抽除多少的反映。（4000m高空，水88℃沸騰；8.04mmHg壓力下, 水8℃沸騰）
機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)不凝性氣體的來(lái)源大致如下：機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組內(nèi)空氣未完全抽盡；空氣通過(guò)管路連接處、焊縫、閥門(mén)等處泄漏到機(jī)組內(nèi)；在機(jī)組內(nèi)，由于溴化鋰溶液對(duì)金屬材料的腐蝕而產(chǎn)生的氫氣。機(jī)組內(nèi)存在不凝性氣體，主要影響吸收過(guò)程，使傳熱、傳質(zhì)減弱。外部漏入制冷機(jī)的空氣與制冷機(jī)內(nèi)因金屬表面腐蝕所釋放的氫氣等均屬不凝性氣體。這些氣體都不能凝結(jié)，也不會(huì)被溴化鋰溶液吸收。當(dāng)它們附著于冷凝器的傳熱管表面時(shí)，增加了傳熱熱阻，提高了冷凝壓力，使發(fā)生器壓力隨之增大，減小了發(fā)生器的產(chǎn)汽量，使制冷機(jī)的制冷量下降。不凝性氣體存在于吸收器中時(shí)，減少了吸收過(guò)程中水蒸氣被吸收的質(zhì)推動(dòng)力，使傳質(zhì)系數(shù)減小，傳質(zhì)過(guò)程惡化，制冷量明顯下降。不凝性氣體積聚越多，制冷量下降越厲害，有時(shí)甚至?xí)_(dá)到不能制冷的地步。
(2)溶液循環(huán)量對(duì)制冷機(jī)性能的影響
溶液循環(huán)量的多少對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。對(duì)于額定的加熱蒸汽壓力、冷卻水溫度和冷媒水出口溫度，溴化鋰吸收式制冷機(jī)有與之對(duì)應(yīng)的溶液循環(huán)倍率，從上式可看出，在此循環(huán)倍率下，進(jìn)發(fā)生器的稀溶液量與制冷量成正比。若調(diào)整不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況。
(一)稀溶液量過(guò)大 若進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量過(guò)大，則發(fā)生器里加熱蒸汽的熱量大部分用來(lái)提高稀溶液的溫度，產(chǎn)汽量降低，從而使發(fā)生器中溶液的平衡濃度下降，同時(shí)使通向吸收器的濃溶液流量增大，加大了吸收器的放熱量，提高了噴淋溶液的溫度，降低了噴淋溶液的濃度，使噴淋溶液的吸收效果惡化，吸收能力下降。產(chǎn)汽量降低使制冷量下降，濃溶液濃度降低使性能系數(shù)下降。
(二)稀溶液量過(guò)小 若進(jìn)入發(fā)生器的稀溶液量過(guò)小，其結(jié)果與上述情況相反。但濃溶液出口濃度的增加，將會(huì)產(chǎn)生濃溶液結(jié)晶的危險(xiǎn)。一旦發(fā)生結(jié)晶，吸收器吸收效果將惡化，蒸發(fā)器不可能發(fā)揮其制冷效果，使制冷機(jī)處在局部負(fù)荷下運(yùn)行，這是很不利的。因此，溶液循環(huán)量的調(diào)節(jié)是否合適，對(duì)溴化鋰吸收式制冷機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是十分重要的。另外，吸收器噴淋量加大可以適當(dāng)?shù)馗纳莆掌鞯奈招Ч珔s增加了吸收器泵的電耗。反之，若吸收器噴淋量太小，則會(huì)影響吸收效果。所以必須調(diào)整噴淋量到一個(gè)合適的值。蒸發(fā)器噴淋量的影響結(jié)果與吸收器噴淋量的影響結(jié)果相類似。
(3)冷劑水中溴化鋰的含量對(duì)制冷機(jī)性能的影響
溴化鋰吸收式制冷機(jī)因發(fā)生器容汽空間的垂直高度太小，冷劑蒸汽的流速太高或擋液板結(jié)構(gòu)不良，或者由于加熱蒸汽壓力突然升高，稀溶液濃度較低，溶液的pH值太大，冷卻水溫度太低等原因而造成發(fā)生器中溶液強(qiáng)烈沸騰，使發(fā)生器中的溴化鋰液滴被冷劑蒸汽帶入冷凝器；吸收器溴化鋰液滴也有可能濺入蒸發(fā)器，造成冷劑水污染?？梢詮恼舭l(fā)器液囊視鏡觀察冷劑水的顏色，發(fā)現(xiàn)冷劑水帶黃色時(shí)，有污染之疑。這時(shí)可通過(guò)冷劑水取樣閥取樣，測(cè)定冷劑水的密度，若測(cè)得的密度不大于1.04kg/l時(shí)，一般不作處理；當(dāng)大于1.04kg/l時(shí)，可通過(guò)冷劑水旁通閥使冷劑水再生，直至冷劑水的密度達(dá)到合格。
冷劑水被污染后，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，冷劑水中溴化鋰的含量會(huì)越來(lái)越多，試驗(yàn)表明，當(dāng)冷劑水的密度大于1.1時(shí)，制冷量將明顯下降。這是因?yàn)槔鋭┧寤嚭髸?huì)呈現(xiàn)稀溶液狀態(tài)。根據(jù)拉烏爾定律可知：同一溫度下溴化鋰水溶液的飽和蒸汽壓力總是低于純水的蒸汽壓力，由于溶液周圍冷劑蒸汽壓力的下降，使吸收器中傳質(zhì)推動(dòng)力減小，吸收過(guò)程減弱，造成冷媒水出口溫度上升，制冷機(jī)的制冷量下降。
(4)表面活性劑對(duì)制冷機(jī)性能的影響
為了提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)中傳熱，傳質(zhì)效果，提高制冷機(jī)的性能，目前廣泛地添加一定的有機(jī)物質(zhì)----表面活性劑，在溴化鋰溶液中添加0.1%的辛醇，可以使制冷量提高10%～15%。在溴化鋰溶液中常用的表面活性劑有異辛醇或正辛醇，它們?cè)诔合戮鶠闊o(wú)色有刺激性氣味的油狀液體，幾乎不能溶解于溴化鋰溶液。在加熱蒸汽壓力較高的兩效溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，由于加熱溫度較高，辛醇在較高溫度下要分解，可改用氟化醇。它們的強(qiáng)化機(jī)理如下：
(一)提高吸收效果
添加表面活性劑后提高了吸收效果。這是因?yàn)樘砑有链己?，溶液的表面張力大幅度下降，使溶液與水蒸氣的結(jié)合能力增強(qiáng)，這意味著吸收效率的提高；另外，添加辛醇后，溴化鋰水溶液的分壓力降低，吸收推動(dòng)力增大，提高了吸收效果。
(二)增強(qiáng)傳熱
添加表面活性劑后，冷凝器由膜狀凝結(jié)變?yōu)橹闋钅Y(jié)，提高了冷凝效果，添加辛醇后起到了改善凝結(jié)表面的作用。由于辛醇可以使銅管受熱面完全潤(rùn)濕，含有辛醇的水蒸汽與銅管受熱面接觸后，隨后形成一層液膜，水蒸氣在辛醇液膜上呈現(xiàn)珠狀凝結(jié)。珠狀凝結(jié)的放熱系數(shù)可比膜狀凝結(jié)提高兩倍以上，因而提高了冷凝器的傳熱效果。一般添加0.1%～0.3%已能滿足要求。
辛醇的密度較小，它總是漂浮于吸收器液囊的液面上。為使辛醇能隨著溶液的噴淋進(jìn)入吸收器的傳熱面，在吸收器液面上設(shè)有沖辛醇管，沖擊辛醇，使之與溶液混合，然后通過(guò)噴淋溶液把它帶至吸收器傳熱管。如不足時(shí)可予以補(bǔ)充。
(5)水側(cè)污垢系數(shù)對(duì)制冷機(jī)性能的影響
溴化鋰吸收式制冷機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于各種因素的影響，傳熱管內(nèi)壁上逐漸生成一層水垢，增加了傳熱熱阻，使傳熱惡化。這時(shí)冷凝器壓力和吸收器壓力都增加，從而降低了濃度差，加大了溶液的循環(huán)倍率f，導(dǎo)致制冷量下降。污垢系數(shù)是表示這種污垢所引起的熱阻大小的參數(shù)，污垢系數(shù)越大，熱阻越大，傳熱效果越差，制冷量越小。
通常來(lái)說(shuō)，新機(jī)組的制冷量比設(shè)計(jì)值高8%～10%，這是因?yàn)樾落寤囄帐街评錂C(jī)的污垢系數(shù)近似等于零。但為了保證在長(zhǎng)期運(yùn)行以后，制冷量仍可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在運(yùn)行期間應(yīng)注意水質(zhì)分析，若發(fā)現(xiàn)水質(zhì)較差，則應(yīng)及時(shí)采取水處理措施，例如對(duì)水中的雜質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理，并定期用機(jī)械或化學(xué)方法清理傳熱面。另外，制冷機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)所用水的水質(zhì)情況選取適當(dāng)?shù)奈酃赶禂?shù)進(jìn)行傳熱計(jì)算。各種情況的污垢系數(shù)可在有關(guān)書(shū)籍及手冊(cè)中查得。通常在水質(zhì)比較好的情況下，可取0.0001m℃/W，如果水質(zhì)很差，污垢系數(shù)甚至可達(dá)0.0004～0.0006m℃/W。
因此，我們必須了解制冷機(jī)的這種運(yùn)轉(zhuǎn)性能和研究它們的變化規(guī)律。根據(jù)這種變工況的特性，用戶能夠按自己的具體條件恰當(dāng)?shù)剡x擇制冷機(jī)；能夠確定和選擇制冷機(jī)的調(diào)節(jié)、控制方案，使制冷機(jī)在最合理的情況下工作。這種調(diào)節(jié)和控制應(yīng)是自動(dòng)化的，它不僅可以減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以準(zhǔn)確地保證制冷機(jī)在規(guī)定的工況下運(yùn)行，從而降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，防止運(yùn)轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。
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