溴化锂溶液中添加活性炭颗粒对制冷机出力的影响

　　1 引 言

　　当溴化锂吸收式制冷系统以余热、废热、排热等低品位废热为驱动能源时，其具有非常显著的节能效果，从而成为一种高效的节能技术。同时，该技术以溴化锂溶液作为吸收剂，以水为制冷剂，对大气没有污染。因此，溴化锂吸收式制冷技术在近年来受到广泛的重视。自 20 世纪 80 年代以来，中国溴化锂吸收式制冷技术发展迅速，产量已经居于世界前列[1-2]。溴化锂吸收式制冷机行业是中国制冷、空调领域中少有的拥有全部核心技术的一个行业。

　　单纯溴化锂水溶液的传热( 0. 5—2. 5 kW/( m2·K) ) 和传质系数较低，因此溴化锂吸收式制冷机组内部换热器所需换热面积很大[3-5]，这导致了溴化锂吸收式制冷系统的体积较压缩式制冷机大。因此，强化吸收剂的传热传质，减少必要的传热面积是溴化锂吸收式制冷系统小型化的关键，是近年来溴化锂吸收式制冷研究领域的热点问题[6-8]。

　　目前，国内外强化吸收式制冷机组传热传质的手段主要有采用强化传热管和添加界面活性剂[9-14]。文献[15-16]的研究表明在溴化锂溶液中添加适量纳米颗粒形成的纳米颗粒悬浮液的传热传质系数较单纯溴化锂水溶液有明显提高，但是，纳米颗粒成本较高，不适合大规模工业化生产。日本名古屋大学板谷义纪教授研究发现在溴化锂水溶液中添加微米级的活性炭、沸石等吸着剂颗粒形成的悬浮液的传热传质效果亦较溴化锂水溶液有明显的改善[17]。吸着剂颗粒属于微米级材料，制造成本远较纳米颗粒的低。日本 M 会社已经开发出小型化的吸着式热泵制冷机。因此，基于活性炭、沸石等吸着剂颗粒的悬浮液作为吸收剂是强化吸收式制冷机组传热传质的一个新途径。

　　本文通过实验方法，分析研究了活性炭颗粒的添加对制冷机出力的影响。

　　2 实验装置及实验条件

　　2. 1 活性炭 / 溴化锂悬浮液传热传质实验装置

　　实验台主要由上部容器、再生器( 换热表面做亲水处理) 、下部容器、冷凝器、冷凝水容器、加热器、真空泵、冷却器、数据采集系统等几部分组成。装置简图如图 1 所示。溴化锂溶液中添加活性炭形成的白色悬浮液如图 2 所示。从再生器中出来的水蒸汽经冷凝器冷却成水之后进入冷凝水容器，再进入蒸发器。

　　2. 2 实验条件

　　实验用活性炭颗粒的粒径为微米级，算术平均粒径为 7. 227 4 μm，变动系数为 37. 633 9，算术标准偏差为 2. 72 μm。溴化锂浓度为 0. 7 kg-LiBr/kg-Solu-tion.

　　3 实验结果及分析

　　3. 1 吸收剂的粘度随活性炭加入量的变化