NH_3-H_2O-LiBr吸收式制冷机吸收和蒸发性能的实验研究

　　臭氧层破坏和全球变暖是促使 CFC和 HCFC类制冷剂被替代的主要推动力.氨作为一种成熟的绿色制冷剂，其臭氧层耗减潜能值和全球变暖潜能值均为0[1]，NH3-H2O吸收式制冷机也因其良好的环保特性和能有效利用低品味可再生能源等优点，再次成为国内外学者研究的热点.然而，由于二元NH3-H2O 机组气液相平衡压力高、气相中含水量大等缺点，限制了其在工业上的应用.

　　国内外一些研究者试图通过在 NH3-H2O 中加入某种物质来改善其特性，以期克服 NH3-H2O 系统的上述缺点，并省去投资较大的精馏装置.Steiu等人[2-3]的研究表明，向 NH3-H2O 中加入 NaOH后，降低了系统的发生温度和精馏损失，同时提高了系统性能系数.Olbert-Majkut等人[4]将 HONO 加入 NH3-H2O中，对溶液中分子结构的变化及分子间相互作用的本质做了理论研究.Sun 等人[5]对NH3-H2O和 NH3-LiNO3进行了实验比较，结果表明 NH3-LiNO3比 NH3-H2O的性能系数高很多，而且不必使用精馏设备.靳华栋等人[6]提出了一种利用 NH3-LiNO3工质对的吸收压缩混合循环系统，比单纯使 用 压缩式制冷 系统 的 制 冷 能 力 可 提 高10%.Ahlby等人[7]将 NH3-H2O-LiBr三元溶液用于压缩/吸收式制冷系统，结果表明在LiBr质量分数为60%时，系统性能系数较二元 NH3-H2O 系统有10%的提高.本课题组陈燕等人[8]的研究结果表明，与 相 同 浓 度 下 的NH3-H2O 溶 液 相 比，NH3-H2O-LiBr三元溶液的气液相平衡压力降低了30%～50%，并且气相中水蒸气的体积分数最低可达到2.5%.禹志强等人[9]对 NH3-H2O-LiBr无溶液泵吸收式制冷机的研究表明，与相同条件下的NH3-H2O溶液相比，系统发生压力可降低30%，性能系数可提高33.6%.

　　然而，对 NH3-H2O-LiBr三元溶液进行系统吸收和蒸发性能研究的文献并不多见，本文对1.5kWNH3-H2O-LiBr吸收式制冷样机的吸收和蒸发性能进行了实验研究.

　　1　实验系统与装置

　　实验系统如图1所示，整个实验装置包括制冷系统、水循环系统、数据采集系统以及工质充灌设备、抽真空设备、试压检漏设备等附属实验设备，省去了溶液泵和精馏器等装置.发生器、吸收器及冷凝器均采用管壳式结构，其中吸收器内换热盘管上方安装了双层分液盘.蒸发器采用套管式换热器，蒸发方式为一次性干式蒸发.考虑到三元溶液的腐蚀性，制冷系统中的换热管、壳体、管路及阀门等均使用304不锈钢.水循环系统中的热水由电加热器模拟太阳能产生.实验中温度测量范围为-20～100 ℃，故采用铜-康铜热电偶作为感温元件.压力测量选用DBKYS0400耐腐蚀型扩散硅压力变送器，量程为0～4MPa，测量范围为0～2.5MPa，精度等级为量程的±0.5%.