塑料管单效溴化锂吸收式制冷机系统设计及传热性能分析

　　0 前言

　　溴化锂吸收式制冷机自1945年在美国Carrier公司问世以来[1],由于以各种低温热源为动力,耗用电能少,噪声低、无臭、无毒、无爆炸危险、冷量调节范围广、对环境的适应性强,在空调及工艺过程提供冷源方面应用广泛。溴化锂制冷机的工质主要是溴化锂溶液,它是强碱性的腐蚀介质,所以传统的溴化锂吸收式制冷机一直以来难以解决的问题就是换热器腐蚀以及由此引起的冷量衰减。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[2-3],在换热器的金属管壁上用氟塑料做纳米级的涂层[4-5],虽然这些方法取得了一定的成效,但总的效果尚不如人意。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[6]分析塑料换热装置可以应用在溴化锂吸收式制冷机的基础上,进行了塑料换热装置及制冷机系统的结构设计,塑料换热装置传热性能的分析。

　　1 塑料管溴化锂制冷机制冷系统

　　1.1 塑料换热装置的传热管布置

　　溴化锂吸收式制冷机的蒸发器和吸收器需要采用冷剂水或溶液喷淋到传热管外表面上的方式进行工作。采用铜管的机组其蒸发器、吸收器及其它部件都采用横卧管壳式换热器。由于塑料管的管径小、管壁薄,导致管子很软,所以传热管布置采用了盘香管形式:数十根塑料管各自盘成阿基米德螺线状,其管头和管尾分别引至两块塑料管板并与管板进行熔焊密封。管板与冷却水或冷媒水进、出口法兰连接构成冷却水或冷媒水回路.

　　本实验所用的传热管采用<4@0. 3(mm)聚四氟乙烯塑料管。传热管布置为阿基米德螺线状盘管,如图1所示,螺线方程为:r=fH。角度增加2P,螺线盘一圈,二盘管中心线在半径方向的差值为vr=2Pf。定义vr即为盘管节距s,则s=2Pf。取s=7mm,则f=7/2P=1. 114mm。蒸发器、吸收器、冷凝器和溶液热交换器的传热管就是由这样的螺线盘管组成的,上下两层盘管中心线相距为8mm,且塑料管反向交叉错位布置,螺线的形状由支撑板上的孔来定型。

　　1.2 塑料换热装置的结构图

　　冷凝器、蒸发器、吸收器和溶液热交换器四个换热装置的结构如图2所示。

　　冷凝器、蒸发器、吸收器和溶液热交换器四个换热装置的筒体用不锈钢制成,内芯采用塑料制成;传热管采用聚四氟乙烯塑料作为材质,传热管的支撑板和传热管芯则采用PPR塑料材质制成。

　　1.3 塑料管溴化锂制冷机实验装置图

　　塑料管溴化锂吸收式制冷机的实验装置如图3所示.

　　塑料管溴化锂制冷机系统主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、水箱等设备用管路连接而成。其中,发生器采用不锈钢制成,用电加热管作为加热热源。蒸发器的冷媒水管路、冷凝器和吸收器的冷却水管路上都安装了玻璃转子流量计以测量水流量;蒸发器进出口、吸收器和冷凝器进出口安装了热电偶以测量水温。吸收器、蒸发器、发生器、冷凝器及溶液热交换器的相关部位也都安装了热电偶来测量溶液及冷剂水的温度。两支U型管水银压力计用于测量蒸发器和冷凝器的工作压力。