三元吸收制冷的研究进展

    随着环境和能源问题日益严峻,吸收式制冷以节电、对环境友好等优势得到广泛关注,可以利用太阳能、废水废热的低温热源的吸收式制冷机更成为研究热点。目前广泛使用的吸收工质对均为二元混合物。氨)水和溴化锂)水是目前使用最广泛的热物性最好的两种二元吸收工质对,却有各自的不足。对氨)水工质对而言,主要发生气体水含量大需要采用蒸馏等分离装置而引起系统庞大、高压、可燃、氨的毒性等问题;溴化锂)水则有对真空要求高、不能获得零度以下冷源、低温高溴化锂浓度的结晶、高温时的腐蚀问题,为此人们希望采用三元吸收工质对克服这两种二元工质对的缺陷。

    1 三元吸收工质物性研究进展

    吸收式制冷是以吸收剂对制冷剂的可逆吸收为基础的以热能为动力的制冷循环。这种循环用吸收剂对制冷剂的吸收过程和制冷剂的发生过程代替气体压缩制冷循环中压缩机的作用,因而对循环工质对的性质要求很高。氨虽然有与水的沸点相差不大导致气相水含量大、轻度毒性等缺点,但也有诱人的优点:标准沸腾温度低(-33.4℃),蒸发和冷凝压力适中(-15℃时蒸发压力为0.24 MPa,30℃时的冷凝压力为1.17 MPa),氨的蒸发潜热大,单位质量制冷量、单位容积制冷量均大,并且其导热系数大,有漏气现象时容易被发现,同时对环境无害,零臭氧破坏效应,零温室气体效应,国外研究人员试图通过在氨水二元系统中加入一种物质改变其物性,克服其工作压力高、气相水含量高等缺点。1921年,Foote研究了氨)水)硫氰酸铵溶液的气相压力,其他的被研究过的三元(ternary)吸收式制冷溶液还有氨—水—氢氧化钠,氨—水—甲醇等,其中氨—水—溴化锂工质对被认为是吸收循环的良好工质。Ra-dermacher,Zimmermann,Peter等对氨)水)溴化锂三元工质对的气液相平衡做了试验研究。还有人研究了溶液的密度、粘度以及结晶问题。Peters[1]等用静态法测定了303.15~423.15 K内1.5 MPa氨)水)溴化锂三元系的气液相平衡数据。他们的试验结果表明相同温度和压力条件下,三元系气相中水的含量小于相同无盐浓度二元系的值,通过假设Li+、Br-分别与氨分子、水分子相络合以及氨分子、水分子相络合形成络合物,分别采用Ishiwaki状态方程NRTL方程描述气液相提出一个类化学模型来关联气液相平衡试验数据,计算值与试验值进行对比压力和气相氨摩尔含量的平均相对偏差不足5%。氨)水)溴化锂三元工质要克服的困难还有结晶问题,R Peter[5]等对氨)水)溴化锂三元系和溴化锂)水二元系的固液平衡进行了研究,确定吸收制冷机中氨)水)溴化锂的浓度范围。得到了一个大气压不同浓度开始结晶点。试验结果如表1、2所示。