塑料管单效溴化锂吸收式制冷机理论与实验研究

　　1 前言

　　溴化锂吸收式制冷机可以利用蒸汽、热水等热能为能源制冷,这样就可大大减少以电力为能源制冷的电耗。不仅如此,溴化锂吸收式制冷机还可以利用工业废热、余热、地热和太阳能等低品位热能以及天然气、煤气等多种多样的能源形式,是一种节能型的制冷设备。加之溴化锂制冷机还具有无振动、噪声小、安全可靠和利于环保等优点,因而得到广泛应用。

　　但是,溴冷机的工质是溴化锂溶液,它是碱性的强腐蚀介质,所以一直以来难以解决的老大难问题就是各部件换热面易被溶液腐蚀以及由此引起的制冷量衰减。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[1,2],在换热器的金属管壁上用氟塑料做纳米级的涂层[3,4],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[5]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,对塑料管单效溴化锂吸收式制冷机进行了热力计算和传热计算,设计了塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的结构,为塑料管单效溴化锂吸收式制冷机的实验性能测试提供参考依据。

　　2 塑料管溴化锂吸收式制冷机的热力计算

　　热力计算是根据给定的技术条件(制冷量,冷媒水出机温度,冷却水进机温度等),合理选定热力参数,并借助于溴化锂水溶液的热力性质来完成的。

　　2.1 单效溴化锂吸收式制冷机的理论

　　循环二元溶液在由一系列热交换装置组成的系统内循环,溶液的温度、压力、浓度、焓等,在不同的换热装置中,做相应的变化,从而完成从低温物体向高温物体转移热量的制冷过程。把各换热过程的温度、压力、浓度、焓等参数的变化过程,在h-ξ图上表示成吸收式制冷循环,便于进一步掌握溴化锂吸收式制冷机的运行性能。

　　(1)热压缩系统的理论循环分析

　　由发生器、吸收器、溶液热交换器及发生泵组成的热压缩系统在h-ξ图上的各状态点,如图1所示。图中横坐标N表示溶液浓度(%),纵坐标h表示状态点的焓(kJ/kg)。

　　h-ξ图的下半部分是溴化锂溶液的液相部分的线图,上半部分是冷剂蒸汽的汽相部分的线图。已知冷凝压力Pc,蒸发压力Pe,稀溶液浓度ξa,浓溶液浓度ξg。如图1所示,液相区内构成的2-7-4-5-9-8-2线图就表示溴化锂溶液热压缩系统内的理论循环,及其相对应的变化过程。点2是吸收器出口的稀溶液的状态点,点7是稀溶液被加热后进入发生器的状态点,过程2-7为稀溶液在溶液热交换器中的升温过程。点4是稀溶液在发生器中开始产生冷剂蒸汽的状态点,过程7-4为稀溶液在发生器中的加热过程。