溴化锂工作原理（各种型式溴化锂机组的特点）

　　溴化锂工作原理（各种型式溴化锂机组的特点）
　　溴化锂机组又称溴化锂吸收式制冷机组。
　　溴化锂是由碱金属锂和卤族元素两种元素组成，分子式LiBr,分子量86.844，密度346kg/立方（25℃），熔点549℃，沸点1265℃。它的一般性质跟食盐大体类似，是一种稳定的物质，在大气中不变质、不挥发、不溶解，极易溶于水，常温下是无色粒状晶体，无毒、无臭、有咸苦味。溴化锂水溶液是由溴化锂和水这两种成分组成，它的性质跟纯水很不相同。纯水的沸点只与压力有关，而溴化锂水溶液的沸点不仅与压力有关还与溶液的浓度有关。
　　工作原理：在溴化锂吸收式制冷中，水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。
　　由于溴化锂水溶液本身沸点很高，极难挥发，所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽；在一定温度下，溴化锂水溶液液面上的水蒸气饱和分压力小于纯水的饱和分压力;而且浓度越高，液面上的水蒸气饱和分压力越小。所以在相同的温度条件下，溴化锂水溶液浓度越大，其吸收水分的能力就越强。这也就是通常采用溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂的原因。
　　溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分组成。
　　在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水的加热后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。由于溴化锂稀溶液在吸收器内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溶液的热量，提高整个装置的热效率，在系统中增加了一个换热器，让发生器流出的高温浓溶液与吸收器流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器的温度。
　　优缺点
　　优点
　　1、利用热能为动力，特别是可利用低位势热能（太阳能、余热、废热等）；
　　2、整个机组除了功率较小的屏蔽泵之外，无其他运动部件，运转安静；
　　3、以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、无害，有利于满足环保的要求；
　　4、制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠；
　　5、制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行制冷量五级调节；
　　6、对外界条件变化的适应性强，可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。
　　缺点
　　1、溴化锂水溶液对一般金属有较强的腐蚀性，这不仅影响机组的正常运行，而且还会影响机组的寿命；
　　2、溴化锂吸收式制冷主机的气密性要求高，即使漏进微量的空气也会影响机组的性能，这就对机组制造提出严格的要求；
　　3、浓度过高或者温度过低时，溴化锂水溶液均容易形成结晶，因此防止结晶是溴化锂主机在设计和运行中必须注意的重要问题。
　　根据使用能源分类
　　1．蒸汽型 ：使用蒸汽作为驱动能源。根据工作蒸汽的品位高低，还可分为单效和双效型。单效型工作蒸汽压力范围为0.03～0.15MPa(表压)(0.3～1.5kgf/cm’表压)；双效型工作蒸汽压力范围一般为0.4～0.8MPa(表压)(4～8kgf/cm’表压)，特殊的低压双效型工作蒸汽压力可低至0．25MPa(表压)(2.5kg{/cm2表压)。
　　2．直燃型 一般以油、气等可燃物质为燃料。不仅能够制冷，而且可以供热(采暖)及提供卫生热水。
　　直燃型根据不同燃料又可分为：
　　(1)燃油型：燃油型可燃轻油和重油。
　　(2)燃气型：燃气型燃料范围较广，有液化气、城市煤气、天然气等。
　　(3)双燃料型：双燃料型可一机使用两种燃料，分轻油燃气型及重油燃气型。另外，也可以煤粉及其他可燃废料为燃料制成特殊型的直燃机组。
　　3．热水型：使用热水为热源的溴化锂机组。通常是以工业余热、废热、地热热水、太阳能热水为热源，根据热源温度可分为单效热水型及双效热水型。单效型机组热水温度范围为85～140℃，高于140℃的热水可作为双效机组的热源。
　　1）热水型二段型溴化锂吸收式冷水机组当热水进口温度120℃时，热水最大温差为62℃,热水出口温度68℃,冷却水进出水温度分别为32℃和38℃,可制取冷水出口温度7℃(进水12℃)。
　　机组由发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器和热交换器各一个以及相应的屏蔽泵、真空泵等主要部件组成。其中溶液将吸收器里的稀溶液经热交换器送到发生器里去，由热水将它加热浓缩成浓溶液，同时产生冷剂蒸汽.冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成冷剂水，其潜热由冷却水带至机外.
　　冷剂水进入蒸发器后，由冷剂泵经喷嘴喷淋。在高真空下冷剂水吸收蒸发器管内冷水的热量，低温沸腾再次形成冷剂蒸汽，与此同时制取低温冷水(本机提供的冷源)。浓缩后的浓溶液经热交换器后直接进入吸收器，经布液器淋激于吸收器换热管上。浓溶液一方面吸收蒸发器所产生的冷剂蒸汽后，本身变成稀溶液，另一方面将吸收冷剂蒸汽时释放出来的吸收热量转移至冷却水中。
　　制冷循环是溴化锂溶液在机内稀变浓再由浓变稀和冷剂水由液态变气态再由气态变液态的循环，两个循环同时进行，周而复始.热交换器是高、低温溶液间相互进行热量交换的设备，有利于提高机组的热效率。
　　热水二段型机组有两个发生器，冷凝器，蒸发器和吸收器，组成基本分开又有一定联系的两个独立制冷剂和吸收剂工作循环系统。热水，冷水和冷却水串联在两个循环系统之间，而且热水与冷水、冷却水相向而行，形成彼此间逆流热交换。
　　在两个独立循环中合理分配制冷量、温度差的比例，以及选用合理的温度、压力和浓度的参数，使发生，冷凝，蒸发和吸收过程达到最理想状态，将热源热水温度降得更低。
　　2）双效溴化锂制冷机,一般形式为三筒式。主要部件由：高压发生器、低压发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、高温换热器、低温换热器、冷凝水回热器、冷剂水冷却器及发生器泵、吸收器泵、蒸发器泵和电气控制系统等组成。制冷原理为：吸收器中的稀溶液，由发生器泵分两路输送至高温换热器和低温换热器，进入高温换热器的稀溶液被高压发生器流出的高温浓溶液加热升温后，进入高压发生器。而进入低温换热器的稀溶液，被从低压发生器流出的浓溶液加热升温后，再经凝水回热器继续升温，然后进入低压发生器。进入高压发生器的稀溶液被工作蒸汽加热，溶液沸腾，产生高温冷剂蒸汽，导入低压发生器，加热低压发生器中的稀溶液后，经节流进入冷凝器，被冷却凝结为冷剂水。进入低压发生器的稀溶液被高压发生器产生的高温冷剂蒸汽所加热，产生低温冷剂蒸汽直接进入冷凝器，也被冷却凝结为冷剂水。高、低压发生器产生的冷剂水汇合于冷凝器集水盘中，混合后导入蒸发器中。
　　加热高压发生器中稀溶液的工作蒸汽的凝结不，经凝水回热器进入凝水管路。而高压发生器中的稀溶液因被加热蒸发出了冷剂蒸汽，使浓度升高成浓溶液，又经高温热交换器导入吸收器。低压发生器中的稀溶液，被加热升温放出冷剂蒸汽也成为浓溶液，再经低温热交换器进入吸收器。浓溶液与吸收器中原有溶液混合成中间浓度溶液，由吸收器泵吸取混合溶液，输送至喷淋系统，喷洒在吸收器管簇外表面，吸收来自蒸发器蒸发出来的冷剂蒸汽，再次变为稀溶液进入下一个循环。吸收过程所产生的吸收热被冷却水带到制冷系统外，完成溴化锂溶液从稀溶液到浓溶液，再回到稀溶液循环过程。即热压缩循环过程。
　　高、低压发生器所产生的冷剂蒸汽，凝结在冷凝器管簇外表面上，被流经管簇里面的冷却水吸收凝结过程产生的凝结热，带到制冷系统外。凝结后的冷剂水汇集起来经节流装置，淋洒在蒸发器管簇外表面上，因蒸发器内压力低，部分冷剂水闪发吸收冷媒水的热量，产生部分制冷效应。尚未蒸发的大部分冷剂水，由蒸发器泵喷淋在蒸发器管簇外表面，吸收通过管簇内流经的冷媒水热量，蒸发成冷剂蒸汽，进入吸收器。
　　冷媒水的热量被吸收使水温降低，从而达到制冷目的，完成制冷循环。吸收器中喷淋中间浓度混合溶液吸收制冷剂蒸汽，使蒸发器处于低压状态，溶液吸收冷剂蒸汽后，靠絷压缩系统再产生制冷剂蒸汽。保证了制冷过程的周而复始的循环。
　　4．太阳能型：由太阳能集热装置获取能量，用来加热溴化锂机组发生器内稀溶液，进行制冷循环。该机型分为两类，一类是利用太阳能集热装置直接加热发生器管内稀溶液；另一类是先加热循环水，而后再将热水送入发生器内加热溶液。后者加热型式与热水型机组相同。
　　目前更多的是将上述的分类加以综合，如蒸汽单效型、蒸汽双效型、直燃型冷温水机组等等。
　　此外，还有将上述热源联合使用的混合型机组。如蒸汽一直燃混合型、热水一直燃混合型以及蒸汽一热水混合型等。
　　溴化锂特性
　　名称：溴化锂
　　化学式：LiBr
　　分子量：86．85
　　物理性质：极易潮解。一水溴化锂干燥失水可得无水物。
　　状态：白色立方晶系结晶体或粒状粉末。
　　密度：3．64g／cm^3
　　熔点：560℃
　　沸点1265℃
　　溶解性：易溶于水、乙醚、乙醇，可溶于甲醇、丙酮、乙二醇等有机溶剂，微溶于吡啶。热的溴化锂溶液可溶解纤维。其水溶液具有强烈的吸湿性，而且，在常温下饱和溴化锂水溶液的浓度达 60% ，浓度越大，温度越低，吸湿能力越强。
　　化学性质：性质稳定，在大气中不易变质不易分解。可与氨或胺形成一系列的加成化合物，如一氨合溴化程、二氨合溴化锂、三氨合溴化锂、四氨合溴化锂。与溴化铜、溴化高汞、碘化高汞、氰化高汞、溴化锶等能形成可溶性盐。溴化锂在空气中对钢铁有很强的腐蚀作用，但在真空状态下加入缓蚀剂，基本上不腐蚀金属。
　　毒性：大剂量服入溴化锂会抑制中枢神经系统，长期吸入可导致皮肤斑疹及中枢神经的紊乱。
　　应用 是一种高效水蒸气吸收剂和空气湿度调节剂。致冷工业广泛用作吸收式制冷剂，有机工业用作氯化氢脱陈剂和有机纤维膨胀剂。医药上用作催眠剂和镇静剂。电池工业用作高能电池和微型电池的电解质。此外，也用于照相行业和分析化学中。
　　溴化锂水溶液性质
　　(1)无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。
　　(2)溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。溴化锂的质量浓度不宜超过66％，否则在运行中当溶液温度降低时将有结晶析出，破坏制冷机的正常运行。
　　(3)水蒸气分压力很低，它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而有强烈的吸湿性。液体与蒸气之间的平衡属于动平衡，此时分子穿过液体表面到蒸气中去的速率等于分子从蒸气中回到液体内的速率。因为溴化锂溶液中溴化锂分子对水分子的吸引力比水分子之间的吸引力强，也因为在单位液体容积内溴化锂分子的存在而使水分子的数目减少，所以在相同温度的条件下，液面上单位蒸气容积内水分子的数目比纯水表面上水分子数目少。由于溴化锂的沸点很高，在所采用的温度范围内不会挥发，因此和溶液处于平衡状态的蒸气的总压力就等于水蒸气的压力，从而可知温度相等时，溴化锂溶液面上的水蒸气分压力小于纯水的饱和蒸气压力，且浓度愈高或温度愈低时水蒸气的分压力愈低。当浓度为50％、温度为25℃时，饱和蒸气压力0.85kPa，而水在同样温度下的饱和蒸气压力为3.167kPa。如果水的饱和蒸压力大于0.85kPa，例如压力为1kPa（相当于饱和温度为7℃）时，上述溴化锂溶液就具有吸收它的能力，也就是说溴化锂水溶液具有吸收温度比它低的水蒸气的能力，这一点正是溴化锂吸收式制冷机的机理之一。同理，如果压力相同，溶液的饱和温度一定大于水的饱和温度，由溶液中产生的水蒸气总是处于过热状态的。
　　(4)密度比水大，并随溶液的浓度和温度而变。
　　(5)比热容较小。当温度为150℃、浓度为55％时，其比热容约为2kJ/(kg·K)，这意味着发生过程中加给溶液的热量比较少，再加上水的蒸发潜热比较大这一特点，将使机组具有较高的热力系数。
　　(6)粘度较大。
　　(7)表面张力较大。
　　(8) 溴化锂水溶液的导热系数随浓度之增大而降低，随温度的升高而增大。
　　(9)对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严得，因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响很大。
　　以溴化锂水溶液为工作对的吸收式制冷系统主要缺点是：热效率低，冷却水消耗量大，设备的密封性要求较高，有一定的腐蚀性。但由于可以直接利用低参数的热源作动力，是利用太阳能低品位热源的理想的制冷装置；整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其它运动部件，运转安静，运行时基本上没有噪音和振动；以溴化锂～水作为工质对，无毒，无臭，有利于满足环保要求；制冷机在真空状态下进行，无高压爆炸危险；制冷量调节范围广，在 20% ～ 100% 的负荷内可进行制冷量的无级调节；对外界条件变化的适应性强，可在加热蒸汽的压力 0.2 ～ 0.8 MPa ( 表压力 ) 、冷却水温度 20 ～ 35 ℃ 、冷媒水出水温度 5 ～ 15 ℃ 的范围内稳定运转；机组结构简单，对安装基础的要求低，无需特殊的机座；体积小，用地省，制造管理容易，维护费用亦较低廉；运转十分安全。
　　溴化锂溶液为工质，制取低温冷媒水，用作空调系统和工艺流程中的冷源，可广泛应用手于轻纺、化工、电子、食品等工矿企业，也可应用 于宾馆、剧院、医院、大楼等场合。