摘要：介绍了溴化锂吸收式制冷机组的工作原理以及溴化锂吸收式制冷机组的优缺点;并通过具体工程实例对溴化锂吸收式制冷机组的选型计算进行了探讨。
关键词：溴化锂吸收式制冷机组; 蒸汽型; 工作原理; 选型; 废热利用;
Selection of Lithium Bromide Absorption Chiller
ZHANG Jie WANG Hong-jian LIU Jian-wei
1 溴化锂吸收式制冷机组工作原理
溴化锂吸收式冷水机组主要由蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器四个主要部分组成。其循环过程如下:
吸收器内的稀溶液通过溶液泵进入溶液热交换器最后送入发生器。稀溶液由于热源的加热发生出冷剂蒸汽,在进入冷凝器后冷剂蒸汽被冷却,经减压节流,变成低温冷剂水,再进入蒸发器,滴淋在冷水管上,吸收管内热量,使冷水温度降低,变为低温水。同时冷剂水自身又蒸发成冷剂蒸汽,进入吸收器内被浓溶液吸收成为稀溶液。如此反复循环不已,连续获取低温冷水最终达到制冷的目的。
图1 简单吸收式制冷示意图
2 溴化锂吸收式制冷机组优缺点
2.1 优点
溴化锂吸收式制冷机是将热能转化为动力,工质为溴化锂溶液,制冷剂是水,吸收剂是溴化锂,通过循环制造冷(热)源的设备。与其他类型的制冷机相比,具有如下明显优点:
1)大量节约电能,减少耗电量,比其他类型制冷机运行成本低。机组以热能为原料,而且对热能的要求范围广,不需要消耗电能。可以利用低品位热源及废气、废热等,如高于20 kPa(表压)饱和蒸汽或高于75 ℃的热水以及地热、太阳能等,大范围利用企业的废气、废热,因此运行成本大大降低。
2)运行噪声小。整个制冷机组除功率非常小的屏蔽泵外,几乎没有其他机械运转部件,因此振动小、噪声小,运行安静,非常适用于大型医院、电影院、宾馆、行政办公楼宇等场合。
3)制冷机运行安全性高。制冷机工质为溴化锂溶液,并且在真空状态下运行,无毒、无味、无爆炸危险,安全性高,对环境无污染。
4)制冷量调节范围大。机组运行时外界负荷是变化的,机组制冷量可在10%～100%的范围内进行调节,在负荷调节过程中,机组热效率几乎不降低,可以灵活适应外界运行负荷的变化。
5)操作简单,维修保养方便。由于机组运行稳定,对外界运行负荷变化的适应性强,因而事故率低,操作简单。
2.2 缺点
虽然溴化锂吸收式制冷机组存在很多优点但是与其他类型制冷剂相比还是存在一些不足:
1)在有水和空气存在的工况下,溴化锂溶液对普通金属的腐蚀性较强,这不仅影响机组的运行寿命,并且影响机组的维修成本。
2)溴化锂制冷剂需要高度的气密性,制冷机在真空状态下运行,容易漏进空气。经过多年的实际使用证明,机组即使漏进微量的空气,也会严重的损害机组的性能。严格的气密性要求,提高了机组的制造难度和维护难度。
3)机组的正常使用寿命通常比压缩式制冷机组短。
4)溴化锂溶液浓度过高或是温度过低,溴化锂溶液容易结晶,溶液结晶后造成机组不能正常运转,因此机组设计及运行中要注意防结晶问题。
5)对冷却水的水质和水量要求也比较高,在水质差的地方,运行时需要对冷却水进行处理,否则会影响机组性能正常发挥。
3 溴化锂吸收式制冷机组的选型计算
溴化锂吸收式制冷机组有直燃型、蒸汽型、热水型三大系列的产品,根据使用场所的具体环境参数、空调负荷和热源状况选用合适的机型。笔者通过具体工程实例对溴化锂吸收式制冷机组的选型计算方法进行简单的阐述。
3.1 工程概况
以某企业职工研发大楼为例,该研发大楼拟新加空调系统,夏季制冷,冬季制热。经计算该研发大楼的夏季冷负荷为1 164 kW。由于该建筑物的使用特点及甲方特殊要求,此次设计只考虑建筑的夏季负荷。
3.2 选型计算
以某厂家样本为例,首先确定制冷机组的名义制冷量的工况为:环境温度为35 ℃,出水温度为7 ℃,热源蒸汽压力0.5 MPa。在机组的实际使用中,当工况改变时,机组的制冷量及相应的功耗将随环境温度和出水温度的变化而变化,因此在选型时参照样本按设计工况选择对应型号机组。
1)热源及功能确定
因该企业想要夏季制冷,冬季制热。所以初步确定以下三种方案。
①蒸汽型机组均不能同时制冷或者制热,可以采用蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组用于夏季制冷,冬季供热采用锅炉换热。热源为蒸汽。
②热水型机组均不能同时制冷或者制热,可以采用热水型溴化锂吸收式制冷机组用于夏季制冷,冬季供热采用锅炉换热。热源为热水。
③选用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组,能完成夏天供冷,冬天供热的要求。热源为天然气。
确定机型主要考虑热源的价格、稳定性、可靠性等因素。因该企业为大型化工企业,企业内部有热电厂,热电厂能够利用汽轮机排气作为蒸汽热源,取用方便,能够资源利用最大化,而且较使用天然气为热源更为环保,经济型更强。所以选择方案①选用蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组,加一台锅炉用于冬季换热进行供暖。
2)机组技术参数确定
因选择溴化锂吸收式制冷机组应考虑制冷剂本身和水系统的冷量损失,一般应比空调计算冷负荷大10%～15%。计算得该研发大楼的夏季冷负荷为1 164 kW,1 164×115%=1 339 kW,故根据《制冷原理及技术》内参数表查得在冷负荷为1 339 kW的情况下选用XZ-125型蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组。
查参数表可知:研发大楼的设计供水温度为7 ℃,回水温度为12 ℃。冷却水量为375 m3/h,冷冻水量为1 453.5/(4.2×999.8×5)×3 600=249 m3/h,下一步根据流量和系统所需扬程可对冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔等设备进行选型。
3)台数确定
根据甲方特殊要求、安装场地空间和经济性等综合因素确定选用一台XZ-125型蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组,不考虑备用。
4 结 论
溴化锂吸收式制冷机组的突出特点是直接利用热能,而且可利用企业运行中产生的废气和废热,且基本不耗电,并负压运转,运行安全可靠,负荷调节相对比较容易,在运行时无噪声和振动,结构相对简单,维护费用低,设备管理方便,因此,经以上使用条件分析,本次选择溴化锂制冷机组不是单一的空调设备,而是作为某企业的一种重要节能设备,可以大大的节约某企业的成本和能源,为某企业的能源循环利用及节能减排增光添彩。随着我国在工业企业淘汰落后产能,鼓励企业强化循环经济、节能减排的大环境下,溴化锂吸收式制冷机组会在节约用电、节约用水、节约用汽及余热回收再利用等领域中发挥更多、更重要的作用。
参考文献
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