2013溴化锂吸收式制冷机--PPT

溴化锂吸收式制冷机李琦芬2013.10上海电力学院♦课程教学主要内容一．吸收式制冷机的发展现状二．溴化锂吸收式制冷机的基本理论三．溴化锂吸收式制冷机的工作原理四．溴化锂制冷机的主要部件及功能五．溴化锂吸收式制冷机组的性能特点六．溴化锂制冷机组的自动控制七．溴化锂制冷机组的性能试验与运行八．溴化锂制冷机的常见故障排除与保养方法第一部分吸收式制冷机的发展现状国外的发展过程：1.美国是溴化锂制冷机的创始国，目前日本等国的溴冷机也都有较大的发展。2.美国开利公司于1945年试制出第一台制冷量为523KW（45×104kcal/h）的单效溴冷机，开创了利用溴化锂水溶液为工质对做为吸收剂的吸收式制冷新领域。美国不仅创造了单效溴冷机，而且在世界上又率先研制出了双效溴冷机。现已研制出了直燃型、热水型和太阳能型等新型溴冷机。同时还研制了冷温水机组和吸收式热泵等新机组。3.日本一家汽车公司于1959年研制出制冷量为689KW（60×104kcal/h）的单效溴冷机，1962年茬原制造所又研制出双效溴冷机。日本溴冷机无论在生产数量、性能指标、应用范围和新技术、新产品研制等方面，均超过了美国，成为世界上溴冷机研究与生产领先的国家。特别是燃气两效温水机组的产量很大，约占世界上溴冷机生产总台数的2/3；目前已致力于第三种吸收式热泵和溴化锂热电并供机组的研制工作。4.前苏联奔萨化工厂于1965年研制出2908KW（250×104kcal/h）溴冷机。目前溴冷机的应用范围已从化纤厂扩展到其它纺织厂、橡胶厂酿酒厂、化工厂、冶金厂和核电站。中国的发展过程：我国研制溴冷机起步于60年代初期，至今已有四十多年，其发展过程大体分为四个阶段：1.研制阶段60年代初船舶总公司704所（原六机部704所）、一机部通用机械研究所与高等院校以及设备制造厂通力合作，试制了两台样机。1966年上海第一冷冻机厂试制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全钢结构的单效溴冷机，安装于上海国棉十二厂。60年代末期，许多单位都着手研制单效溴冷机，这一研制工作持续到了70年代初期。2.单效机生产应用阶段70年代初先后有上海、青岛、天津、北京和长沙等地的棉纺厂为了适应生产的需要，各自设计与制造了单效溴冷机。继而更多地区也都自行设计制造单效溴冷机，尤以上海、天津两地更为突出。以天津为例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300×104kcal/h）大型溴冷机七台，总制冷能力达到24360KW（2100×104kcal/h）。单效溴冷机在这一时期虽然有了较大发展，但仍有许多问题尚待解决，如严重的腐蚀、冷量的衰减和机器的寿命等，限制了溴冷机的进一步发展。3.双效机生产应用阶段80年代初期开始研制双效溴冷机，并于1982年由开封通用机械厂生产出1744KW（150×104kcal/h）双效溴冷机组。双效机组的热力系数可提高到1.1以上，而单效机组一般为0.6～0.7，双效机组的蒸汽单耗比单效机减少约1/2，冷却水量减少约1/3，是值得提倡的节能型制冷机组。4.多种新型机研制应用阶段80年代末期国家计委提出，凡有蒸汽等热源的地区要发展溴冷机；1991年我国在世界禁用氟里昂（CFC）生产与使用的“蒙特利尔议定书”上签了字，这对进一步发展溴冷机创造了良好条件。大专院校、科研院所和制造厂家共同协力，一方面在加紧改进与提高双效溴冷机的加工技术和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多种溴冷机。现已推出的和正在研制的有热水型、直燃型、低压型、降膜式溴冷机和吸收式热泵等。第二部分溴化锂吸收式制冷机基本理论何谓“制冷”，何谓“热泵”基本能量转换关系图制冷机或热泵高温热源TH低温热源TLQHQR用人工的方法将低温区的热量移送到高温区，若为将低温区无用的热量移送到高温区成为有用的或用途更大的热量，此种方法称为“热泵”。若转移热量是为获得低于环境的温度或满足某种化工工艺的低温需要，此种方法称为“制冷”；中央空调系统蒸汽调节阀的安装蒸汽调节阀截止阀1过滤器蒸汽旁通阀排净阀截止阀至机组制冷机空调末端冷却塔能源系统、管路等实现人工制冷/热的机械设备安装在房间侧的散热（冷）装置把从房间内吸收的热量最终散发到外界环境空间中。提供驱动能源及系统管路连接和控制中央空调系统制冷原理溴化锂吸收式制冷机组电制冷机组制冷机热能驱动电能驱动溴化锂吸收式机组特点：1、以热能为动力，能源利用范围广；2、安装基础要求低；3、制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险；4、制冷量调节范围广。冷量无级调节范围20-100%。5、溴化锂溶液环保，无臭、无毒。6、气密性要求高电制冷机组特点：1、密封性要求不高；2、冷却水循环量小；3、制冷效率高但耗电量巨大；4、制冷剂可能造成污染；5、属于压力容器；吸收式与蒸气压缩式制冷循环的比较(a)蒸气压缩式制冷循环；(b)吸收式制冷循环1.1溶液的热力学性质(1)溶液的分压与总压(2)相律(3)溶液的相平衡液体的分压和总压一定温度下，水的饱和蒸汽压是个定值，它与温度成一一对应关系。固体溶质溶解于溶剂中时，它的蒸汽压总量小于同一温度下纯溶剂的饱和压力。因此，溶液中气—液两相平衡时的压力不仅与温度有关，而且与浓度有关。拉乌尔定律：在一定的温度下，溶液中任一组分的蒸汽分压等于该纯组分的蒸汽压乘以该组分在溶液中的摩尔分数。公式为：式中:---代表纯溶剂A的蒸汽压----代表溶液中A的摩尔分数AAAxpp。。ApAx溶液的分压与总压亨利定律：在平衡状态下，一种气体在液体里的溶解度摩尔分数和该气体的平衡压力成正比。公式为：式中：x---挥发性溶质的摩尔分数，即所溶解的气体在溶液中的摩尔分数；p---液面上该气体的平衡分压；K---一个常数，取决于温度、溶质和溶剂的性质。Kxp相律体系处于平衡状态时，它的自由度与相数和组分之间存在着一定的关系。这个关系称为相律，又称吉布斯方程式，公式为：式中：f---自由度数（不可能是负数）K---组分数（单组分的水，K=1）---相数2Kf溶液的相平衡液相中的分子会自发地通过相的分界面转移到气相，因此造成了蒸汽压。同时，气相中的分子也会转移到液面。这样，在物相之间就产生了质量的交换。最后必然会出现这样的状态，就是从一相转移到另一相的速度恰好与相反方向的转移速度相等，这时体系中各部分的浓度保持不变。这种状态称为相平衡状态，简称相平衡。1.2溴化锂水溶液的热物理性质1、溴化锂溶液的性质溴化锂水溶液的热物理性质溴化锂是离子化合物，化学分子式为LiBr,是一种无色、无毒、有苦咸味的粒状晶体，在大气中不变质、不挥发、不分解，在25℃时密度为3464Kg/m，熔点为549℃，沸点为1265℃，溴化锂晶体极易溶于水，20℃时每100g水中最多可溶解111.2g溴化锂晶体。溴化锂溶解过程中会释放溶解热，引起溶液温度升高。溴化锂溶液具备强烈的吸湿性溴化锂溶液的吸湿性很强，具有吸收比其温度低得多的水蒸汽的能力。且溴化锂溶液温度越低、浓度越高吸水性越强。溴化锂溶液的特性溴化锂是由碱金属锂(Li)和卤族元素(Br)两种元素组成的一种稳定的盐类,其主要特性如下:1.溴化锂吸收式制冷机中,溴化锂是吸收剂,水是制冷剂2.溴化锂对人体和环境无害3.溴化锂溶液沸点高4.溴化锂溶液吸水性强5.溴化锂溶液性能稳定6.溴化锂溶液对金属有强烈的腐蚀性7.溴化锂溶液容易结晶溴化锂溶液特性配方溴化锂溶液1、浓度55％2、主要成分：溴化锂LiBr水溶液、缓蚀剂铬酸锂Li2CrO4、表面活性剂辛醇N-OCTYLALCOHOL、氢氧化锂LiOH3、PH值：9.0～10.5溴化锂溶液的腐蚀性质（缺点）♦溴化锂溶液是一种具有较强腐蚀性的物质。它对普通的金属材料，例如碳钢、紫铜等都具有较强的腐蚀性。因此，在较长的时间内，由于腐蚀问题得不到很好的解决，溴化锂吸收式制冷剂的发展曾受到很大的限制。♦实验证明，溴化锂溶液对金属的腐蚀与如下有关。溴化锂溶液对金属的腐蚀性及缓蚀剂1.溴化锂溶液对金属的腐蚀性表现为如下化学反应:Fe+H2O+0.5O2Fe(OH)2Fe(OH)2+0.5H2O+0.25O2Fe(OH)34Fe(OH)2Fe3O4+Fe+4H2O2Cu+0.5O2Cu2O2Cu+2H2O+0.5O22Cu(OH)2缓蚀剂防腐机理:铬酸锂和铁、铜反应形成致密保护膜，主要成分为Fe3O4，阻止内部金属进一步发生反应，进而达到防腐效果；3Fe+6H2O+Li2CrO4Fe3O4+2Cr(OH)3+4Li(OH)+H23Fe+3H2O+2Li2CrO4Fe3O4+Cr2O3+Li(OH)+H23Cu+5H2O+2Li2CrO43Cu2O+Cr(OH)3+4LiOH氧气的腐蚀性氧气的影响在吸收器上部和蒸发器水盘等部位，因在机组工作时会溅到溴化锂溶液，形成很稀的液膜，容易接触到氧，腐蚀性就比较严重。无氧气则：2Fe+3H2OFe2O3+3H2产生红锈腐蚀3Fe+4H2OFe3O4+4H2产生黑锈不再腐蚀具体化学反应溴化锂溶液对金属的腐蚀性及缓蚀剂溴化锂溶液对金属的腐蚀性表现为如下化学反应:Fe+H2O+0.5O2Fe(OH)2Fe(OH)2+0.5H2O+0.25O2Fe(OH)34Fe(OH)2Fe3O4+Fe+4H2O2Cu+0.5O2Cu2O2Cu+2H2O+0.5O22Cu(OH)2具体化学反应缓蚀剂防腐机理:铬酸锂和铁、铜反应形成致密保护膜，主要成分为Fe3O4，阻止内部金属进一步发生反应，进而达到防腐效果；3Fe+6H2O+Li2CrO4Fe3O4+2Cr(OH)3+4Li(OH)+H23Fe+3H2O+2Li2CrO4Fe3O4+Cr2O3+Li(OH)+H23Cu+5H2O+2Li2CrO43Cu2O+Cr(OH)3+4LiOH溴化锂溶液的腐蚀性质溶液的浓度在常压下，随着溴化锂溶液浓度的降低，腐蚀加剧，因为稀溶液中氧的溶解度要比浓溶液大；而在低压下，金属材料的腐蚀率与溶液的浓度几乎没有什么关系，因此溶液中氧的含量都很低。溴化锂溶液的腐蚀性质溶液的温度实验表明，不含有铬酸锂缓蚀剂的溴化锂溶液，对A3钢、紫铜和镍铜的腐蚀率都随温度的升高而增大；而对加有铬酸锂缓蚀剂的溴化锂溶液，则随着温度的升高，A3钢的腐蚀率略有降低。溴化锂溶液的腐蚀性质溶液的PH值实验表明，溴化锂溶液的PH值处于9.5~10.3的范围内，对金属材料的缓蚀较为有利。在氧的作用下,金属铁和铜在通常呈碱性的溴化锂溶液中被氧化,氧是促进铁和铜发生反应的主要因素.在溴化锂吸收式机组中,隔绝氧气是最根本的防腐措施.溴化锂溶液对金属材料腐蚀的几个因素:(1)溶液的质量分数在常压下,稀溶液中氧的溶解度比浓溶液的大,随着溴化锂质量分数的减小,腐蚀加剧(2)溶液的温度而当温度超过165OC的时候,无论是碳刚或紫铜,腐蚀率急剧增大(3)溶液的碱度溶液呈酸性时,对金属材料的腐蚀十分严重,故一般溶液呈碱性PH(9~10.5)腐蚀对机组性能的影响:(1)由于溶液对组成吸收式机组的两种主要金属材料铜和铁的腐蚀直接影响机组的使用寿命(2)腐蚀产生的氢气是机组运行中不凝性气体的主要来源(3)腐蚀形成的铁锈或铜锈等脱落后随溶液循环极易造成喷嘴或屏蔽泵过滤器的堵塞机组防腐吸收式制冷机组溴化锂溶液的结晶曲线溴化锂溶液浓度％温度℃溶液浓度/％结晶温度/℃溶液浓度/％结晶温度/℃55-27.963.036.955.5-21.663.538.856-14.964.040.656.5-8.364.542.357-2.564.8643.257.52.565.047.058.06.965.556.358.510.866.063.759.014.466.570.059.517.967.075.960.021.367.581.760.524.568.087.261.027.468.592.761.530.269.097.762.032.769.5102.462.534.870.0107.3结晶原因：1）冷却水低温：冷却水入口