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浅析双效吸收式溴化锂制冷机的开发与设计

时间:2018-01-16 10:27来源:未知 作者:admin 点击:
[摘 要]本文针对双效吸收式溴化锂制冷机在实际开发中所存在的一些限制因素,制定了总体的解决方案与路径。提出了一种双效溴化锂制冷循环模式,分别从控制实现、溶液循环及流程结构等方面,对其进行总体设计论证,最终证实了此模式在工程设计上的可行性。 [关

  [摘 要]本文针对双效吸收式溴化锂制冷机在实际开发中所存在的一些限制因素,制定了总体的解决方案与路径。提出了一种双效溴化锂制冷循环模式,分别从控制实现、溶液循环及流程结构等方面,对其进行总体设计论证,最终证实了此模式在工程设计上的可行性。 

  [关键词]双效吸收式溴化锂制冷机;开发;设计
中图分类号:X706 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)03-0016-01
一般情况下,双效吸收式溴化锂制冷机COP值大于1.5,此值较普通电驱动压缩式冷水机组,要高出许多,此外,溴化锂制冷机组还具有多种优点,如机组寿命长、单机制冷量大、制冷剂环保、制冷量调节幅度大及噪声小等。当前,双效溴化锂制冷机并未得到广泛推广,究其原因,主要如下几点:(1)在处于高温状态时,溴化锂溶液对普通金属有很强的腐蚀性,此时若采用传统的缓蚀剂,效果不佳。(2)高温下,辛醇(表面活性剂)容易分解。(3)双效溴化锂制冷机内置的高压发生器的压力较大气压,要明显偏高。国家法律规定:禁止有腐蚀可能性的锅炉高压运行。上述3条中,最后一条是对双效三效溴化锂制冷机广泛应用造成制约的主要因素。只有将前两条问题解决掉,并生产出运行可靠、稳定且安全的双效溴化锂制冷机高压发生器,国家才允许其推广。本文针对直燃型双效溴化锂制冷机的表面活性剂分解、高温腐蚀,制定具体的解决思路。
1.解决方案
1.1选用水管式高压发生器
选用水管式高压发生器是符合实际需要的。首先,相比烟管式发生器,高压发生器金属与溶液的接触面积大幅减小,因而能够使腐蚀量大幅减少;其次,在溶液走管内,能够增大发生器承压能力,因而达到延长锅筒、传热管使用寿命的目的;最后,选用水管式高压发生器之后,针对溶液进出管路、锅筒等并没有直接参与换热的部件,在制作方式上,可选用套管式。比如锅筒,于盛装溶液壳体外,制作一层密封性能好的碳钢外壳,且把制冷剂蒸气输送至碳钢外壳内。因内壳处在制冷剂蒸气当中,承受的压力比较小,即使有腐蚀情况,也不会出现溶液泄漏,更不会因承压能力降低而造成破裂、爆炸。针对承压的外壳体而言,因其与制冷剂蒸气直接接触,而不与溶液接触,因而不会有腐蚀危险。此外,若内壳体发生腐蚀且出现泄漏情况,泄漏的溶液于外壳体内,同样易被探测,从而方便停机维护,也便于腐蚀部件的及时更换,确保机组运行安全。
1.2辛醇分解的解决
针对双效溴化锂制冷机组而言,将适量辛醇加入,机组制冷效果提升幅度为10%~15%。因此,若生产的机组具有相同的制冷能力,将辛醇加入后,材料成本可以降低8%~12%。要想制造出更具竞争力的产品,此比例乃是不可忽视的。但是,虽然溶液中辛醇的溶解度小于0.3%,但辛醇的分解消耗却需要较大费用投入,况且辛醇分解之后所产生的不凝性气体与杂质同样需要处理。在高温状态下,辛醇才会分解,即只有在双效溴化锂制冷机的高压发生器及溶液进出高温溶液换热器时,才会被分解。若把双效溴化锂制冷机的溶液循环加以调整,使之呈两部分,即低温部与高温部,且于高温部溶液中,不加入辛醇或减少,而在低温部溶液中,充入普通溴化锂制冷机所需量的辛醇,那么不仅能够预防辛醇高温下分解,而且还能使低温部效果增强。
2.双效溴化锂制冷机设计
2.1流程结构
相比普通的蒸汽型溴化锂制冷循环,双效溴化锂制冷循环基于此,还增加了高温部溶液循环,另外,还将吸收器分成了两部分,即高温与低温。而其中把锅炉也分成两部分的做法,主要是因为烟气离开高压发生器时,有着比较高的温度,通常为240℃,为了将其余热充分利用,而增加了中压发生器。因为与中压发生器間无溶液泵增压,两者间溶液需经高、低位置势差来实现流动。为此尽量减少耐腐蚀贵重材料的需量,把高温部换热器进行了分割,使之成为高、低温部分。因高温部仅为锅炉A,因此,锅炉B不需要套管形式设计。
2.2溶液循环与制冷能力效果
设定高、低温溶液的进、出吸收器具有一致的参数,而且将炉附带中压发生器作用忽略不计,高、低温溶液循环量比值2:3。因压力越高,水蒸气便会具有越小的凝结潜热,因此,当高压发生器具有越高的压力时,高、低温溶液便具有越大的循环量比。因吸收过程为辛醇的增效作用的体现形式,也就是说,设定高温溶液内未加入辛醇,并且高、低温溶液的循环量比值为2:3,那么机组的制冷能力与不添加辛醇时相比,提升幅度达5.8%~8.8%。但现实上,因同用一个蒸发器因此,在高温部吸收器中,存在有辛醇蒸气,而气态的辛醇相比液态辛醇,对溴化锂溶液吸收过程的强化作用并不明显,因此,若考虑吸收器内辛醇蒸气的增效作用,机组制冷能力还会得到进一步提升。另外,因高、低温溶液循环时独立进行的,所以,将高温循环溶液平均浓度适当性增加,对于吸收能力有提升作用,由此可知,通过采取适当措施,在不添加辛醇的情况,能够使机组的制冷能力提升10%,是有可能的。
2.3运行控制
为使机组始终处于最佳运行状态,对于溴化锂制冷机组而言,需实时依据冷负荷,对自身溶液循环加以调整。依据高温部、低温部不同的溶液循环响应方式,选择双效溴化锂制冷循环控制方式,即并联与串联。针对串联式控制来讲,实际就是把高温部、低温部溶液循环进行联动控制。过程:于燃烧机燃气调节阀上,反映冷水出口温度信号,然后结合高压发生器的温度,对高温部溶液泵变频器相应输出频率进行调整,再对高温部溶液循环量加以调整;此时高温部溶液循环量所出现的变化,会在中压发生器温度上一并反映。至此,通过对低温部溶液泵变频器输出频率进行调整,能够达到调整低温部溶液循环的目的。针对并联式控制来讲,实际就是同步控制高温部与低温部溶液循环。过程:燃烧机燃气调节阀上反映冷水出口温度信号,然后依据高压发生器的具体温度,对高、低温部溶液泵变频器输出频率同时进行调整,以此来对机组的溶液循环量进行调整。通过上述分析可知,串联式控制相比并联式,复杂且有延迟,而并联式控制尽管相对简单,但需要将高、低温部溶液循环量的比值固定。但实际上,伴随各个发生器压力、温度的改变,低温部、高温部溶液循环量比值也会发生变化,因此,并联式控制容易出现较大偏差。但不管采用何种控制方式,均需确保机组稳定运行,且易实现。
3.结语
综上,把溶液循环以高、低温划分的方式的双效溴化锂制冷循环,不管是在运行控制上,还是在流程结构上,均可实现。另外,高压发生器经套管式锅筒,运行更为安全,这为机组工程可靠、稳定、安全运行提供重要支撑。因此,随着科学技术的日益发展,双效溴化锂制冷机经改进与创新,会有更为强大的综合竞争力。
参考文献
[1]邵莉,王美霞. 双效溴化锂吸收式制冷机热工参数控制的计算机仿真[J].制冷, 2001, 20(3):39-42.
[2]达拉. 溴化锂吸收式制冷机优化设计及AutoCAD二次开发软件研发[D].大连理工大学, 2006.
[3]汤国水, 穆丹. CHNN型神经网络在双效溴化锂吸收式制冷机的参数优化设计中的应用[J]. 制冷与空调:四川, 2007, 21(2):35-37.
作者简介
周诚,1988年6月,男,汉族,安徽省巢湖市无为县,国企技术员,助理工程师,本科,化工机械类。
 
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