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溴化锂溶液中添加活性炭颗粒对制冷机运行的影响

作者:    发布于:2018-4-25 16:50:45    文字:【】【】【

当溴化锂 吸收式制冷系统以余热、废热、排热  大气没有 污 染 。因此 ,溴 化锂 吸收式 制 冷技术在 等低品位废热为驱动能源 时 ,其具有非 常显 著的节  近年来 受 到广 泛 的重 视 。 自 20世 纪 80年 代 以 来 ,中国溴化锂吸收式制冷 技术发 展迅 速 ,产量 已 经居于世 界前 列 。 溴化锂吸收式制冷机行业是中国制冷 、空 调领域中少有的拥有全部核心技 术的一个行业 。
     单纯溴化锂水溶液的传热 (0.5—2.5 kW/(m · K))和传质系数较低 ,因此溴化锂吸收式制冷机组 内 部换热器所需换热面积很大  ,这导致 了溴化锂吸 收式制冷系统的体积较压缩式制冷机大。因此 ,强化 吸收剂的传热传质 ,减少必要的传热面积是溴化锂吸 收式制冷系统小型化的关键 ,是近年来溴化锂吸收式 制冷研究领域的热点问题  。 
目前 ,国内外强化吸收式制冷机组传热传质的手 段主要 有采用 强化传热管 和添加 界面活性 剂。此研究表明在溴化锂溶液中添加适量纳 米颗粒形成 的纳米颗粒悬浮液的传热传质系数较单 纯溴化锂水溶液有明显提高 ,但是 ,纳米颗粒成本较 高,不适合大规模工业化生产。 日本名古屋大学板谷 义纪教授研究发现在溴化锂水溶液 中添加微米级 的 活性炭 、沸石等吸着剂颗粒形成的悬浮液的传热传质效果亦较溴化锂水溶液有明显的改善  。吸着剂颗 粒属于微米级材料 ,制造成本远较纳米颗粒的低。 日 本 M会社已经开发 出小型化的吸着式热泵制冷机。 因此 ,基于活性炭、沸石等 吸着剂颗粒的悬浮液作为 吸收剂是强化吸收式制冷机组传热传质 的一个新途 径 。 
溴化锂制冷机维修
通过实验方法 ,分析研究了活性炭颗粒的添 加对制冷机 出力的影响。
2 实验装置及实验条件
2.1  活性炭/溴化锂 悬浮液传热传质实验装置 实验台主要 由上部容器、再生器 (换热表 面做亲 水处理 )、下部容器 、冷凝器、冷凝水容器 、加热器 、真 空泵 、冷却器、数据采集系统等几 部分组成。装置简 图如图 1所示。溴化锂溶液 中添加活性炭形成 的白 色悬浮液如图2所示 。从再生器 中出来 的水蒸汽经 冷凝器冷却成水之后进入冷凝水 容器 ,再进入蒸发器 。


2.2  实验条件 
实验用活性炭颗粒的粒径为微米级,算术平均粒 差为 7.2274 m。变动系数为 37.633 9,算术标准偏差为 2.72  m。溴化锂 浓度为 0.7 kg—LiBr/kg-Solution。


3 实验 结 果及分 析 
3.1  吸收 剂的 粘度 随活 性炭加 入 量 的 变化 溴化锂溶液中添加活性炭颗粒之后 ,其粘度必然 会发生变化 ,从而对溶液 的流动及传热 产生影 响,因 此本文对 50℃条件下 ,浓度 59.17%,添加 了不同量 活性炭 的溴化锂溶液 的粘度进行 了测量 。图 4反 映 了不同活性炭浓度条件下悬浮液的粘度 。由图 4中 可 以看出,随着活性炭浓度 的增加 ,悬浮液 的粘度亦 随之增加 ,并且 ,粘度变化与活性炭浓度变化呈近似 线性关系。因此 ,随着 活性炭浓度 的增大 ,换热面流动的速度也呈下 降趋势。如果活性炭的添 加量合适 ,可控制吸收液在换热表面的流动速度 ,这在一定程度上有利于吸收剂充分吸收蒸气 。


3.2  制 冷机 出力随透 湿 系数 的 变化 
   为研究透湿系数对制冷机出力的影响 ,此处实验 测量 了 2.0—4.0 kg/(m ·s·Pa)透 湿系数条件下 的活性炭/溴化锂悬浮液吸收式制冷机的出力 。实验 条件为 :蒸发器温度为 280 K,冷凝器温度为 290 K,吸附平衡参数为 2,换热 面积为 1.0 m ,传热 系数为 400 w/(m ·K)。测 量结果如 图 5所 示。另外 ,为 了与纯溴化锂溶液条件下的情况作 比较 ,也对纯溴化 锂溶液条件下的制冷机出力进行了测量 ,并将结果一 并列于图 5中。从图 5中可以看 出,随着透湿系数 的 图 6 不 同吸附平衡常数条件下的制冷机出力 增大 ,不管溴化锂溶液中是 否含有活性炭颗粒 ,制冷 机的出力都会呈线性增加 。并且 ,活性 炭/溴化锂悬 浮液制冷机的出力 比溴化锂吸收式制冷 机的出力高 0.32— 0.46 kW 。 


3.3  制冷机 出力 随吸 附平衡 系数 的 变化

     换热面积对制冷机出力有非常显著的影响 ,因此 制冷机的出力作为吸收式制冷机的重要指标 ,可 以反映吸收剂的品质及性能。因此 ,本文对冷却水入 口温度 290 K,蒸发器温度 280 K,活性炭浓度为 0.2 kg.AC/kg—Solution,溶液流量为 0.01 kg/s,溴化锂浓


度为 0.7 kg.LiBr/kg—Solution,传热面积 为 1.0 m 实 验条件下 ,吸附平衡常数在 0—1.5范围 内的制冷机 进行了测量 ,研究分析活性炭/溴 化锂悬浮液吸 收式制冷机 出力 与吸附平衡常数之 间的关系。图 6 反映了不同吸附平衡常数条件下 的制冷机 出力。由 图 6中可以看出,随着吸附平衡常数 的增加 ,制冷机 由 7.86 kW 上升到 8.25 kW,相应的 ,制冷机 出 力 比值由 1上升到 1.05,制冷机出力有较为 明显的 增加。通过提高吸收剂 的吸附平衡常数可以改善吸 收剂的蒸气吸收量 ,提高制冷的出力。


 3.4  制 冷机 出力随换 热 面积 的 变化 
     换热面积对制冷机出力有非常显著的影响 ,因此,可  对 1.0—2.0 m 换热面积条件下的制冷机 出力进行了实验测量 。实验条件 为:冷凝器温度 290 K,蒸 发器温度 280 K,吸附平衡 常数为 2,溶 液流量为 0.01 透湿系数为 2.0 kg/(m ·S·Pa),溴化锂浓度为 0.2 kg—LiBr/kg—Solution,传热面积为 1.0 m 。为  便于比较 ,也对纯溴化锂溶液条件下的制冷机出力进行 了测量。图 7反 映了不 同换热面积条件下溴化锂 溶液中含活性炭和不含活性炭两种情况下的制冷机 出力。由图7中可以看 出,随着换热面积的增加 ,制 冷机出力由7.86 kW 上升到 14 kW,制冷机出力有较 为 明显的增加。活性炭/溴化锂悬浮液吸收式制冷机 的出力 比纯 溴 化 锂 吸 收 制 冷 机 的 出力 高 0.46— 2 kW。


在溴化锂溶液 中添加活性炭 吸着 剂颗粒对溴化锂吸收式制冷机出力 的影 响。通过上述表明: 
(1)在 0—0.14 kg—AC/kg-Solution活性炭浓度范 围内,活性炭/溴化锂水溶液悬浮液 的粘度与活性 的 浓度呈线性增加关系 ;
(2)在 2.0—4.0 kg/(m ·s·Pa)范围内,活性 炭/溴化锂悬浮液吸收式制冷机 的出力随透湿系数呈 线 性 增 长 ,比纯 溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 的 出 力 高 0.32— 0.46kW : 
(3)在 0—1.5吸附平衡常数范围内,活性炭/溴化锂悬浮液吸收式制冷机 的出力与吸附平衡常数值增加呈线性增长关系。
(4)活性炭/溴化锂悬浮液吸收式制冷机 的出力与换热面积呈线性增长关系,并且比纯溴化锂吸收式 制冷机的出力高 0.46—2 kW; 
(5)添加适量微米级活性炭颗粒 可以有效改善 溴化锂溶液的传热传质性能。