吸收式制冷循环及制冷工质研究进展(Ⅱ)——新型吸收式制冷工质系

　　1　引言

　　目前已投入使用的吸收式制冷系统有两类,即水/溴化锂吸收式制冷系统和氨/水吸收式制冷系统。在我国主要使用前一种吸收式制冷系统,作为中央空调或产生工艺用冷。但是这两种吸收式制冷系统都有其固有的缺点。以水为制冷剂的水/溴化锂吸收式制冷系统,制冷温度不能低于5℃,使其使用范围受到限制。而且因溴化锂结晶线的存在,也使得水/溴化锂吸收式制冷机组难以小型化、风冷化,难以作为单个家庭用户使用;而以氨作为制冷剂的氨/水吸收式制冷系统,尽管其制冷温度的范围很大(+10℃～50℃),但因氨有毒性和易燃易爆性,使其使用场合受到极大的限制,而在我国难以推广使用。

　　为了吸取现有两种吸收式制冷系统之长处,克服其缺点,关键就在于新型吸收式制冷工质的研究与开发。目前发达国家的有关部门对此课题已进行了充分而深入的研究,某些新型吸收式制冷工质已接近达到实用化的程度。

　　2　新型吸收式制冷工质对概述

　　目前国际上主要研究与开发的新型吸收式制冷工质如表1所示,其中制冷剂的主要物性参数如表2所示。研究与开发的新型吸收式制冷工质基本上按现有的两种吸收式制冷工质展开。但为了避免使用氨制冷剂,也开发了可以取代氨制冷剂的其它新型制冷剂,如甲胺(CH3NH2)、甲醇(CH3OH)、三氟乙醇(TFE)、六氟异丙醇(HFIP)及其氟里昂类(R22、R123a)等。

　　对于水/溴化锂吸收制冷工质的性能研究集中在改进其特性,主要在如下几个方面:(1)提高溴化锂的溶解度,在较高浓度、较低温度和较低压力的条件下,避免溴化锂结晶的析出,以便采用风冷;(2)在提高溴化锂溶解度的同时,进一步提高溴化锂吸收式制冷循环的性能系数;(3)减轻溴化锂溶液对金属材料的腐蚀作用;(4)采用辅助制冷剂,进一步提高吸收式制冷循环的性能系数;(5)采用表面活性剂,减小吸收界面的传质阻力,改善吸收过程,减小吸收面积;尤其是在采用辅助制冷剂情况下,提高气液两相界面的传质系数至关重要。其中(1)、(2)两项目标是为水/溴化锂吸收式制冷机组的小型化、风冷化而研究开发的新型多元工质系。从表1中可以看到,吸收剂仍然以溴化锂为主,只是添加了其它既不影响吸收过程又能使溴化锂溶解度增加的各种物质。

　　3　水/溴化锂+其它物质的多元工质系

　　水/溴化锂吸收式制冷工质对,尽管有其优良的工作特性,但也存在着许多问题。如:(1)受溴化锂结晶线的限制,难于实现空冷化;(2)溴化锂溶液在较高的温度下(>180℃)对金属的腐蚀性激增,尽管有较高的热源温度也难于实现超过二效以上的蒸发,这就限制了溴化锂制冷循环COP的进一步提高;(3)溴化锂溶液表面张力较大,在降膜吸收过程中液膜较厚,传热、传质系数小,使吸收器的面积偏大,难以实现小型化。