【暖通新手必知·10期】全面了解溴化锂机组

溴化锂制冷机的工作原理

冷水发生原理

吸收式冷冻机是把水（H2O）作为制冷剂，[溴化锂]（LiBr）溶液作为吸收剂的冷温水发生装置。

对物体进行大量冷却一般利用蒸发潜热。注射的时候如果涂上[酒精]，其部位感觉凉爽是因为酒精蒸发时吸收了蒸发潜热，夏季在院子里泼水感觉凉爽也是因为水蒸发时从周围吸收了蒸发潜热。

把1kg（1L）的水从0℃加热到100℃需要100Kcal的热量称为显热。

如果把1kg（1L）100℃的水全部蒸发需要540Kcal的热量称为蒸发潜热。

如此能看出即使使用1kg的水，利用其潜热比利用显热需要更大的热量。

水在海平面-绝对压力760mmHg时蒸发温度为100℃；但气压变低时，就能在更低的温度下蒸发。

在白头山山顶上水约在89℃蒸发，做饭时夹生就是这个原因。

如果绝对压力为6mmHg-大气压相当于绝对压力760mmHg时水约在4℃蒸发。这时的蒸发潜热为每1kg约599kcal。

把上述状态的水做为制冷剂可以制造出7℃的冷水。

在内部压力达到为6mmHg的封闭容器内，制冷剂水在4℃蒸发，吸收容器铜管内通入冷媒水的热量，使冷媒体温度降低至7℃ ，达到空调用冷水的目的。

把这个容器叫做蒸发器。

但因蒸发了的冷剂蒸气使容器内的压力逐渐升高，使得制冷剂在4℃蒸发不了，蒸发器的铜管中通过的水的出口温度也将逐渐上升。

为了制造出7℃的冷水应该始终保证制冷剂在4℃蒸发，因此容器内的压力应该维持在6mmHg。

蒸发了的冷剂蒸汽应该排到蒸发器外面，以保证制冷过程继续进行。因此必须连接装有强吸收力物质的容器，来吸收蒸发了的冷剂蒸汽，保证容器内的压力为6mmHg。

LiBr溶液吸收性很强，溶液的浓度越高且温度越低其吸收性也越强。我们把溴化锂（LiBr）水溶液作为吸收剂来使用。在容器内吸收冷剂蒸汽。

此容器称为吸收器。

但是在4℃蒸发了的冷剂被吸收液吸收的时候，吸收液将放出吸收热，吸收液的温度将上升，吸收力将降低。

因此用冷却水进行冷却防止吸收力降低。此吸收热与制冷剂的蒸发潜热相当，既冷水的热量通过制冷剂的蒸发传到冷剂蒸汽中，冷剂蒸汽被吸收到吸收器中，其放出的热量又被冷却后传到冷却水中。

溴化锂浓溶液因为吸收了冷剂蒸汽而变成了稀溶液，从而失去吸收能力，如何使溴化锂稀溶液变回到浓溶液？

溴化锂稀溶液被溶液泵输送到发生器内，在外界热源的加热下，溴化锂稀溶液变为浓溶液。同时生成冷剂蒸汽。

因加热而生成的溴化锂浓溶液恢复了吸收能力，流回到吸收器继续吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽。

溴化锂浓溶液温度较高，而溴化锂稀溶液又需要加热，为了充分利用能源，我们在溴化锂浓溶液从发生器流回吸收器及溴化锂稀溶液从吸收器输送到发生器的过程中设置了热交换器，使二者进行热交换。

发生器当中产生的冷剂蒸汽达到饱和后，将使溴化锂稀溶液不能再蒸发，如何处理发生器内产生的冷剂蒸汽？

冷凝器的作用是：

通过冷凝器铜管内的冷却水降温，使来自发生器内的冷剂蒸汽冷凝为液态水。

液体状态的水流回到蒸发器继续蒸发吸热。使蒸发器内的冷剂水不断得到补充。

至此，一个完整的制冷循环得以完成。

冷却水从出口处进入冷却塔，在冷却塔风扇的作用下，将其中的热量散发到大气中，温度降为32℃，再从冷却水入口处进入制冷机。如此循环往复。

冷媒水从制冷机出来后，进入空调器（或风机盘管），将冷量送到所需制冷的位置。

溴化锂吸收式制冷机分类与结构

国内外溴化锂吸收式制冷机的发展

1： 我国溴化锂吸收式制冷机的发展：

a：1966-1982年，起步阶段。1966年多家单位联合研制了中国第一台蒸汽单效溴化锂吸收式冷水机组，全钢结构。

1982年，多家单位联合设计的我国第一台蒸汽双效机组通过鉴定。

C：1982-1990年，发展阶段，开发及生产发展较为缓慢。

d：1991-1998年，激烈竞争阶段。许多外资企业进入中国，溴化锂生产企业发展到一百多家，具有一定生产能力的

约有20家，市场销量从每年100多台上升为3500多台。

2： 国外溴化锂吸收式制冷机的发展：

世界上其他溴化锂吸收式制冷机的生产国家主要有韩国、日本、美国、俄罗斯等。

a：美国：生产厂家主要有开利、特灵、约克等。

1945年，世界第一台溴化锂制冷机在美国诞生。由于美国电费便宜，溴化锂制冷机技术和生产发展不快。

后来美国公司纷纷从日本引进技术。

b：日本：主要生产厂家有三洋电机、三菱重工、日立、荏原、川崎重工、田熊公司等。

日本的溴化锂吸收式制冷技术最初从美国引进，后又向美国输出。由于日本燃气价格低廉，加之又有政府的优惠政策，因此得以大力发展。目前日本每年的各种溴化锂制冷机的生产量稳定在6000台左右。

C：俄罗斯：俄罗斯的科学家在溴化锂制冷技术方面作了许多研究工作，但由于俄罗斯的气候条件，空调主要以采暖为主，因而没有得到发展。

d：韩国：韩国目前溴化锂制冷机的主要生产企业有：LG机械、世纪重工、大宇-开利等。

单效、双效、三效机的含义

1： 单效机组的含义

*驱动热源在机组发生器内被直接利用一次。制冷机只有一个发生器。（往往同时具有一个热交换器）

*通常为余热利用的蒸汽型和热水型冷水机组。如蒸汽压力较低的场合、生产或工艺过程中产生高温废水的场合。

某些工厂如热电厂、化工厂、钢铁厂在生产过程中产生一些高温废水，通常情况下，这些高温废水可以在冬季利用来采暖，但在夏季，可以利用热水型单效制冷机来制冷，进行废热回收，使能源得以充分利用。

2： 双效机组的含义

*驱动热源在机组的高压发生器被直接利用，并在低压发生器内被间接地第二次利用。通常为蒸汽压力较高的蒸汽型机组以及直燃型冷温水机组。制冷机具有两个发生器（再生器），通常称之为高压发生器和低压发生器。或称之为高温再生器和低温再生器。双效直燃型制冷机一般具有两个热交换器，称为高温热交换器和低温热交换器。

双效蒸汽型制冷机则具有三个热交换器，分别为：高温热交换器、低温热交换器、凝水换热器，其中的凝水换热器用来吸收从高压发生器排出的蒸汽凝水中的热量。

3： 三效机组的含义

驱动热源在机组内被直接和间接地3次利用。目前正在开发和实验阶段，尚未投放市场。

按驱动热源和溶液循环方式种类进行分类

按驱动热源种类进行分类：

1： 蒸汽型制冷机

* 以蒸汽的潜热（即蒸汽由气体状态转变为液体状态时放出的热量）为驱动热源。

* 根据工作蒸汽品位的高低，分为单效和双效两种类型。

单效制冷机的工作蒸汽压力为0.1MPa。（表压）

双效机组的工作蒸汽压力一般为0.4-0.8MPa(即4-8公斤/CM2）（表压）。

2： 直燃型制冷机

* 驱动热源为燃料的燃烧热。

* 根据所使用燃料的种类分为：燃油型、燃气型、燃油燃气两用型（即双燃料型）。

燃气型：液化气、城市煤气等。

燃油型：轻油、重油。

燃油燃气两用型：同一制冷机可以使用燃油、燃气两种燃料。

3： 热水型制冷机

* 驱动热源为热水的显热（即热水温度下降所放出的热量）。

* 热水型制冷机一般为单效机组，通常利用工业余热废热、地热和太阳能热水为热源。

热水温度范围通常为80-150℃。

按溶液循环方式进行分类：

1： 串联流程型机组

*吸收了冷剂蒸汽的稀溶液从吸收器依次流经低温热交换器、高温热交换器进行两次换热升温；然后依次进入高压发生器和低压发生器进行加热浓缩，最后浓溶液从低压发生器流向吸收器。

*我司的制冷机为串联流程。

2： 并联流程型机组

*吸收了冷剂蒸汽的稀溶液从吸收器溶液泵出口分为两部分，一部分流经低温热交换器进行热交换升温后进入低压发生器进行加热浓缩；另一部分流经高温热交换器经过热交换后进入高压发生器进行加热浓缩；分别从低压发生器和高压发生器流出的浓溶液经混合后进入吸收器。

3 ：串并联流程型机组

*吸收了冷剂蒸汽的稀溶液从吸收器溶液泵出口分为两部分，一部分流经低温热交换器进行热交换升温后进入低压发生器进行加热浓缩；另一部分流经高温热交换器经过热交换后进入高压发生器进行加热浓缩；从高压发生器流出的浓溶液先进入低压发生器和低压发生器的浓溶液混合后，从低压发生器流入吸收器。

各类机型的运转原理

1.单效溴化锂制冷机的运转原理（蒸汽单效型、热水型），同上工作原理。

2.热水型溴化锂制冷机的结构

3.双效溴化锂制冷机的运转原理（蒸汽双效）

1： 蒸汽双效溴化锂制冷机的运转原理(串联流程）

3.双效溴化锂制冷机的运转原理（蒸汽双效）

单效溴化锂制冷机与双效溴化锂制冷机在结构上的区别为：

（1）发生器有两个——低压发生器和高压发生器。高压发生器利用外界热源蒸汽直接加热溴化锂稀溶液；低压发生器利用从高压发生器而来的冷剂蒸汽再次加热从高压发生器流入的溴化锂溶液。使溴化锂溶液被再一次浓缩。

（2）热交换器有两个——低温热交换器和高温热交换器。从吸收器经溶液泵输出的溴化锂稀溶液在送往高压发生器的过程中，在低温热交换器中被从低压发生器而来的溴化锂浓溶液加热一次，在高温热交换器中被从高压发生器流出的溴化锂中间浓溶液再次加热，然后流入高压发生器。

（3）凝水换热器（在图中被省略）：利用从高压发生器中流出的蒸汽凝水对溴化锂溶液进行加热，充分利用能源。详见下图。

蒸汽双效溴化锂制冷机的运转流程图(串联流程）

* 直燃双效溴化锂制冷机的制冷运转流程图(串联流程）

* 直燃双效溴化锂制冷机的采暖运转流程图

4.双效溴化锂制冷机的结构（蒸汽双效 ）

* 蒸汽双效溴化锂制冷机的结构组成

* 直燃双效溴化锂制冷机的结构组成

溴化锂吸收溶液的性质

1：物理性质

(1)分子式：LiBr，分子量：86.844 密度：3464Kg/M3 熔点：549℃ 沸点：1265℃。

(2)其性质和食盐（NaCl）大体类似,是一种稳定的物质，在大气中不变质、不挥发、不分解、极易溶解于水。在一定的温度下，溴化锂在水中的溶解度约为氯化钠的三倍。

(3)常温下是无色粒状晶体，无毒、无臭、有咸苦味。

2：结晶问题

a：溴化锂溶液的结晶问题及结晶温度图

溴化锂在水中的溶解度:溴化锂极易溶解入水，20 ℃时食盐的溶解度只有约40克，而溴化锂的溶解度约为120克。

一定温度的溴化锂饱和水溶液，温度下降时由于溴化锂在水中的溶解度降低，溶液中就会有溴化锂水合物晶体析出，形成结晶现象。请看下图：

溴化锂水溶液的结晶温度曲线

当溶液质量分数为60%时，如果此时溶液温度低于所对应的纵坐标温度数值时，溶液就会出现结晶现象。

b：结晶的危害

作为溴化锂吸收式制冷机的工质，溴化锂溶液应当始终处于液体状态，无论时运行或停机期间，都必须防止溶液结晶。溴化锂制冷机最容易发生结晶的部位是低温热交换器浓溶液出口处。其他部位也有可能发生结晶问题。一旦发生结晶，溴化锂制冷机就不可能正常运转，使制冷量下降，甚至导致停机。此时必须进行熔晶操作。

c：结晶问题的预防措施

溴化锂制冷机的微电脑通过设置在制冷机各个测点的温度传感器所反馈的相关温度信息进行综合计算，

可以从而可以判断当前的溶液浓度，当所检测到的溶液浓度大于或者等于我们设定溶液浓度的时候，微电脑就会迅速控制燃烧机减少燃烧量或控制蒸汽机的蒸汽调节阀减少蒸汽的输入量，使溴化锂溶液的温度降低，避免结晶问题的出现。

d：结晶故障的排除

溴化锂制冷机几乎不会出现结晶问题。但为了防患未然，制冷机有一套完整的熔晶程序。当用户的操作人员进行技术培训时，我们将进行详细的讲解；使得万一出现结晶故障，也能从容处理。

腐蚀性及缓蚀剂

1 溴化锂溶液对金属产生腐蚀的原因： 请看以下化学反应过程：

2、影响溴化锂溶液对金属腐蚀的因素

1）有氧气存在：隔绝空气是最好的防腐措施。

2）溶液的温度：试验表明，当溶液温度超过165度时，溶液对紫铜管的腐蚀急剧增大。因此，制冷机在高温热交换器，蒸汽机的高压发生器等采用的铜镍合金管，可以有效的抵抗高温下溴化锂溶液对铜管的腐蚀，延长制冷机的使用寿命。

3）溶液的酸碱度：PH 值在9.0-10.5范围内时，对金属的腐蚀率最小。

3、缓蚀剂

1）缓蚀剂之所以能有效的抑制腐蚀的发生，是因为这些缓蚀剂与金属通过化学反应，在金属表面形成了一层紧密保护膜（主要成分是 Fe3O4），使溶液与深层金属隔离，从而达到防腐效果。

2）目前常用的缓蚀剂为：铬酸锂 Li2CrO4 和 钼酸锂 Li2MoO4 ，通常情况下，我公司采用铬酸锂 Li2CrO4 ，也可以根据用户要求选用钼酸锂。

3）从下图可以看出，试验表明铬酸盐具有更好的缓蚀效果。

注：试验面积25c㎡,溶液量500ml

4）关于铬酸锂的致癌性，是某些公司的夸大宣传。

5）使用钼酸锂做缓蚀剂时，在生成氧化膜的过程中所放出的氢气量是铬酸锂时的三倍，需要更大量的抽出机内的不凝性气体。

真空度和腐蚀

定期检查真空度

1、阀1、2、3关闭，阀4开。

2、打开阀1，然后关闭，检查真空度是否超过4mmHg。

3、按操作手顺书抽真空。

只有有氧气、溴化锂液和金属同时存在时，才会发生腐蚀并产生H2。所以杜绝错误抽空作业。

溴化锂制冷机的配套设备

1：屏蔽泵（溶液泵、冷剂泵）

屏蔽泵在机组中起着输送液体的作用。输送介质为冷剂水的屏蔽泵成为冷剂泵。输送介质为溶液的屏蔽泵称为溶液泵。屏蔽泵是机组中重要的运动设备。机组运转的可靠性直接取决于屏蔽泵的正常工作。因此，屏蔽泵的设计、选型、和维护相当重要。

2：真空泵

真空泵是用来对密封容器抽除气体获得真空的基本设备。

真空泵在机组的制造、调试、检修和保养过程中起着重要作用。

3：真空阀门

溴化锂吸收式制冷机采用的真空阀，主要有真空隔膜阀、真空管道阀、真空直角阀等。

4： 真空测量仪表——主要有U形管绝对压力计、旋转式麦氏真空计等（见图示）。

5：燃烧机：燃烧机是直燃式溴化锂机组中的重要配套设备。根据燃料种类，可以分为：

1、燃油型（轻油、重油）燃烧机

2、燃气型（天然气、城市煤气等）

3、燃油燃气两用型（天然气和轻油、城市煤气和轻油等）。

外界条件变化对机组性能的影响

1：冷水冷却水进出口温度

A：冷水出口温度每升高1℃，制冷量约提高3-5%，而且蒸汽耗量基本没有变化。

冷水出口温度每降低1℃，制冷量约降低7-9%，而且蒸汽耗量基本没有变化。

制冷机最低冷水出口温度为 5℃。

B：冷却水进口温度每升高1℃，制冷量约降低5-8%，而且蒸汽耗量基本没有变化。

冷却水出口温度每降低1℃，制冷量约上升3-5%，而且蒸汽耗量基本没有变化。

制冷机最低冷却水进口温度在 19-34℃的范围内，制冷机均可稳定运转。

2：冷水冷却水量

A：冷却水量减少10%，制冷量约下降3%，反之，制冷量约上升2%。

我公司制冷机冷却水量的允许波动范围80-120%。

B：冷水量减少时，会使冷水进出口温差增大，制冷量无大的变化。

制冷机冷水量的允许波动范围80-120%。

3：热源温度

对于蒸汽型双效机组，加热蒸汽压力变动0.1MPa时，制冷量相应变化9-11%。

对于热水型机组，热水温度每降低5℃时，制冷量约下降10-15%。

其他影响机组性能的因素

1：污垢系数

* 污垢系数用来度量传热管内壁的污垢对制冷量的影响。随着污垢的增加，污垢系数增大，制冷量随之下降。

制冷机出厂时的污垢系数为：0.043 m2k/kw,样本中的制冷量是指水侧污垢系数为0.086 m2k/kw 时的数值。

* 举例来说：如果冷却水侧传热管内壁有0.6 mm的污垢，此时污垢系数约为0.4 m2k/kw ，会使制冷量下降23%，冷水出口温度上升2℃，燃料消耗约增加约23%，运行效率大为降低。因此应注意水质管理。

2：不凝性气体

* 外部漏入的空气，内部腐蚀产生的氢气，因为它们既不能被冷凝，也不能被吸收，因此称为不凝性气体。

* 氧气的存在，将会迅速加重溴化锂溶液对机组的腐蚀，会使溶液产生杂质失去吸收能力，此时溶液只能再生或更换。而氮气和氢气的存在，则会导致溶液吸收能力下降，制冷量大副降低。

试验表明：如果在制冷量为200万大卡的溴化锂制冷机中充入30g的氮气后，制冷量则降低为100万大卡，只有原制冷量的一半。

* 因此保持机组的真空度是保证机组性能的基本条件。

3：溶液循环量

* 如果外界制冷负荷减小，机组制冷量降低的时候，需要降低溶液的循环量，以获得最佳的运行效果。

4：表面活性剂

* 填加表面活性剂的目的是提高热交换设备的热交换效果。一般在机组中填加的表面活性剂是辛醇。

在常压下辛醇是一种无色有刺激性气味的气体。实验表明，填加辛醇后，制冷量约提高约10%。

制冷机部分负荷时的性能

制冷机部分负荷时制冷量与燃料耗量的关系

当制冷机部分负荷时，机组的运行效率比满负荷时要高，因此从上图中可以看出，当制冷机的制冷量为80%时，此时的燃料消耗只有满负荷时的70%。

溴化锂制冷机安全保护系统及主要安全保护元件

溴化锂制冷机安全保护系统的主要功能：

在系统出现异常工作状态时，能够及时预报、警告，并能视情形恶化的程度，采取相应的保护措施，防止事故的发生。安全保护系统是溴化锂制冷机自动化控制系统的重要组成部分。

制冷机在运行的过程中发生重故障时（如冷水断水），制冷机的自动控制系统将检测到这一故障，然后控制制冷机按事先设定的程序进行自动停机运转，并向操作者发出警报，保护制冷机不致被破坏。

当制冷机在运行的过程中发生轻度故障时（如冷水低温等），制冷机的自动保护装置将检测到这一故障，然后由自动控制系统控制制冷机按事先设定的纠正程序进行运行，使故障状态迅速消除，然后自动转入正常运行状态。

* 主要安全保护元件：（见下图）

1：温度传感器—— 用于测量温度

2：压力传感器—— 用于测量压力

3：流量控制器—— 流量控制

1、制冷量、制热量的调节

制冷机在运行时，每年只有很短的一段时间需要制冷机100%负荷运转（大约7-10天），在其余的时间里，随着气温的交替上升和下降，空调系统所需要的制冷负荷需要随时变化，此时需要进行能量系统的调节，保证机组运行的经济性和稳定性。制冷机制冷量和制热量能够在10-100%间进行无级调节，因此用户全年的平均燃料消耗往往只有样本中所列数值的60-70%。

2、直燃机组制冷量（燃气耗量）的调节

制冷机在运行时，每年只有很短的一段时间需要制冷机100%负荷运转（大约7-10天），在其余的时间里，随着气温的交替上升和下降，空调系统所需要的制冷负荷需要随时变化，此时需要进行能量系统的调节，保证机组运行的经济性和稳定性。LG制冷机制冷量和制热量能够在20-100%间进行无级调节，因此用户全年的平均燃料消耗往往只有样本中所列数值的60-70%。

请参照下图：微电脑根据冷/热水进出口温度的测量数值进行综合计算，从而判断用户当前所需要的实际制冷负荷；然后由微电脑发信号给调节电动机，同时调节燃料和空气流量的调节阀门，对制冷机的燃气（油）耗量进行控制，进行与制冷量相应的燃烧。

3：溴化锂制冷机能量调节系统

蒸汽型、热水型制冷机冷量的调节：

蒸汽型、热水型制冷机冷量的调节同样是通过调节热源的供热量来实现的。其控制原理参照下图：

微电脑根据冷水进出口温度的测量数值进行综合计算，从而判断用户当前所需要的实际制冷负荷；然后由微电脑发信号给调节器，调节蒸汽或热水的供应量。从而达到控制冷量的目的。

溶液循环量的变频调节：

我们知道，电机的转速与电源的频率有关，正常情况下，交流电的频率为50HZ，如果能够改变加载到屏蔽泵上的电源的频率发生变动，屏蔽泵的转速自然就会随之变动，从而改变溶液的循环量。

我们的控制系统中设有变频器，微电脑根据制冷机当前的运转状态进行综合计算，从而判断制冷机当前所需要的实际溶液循环量；然后由微电脑发信号给变频器，调节电源频率，改变制冷机溶液泵的转速，从而达到控制溶液循环量的目的。

溴化锂制冷机的保温和保冷简介

1、溴化锂制冷机如果采取保温、保冷措施对制冷机的使用效果影响并不是很大，大约仅可节约约3%的燃料消耗。

* 保温、保冷的目的如下：

1. 防止放热（入热）损失

— 不实施保温保冷措施，热损失占冷冻能力的 3~5 %。

— 实施保温保冷措施后热损失大约占 0.5%。

2. 人体接触时防止烫伤。

3. 从热影响和结露方面保护机组本体和附属设施。

4. 高温部接触易燃性物体时防止火灾 。

5. 有消音效果 。

保温 保冷使用耐燃性材料，如玻璃纤维、石棉、耐燃橡胶等。为了便于维护设备，重要部分使用容易拆开的构造。

保温和保冷一般由用户自己负责。

* 保温部位及保温厚度请参照样本有关保温保冷的部分。

* 直燃机的烟道是否保温对制冷效果没有影响，但从防止烫伤及防火的角度，应当考虑保温。

溴化锂制冷机的维护保养简介

1、保养要求

溴化锂制冷机组性能的好坏、寿命的长短，与制冷机组的维护保养密切相关，因此用户必须高度重视溴化锂制冷机的维护和保养工作。

2、短期停机保养

停机时间在2周以内的停机称为短期停机。

在此时间内的机组保养工作称为短期停机保养。

1）将机组内的溶液充分稀释，保证在当地的最低的环境温度下不发生结晶。如有必要，可以将冷剂水全部旁通到吸收器。

2）注意保持机组内部的真空度。

3）注意进行机组的气密性检查。

4）停机期间，如环境温度可能低于0度，应放掉机组内的所有积水。

5）任何检修过程都应避免机组内部接触空气的时间过长。

3、长期停机保养

停机时间在2周以内的停机称为短期停机。

在此时间内的机组保养工作称为短期停机保养。