利用溴化锂实现吸收式制冷循环

在溴化锂吸收式冷水机组中可以制取7～15℃的冷水，供冷却工艺或空气调节过程使用。作为制冷剂的水（以下称冷剂水）的蒸发压力，必须保持在0.87～2.07kPa。因此，在溴化锂吸收式冷水机组中，冷剂水在低压下蒸发制冷，通过溶液的质量分数在吸收和发生过程中的变化，来实现冷剂水的制冷循环。

溴化锂吸收式制冷循环如图13-1b所示。在吸收器5中，溴化锂浓溶液吸收来自蒸发器4的水蒸气（以下称冷剂蒸汽），被稀释成为稀溶液。溶液泵6将稀溶液从吸收器提升到发生器8中，溶液的压力从蒸发压力相应地提高到冷凝压力。在发生器中，稀溶液被加热浓缩成为浓溶液。这时，释放出来的冷剂蒸汽进入冷凝器2，而浓溶液则流回吸收器。来自发生器的冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成冷剂水。冷剂水经过节流阀3降压后，进入蒸发器制冷，产生冷剂蒸汽。冷剂蒸汽进入吸收器5，再被浓溶液吸收。这样完成了吸收式制冷循环。可见，溴化锂溶液的吸收过程相当于制冷压缩机的吸气过程；溶液的提升和发生过程，相当于制冷压缩机的压缩过程。因此，吸收-发生过程是吸收式制冷循环的特征过程，它也被称为热压缩过程。

图13-1 压缩式与吸收式制冷循环

a）压缩式 b）吸收式

1—压缩机 2—冷凝器 3—节流阀 4—蒸发器 5—吸收器 6—溶液泵 7—溶液换热器 8—发生器

1.溴化锂吸收式制冷循环的性能参数

溴化锂吸收式制冷循环的两项主要性能参数是热力系数和单位能耗。

（1）溴化锂吸收式制冷循环的热力系数 如图13-1b所示的溴化锂吸收式冷水机组中，蒸发器从冷水降温获得的热量，即蒸发器的制冷量为Q_e；发生器从驱动热源获得的热量，即发生器的热负荷为Q_g；吸收器向环境介质放出的吸收热，即吸收器的热负荷为Q_a；冷凝器向环境介质放出的冷凝热，即冷凝器的热负荷为Q_c。对于理想的吸收式制冷循环，忽略热损失和屏蔽泵的机械功，可得到如下能量平衡关系式：

Q_e+Q_g=Q_a+Q_c （13-1）

由能效比的概念，定义溴化锂吸收式制冷循环的热力系数ζ如下：

ζ=Q_e/Q_g （13-2）

在文献资料中，常用COP或COP_C表示吸收式制冷循环的热力系数。

（2）溴化锂吸收式制冷循环的单位能耗 在实际应用中，单位制冷量的能耗g是溴化锂吸收式冷水机组的主要技术经济指标之一，可按下式计算：(www.xing528.com)

g=G/Q_e （13-3）

式中 g——单位制冷量的汽耗或油耗[kg/（kW·h）]，或者单位制冷量的燃气或热水耗量[m³/（kW·h）]；

G——机组的蒸汽或燃油耗量（kg/h），或者机组的燃气或热水耗量（m³/h）。

表13-1列出中华人民共和国国家标准GB/T 18431—2001《蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组》和GB/T 18362—2008《直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组》中，规定的溴化锂吸收式机组的名义工况和性能参数。这是机组设计和性能考核的依据。

表13-1 溴化锂吸收式机组的名义工况和性能参数

2.溴化锂吸收式制冷循环的热力完善度

热力完善度表示溴化锂吸收式制冷循环接近理想循环的程度，其数值越大越接近理想循环。如定义驱动热源的温度为T_g，低温热源的温度为T_e，环境介质的温度为T_a。对于理想的溴化锂吸收式制冷循环，忽略热损失和屏蔽泵的机械功，可得到如下熵平衡关系式和热力系数表达式：

由式（13-5）可见，ζ_max是溴化锂吸收式制冷循环的热力系数所能达到的最大值。其数值只取决于三个热源的温度，与其他因素无关。

在实际过程中，由于各种不可逆损失的存在，溴化锂吸收式制冷循环的热力系数ζ，必然低于理想循环的热力系数ζ_max。两者之比被称为溴化锂吸收式制冷循环的热力完善度β，即

β=ζ/ζ_max （13-6）

可见，热力完善度β表示溴化锂吸收式制冷循环接近理想循环的程度，其数值越大越接近理想循环。