專利名稱：在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中加入添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中強(qiáng)化吸收的方法。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)的溴化鋰吸收式制冷機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是和壓縮式制冷機(jī)相比，吸收式制冷機(jī)仍然存在體積較大、制造成本較高的缺點(diǎn)。吸收式制冷機(jī)的關(guān)鍵部件是吸收器，若能對(duì)其傳熱傳質(zhì)效果進(jìn)行強(qiáng)化，可減少吸收式制冷機(jī)的體積和制造成本，是進(jìn)一步提高吸收式制冷機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。
減少吸收器體積的根本方法是強(qiáng)化溴化鋰溶液吸收水蒸氣過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)效果，目前常用的方法是(1)通過(guò)改進(jìn)吸收器的結(jié)構(gòu)來(lái)強(qiáng)化吸收過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)效果，從而減少吸收器的體積；(2)通過(guò)在溴化鋰溶液中添加少量添加劑，如2-乙基巳醇(2-Ethyl-Hexanol)、1-辛醇(1-Octanol)等，來(lái)強(qiáng)化吸收過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)效果，從而減少吸收器的體積。利用第一種方法，需要采用新型的吸收器，往往價(jià)格昂貴；而采用第二種方法，利用添加劑不僅可以強(qiáng)化吸收器的吸收效果，而且不會(huì)造成吸收器制造成本和運(yùn)行成本的增加，因此已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
但是，在以往的技術(shù)中，都是把添加劑直接添加在吸收器內(nèi)的溴化鋰溶液中。而近年來(lái)，有研究者發(fā)現(xiàn)，如果添加劑以蒸氣(即氣體)的形式添加在吸收器內(nèi)，則對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣過(guò)程的強(qiáng)化作用更加明顯。Kashiwagi等人(見(jiàn)“Maragoni Effect on theProcess of Steam Absorption into a Falling Film of an Aqueous Solution of LiBr”，HeatTransfer-Japanese Research，22355-371，1993)的研究顯示除了直接以液體形式加到溴化鋰溶液中的添加劑外，降膜吸收器還通過(guò)管道與一個(gè)裝有添加劑1-辛醇的容器相通，容器置于加熱器上、通過(guò)加熱提高添加劑的溫度，從而調(diào)節(jié)容器中添加劑的蒸氣壓使之形成蒸氣；當(dāng)吸收發(fā)生時(shí)，從添加劑容器中進(jìn)入吸收器并作用在吸收界面上的添加劑蒸氣也會(huì)對(duì)吸收過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)化作用，而且這種強(qiáng)化作用比單獨(dú)以液體形式加到溴化鋰溶液中的添加劑所產(chǎn)生的強(qiáng)化作用大20％左右。但是采用這種方法的困難在于如果容器中添加劑的溫度較低，則添加劑的蒸氣壓小于吸收器的壓力，添加劑進(jìn)入吸收器非常困難；相反，如果容器中添加劑溫度較高，則吸收器中添加劑的含量也較高，此時(shí)添加劑蒸氣作為不凝性氣體作用在吸收器中，反而會(huì)對(duì)吸收過(guò)程起到抑制作用，部分抵消了添加劑蒸氣對(duì)吸收過(guò)程的強(qiáng)化作用。因而添加過(guò)程不易控制。并且需要附加一個(gè)添加劑容器，在工程實(shí)際中也不容易實(shí)現(xiàn)添加劑的循環(huán)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中加入添加劑的方法，可以利用蒸氣添加劑強(qiáng)化溴化鋰溶液吸收水蒸氣的效果，并且添加過(guò)程容易控制、添加劑可以循環(huán)使用。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下把添加劑以液體形式加入到蒸發(fā)器的制冷劑中，制冷劑中的添加劑濃度控制在100ppm到10000ppm之間；添加劑在蒸發(fā)器中隨著制冷劑一起蒸發(fā)，以蒸氣形式隨同制冷劑蒸氣一起進(jìn)入吸收器中，使添加劑蒸氣作用于吸收器中的吸收劑溶液界面處。
也就是說(shuō)，本發(fā)明可用在由蒸發(fā)器1、吸收器2、發(fā)生器3、冷凝器4、相應(yīng)的閥門和連接管道等基本器件組成的單效吸收式制冷機(jī)、雙效吸收式制冷機(jī)以及三效吸收式制冷機(jī)中(參見(jiàn)附圖1)。蒸發(fā)器1里裝有制冷劑，目前在該類吸收式制冷機(jī)中使用的制冷劑均為水，因而通常就將制冷劑簡(jiǎn)稱為水。吸收器2中裝有作為吸收劑的溶液，通常亦簡(jiǎn)稱為溴化鋰溶液，可包括溴化鋰水溶液、以及溴化鋰和其它鹵化物(如氯化鈣等)的混合物的水溶液。溴化鋰溶液的濃度在50％到65％之間。整個(gè)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)。蒸發(fā)器1通過(guò)管道和節(jié)流閥F2與冷凝器4相通，蒸發(fā)器1中蒸發(fā)的水分由冷凝器4中的水來(lái)補(bǔ)充。吸收器2和發(fā)生器3相通，吸收器2中的溴化鋰溶液吸收水蒸氣后，濃度變低，成為稀溶液，稀溶液通過(guò)溶液泵P1提高壓力后送到發(fā)生器3；溴化鋰稀溶液在發(fā)生器3通過(guò)受熱發(fā)生，溴化鋰稀溶液變成濃溶液，通過(guò)節(jié)流閥F3降壓后返回吸收器2，重新參加吸收水蒸氣的過(guò)程。本發(fā)明的特點(diǎn)在于把對(duì)溶液吸收有強(qiáng)化效果的添加劑以液體形式直接加到吸收式制冷機(jī)的蒸發(fā)器1中，而不是象以往那樣加入吸收器2中。加入途徑可以通過(guò)蒸發(fā)器的原有管口(如制冷劑加入口)直接注入，添加到水中。所述添加劑可以為2-乙基巳醇(2-Ethyl-Hexanol)、1-辛醇(1-Octanol)、2-辛醇(2-Octanol)、3-辛醇(3-Octanol)、1-癸醇(1-Decanol)、2-癸醇(2-Decanol)、3-癸醇(3-Decanol)等對(duì)溶液吸收具有強(qiáng)化作用的高醇類物質(zhì)，也可以是其它添加劑。添加劑在水中的濃度在100ppm到10000ppm之間(該濃度即指添加劑與制冷劑的重量之比)，針對(duì)不同的添加劑其合適的濃度范圍有所不同。
當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，利用蒸發(fā)器和吸收器之間的原有壓力差，水和添加劑在蒸發(fā)器中同時(shí)蒸發(fā)、形成添加劑蒸氣與水蒸氣的混合體。添加劑蒸氣可隨著水蒸氣一起通過(guò)節(jié)流閥F1從蒸發(fā)器1進(jìn)入壓力較低的吸收器2中，以添加劑蒸氣的形式作用于吸收器2中的吸收劑溶液界面處、即溴化鋰溶液的表面，對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣的過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)化作用。到達(dá)吸收器后蒸氣壓會(huì)自動(dòng)形成平衡，不會(huì)產(chǎn)生添加劑蒸氣壓偏高或偏低的問(wèn)題，也不需要對(duì)其進(jìn)行控制；水蒸氣在吸收器中被溴化鋰溶液吸收，添加劑蒸氣則作為輔助介質(zhì)，對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣的過(guò)程起促進(jìn)作用。在吸收器2中少量的添加劑蒸氣也會(huì)溶解在溴化鋰溶液中，這部分添加劑隨溴化鋰稀溶液被送到發(fā)生器3后，會(huì)在高溫下(60～160℃)同水蒸氣一起從溴化鋰溶液中發(fā)生出來(lái)，通過(guò)閥門F4，在冷凝器4中被冷凝并溶解到水中，最后通過(guò)節(jié)流閥F2重新輸運(yùn)到蒸發(fā)器1中，補(bǔ)充蒸發(fā)器1中的添加劑的量。吸收器2可以采用水平管降膜吸收的方式，也可以采用垂直管降膜吸收的方式。吸收器通過(guò)冷卻系統(tǒng)保持一定的吸收溫度，冷卻方式可以采用冷卻水冷卻，也可以使用空氣冷卻。
綜上所述，本發(fā)明把添加劑直接加入蒸發(fā)器中，使水和添加劑在蒸發(fā)器中同時(shí)蒸發(fā)，添加劑以蒸氣形式隨水蒸氣一起到達(dá)吸收器、對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣的過(guò)程起促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)表明，在這種情況下，添加劑的強(qiáng)化效果要好于直接把添加劑加到溴化鋰溶液中的傳統(tǒng)方法(具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)實(shí)施例)。而且方法簡(jiǎn)單，添加過(guò)程容易控制、添加劑可以循環(huán)使用，也不需要附加投資，不會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用的增加，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


附圖1是本發(fā)明在單效吸收式制冷機(jī)中蒸氣添加劑流動(dòng)過(guò)程示意圖；附圖2是本發(fā)明在靜池吸收實(shí)驗(yàn)中蒸氣添加劑流動(dòng)過(guò)程示意圖；附圖3是采用添加劑2-乙基巳醇時(shí)靜池吸收的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；附圖4是采用添加劑1-辛醇時(shí)靜池吸收的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例1、在單效吸收式制冷機(jī)中加入添加劑2-乙基巳醇、強(qiáng)化溴化鋰溶液吸收水蒸氣。
采用單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，蒸發(fā)器1里裝有作為制冷劑的水3000克，吸收器2中裝有作為吸收劑的溴化鋰溶液(為濃度53.9％的溴化鋰水溶液)。取重量分別為0.6克、1.5克、4.5克的添加劑2-乙基巳醇通過(guò)制冷劑加入口直接加入蒸發(fā)器的水中，使添加劑在水中的濃度分別為200ppm、500ppm、1500ppm；整個(gè)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)。運(yùn)行過(guò)程中，蒸發(fā)器1通過(guò)管道和節(jié)流閥F2與冷凝器4相通，蒸發(fā)器1中蒸發(fā)的水分由冷凝器4中的水來(lái)補(bǔ)充。吸收器2通過(guò)管道和節(jié)流閥F3、溶液泵P1與發(fā)生器3相通，吸收器2中的溴化鋰溶液吸收水蒸氣后，濃度變低，成為稀溶液，稀溶液通過(guò)溶液泵P1提高壓力后送到發(fā)生器3；溴化鋰稀溶液在發(fā)生器3通過(guò)受熱發(fā)生，溴化鋰稀溶液變成濃溶液，通過(guò)節(jié)流閥F3降壓后返回吸收器2，重新參加吸收水蒸氣的過(guò)程。在吸收過(guò)程中，吸收器2中少量的添加劑蒸氣溶解在溴化鋰溶液中，這部分添加劑隨溴化鋰稀溶液被送到發(fā)生器3后，會(huì)在60～160℃的溫度下同水蒸氣一起從溴化鋰溶液中發(fā)生出來(lái)，通過(guò)閥門F4，在冷凝器4中被冷凝并溶解到水中，最后通過(guò)節(jié)流閥F2輸運(yùn)到蒸發(fā)器1中，補(bǔ)充蒸發(fā)器1中的添加劑的量。吸收器2采用水平管降膜吸收的方式，冷卻方式采用冷卻水冷卻。經(jīng)觀察表明實(shí)際運(yùn)行過(guò)程良好。
實(shí)施例2、在單效吸收式制冷機(jī)中加入添加劑1-辛醇、強(qiáng)化溴化鋰溶液吸收水蒸氣。
采用單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)，蒸發(fā)器1里裝有作為制冷劑的水2500克，吸收器2中裝有作為吸收劑的溴化鋰溶液(為濃度53.9％的溴化鋰水溶液)。取重量分別為0.5克、1.25克、3.75克、7.5克、25克的添加劑1-辛醇通過(guò)制冷劑加入口直接加入蒸發(fā)器的水中，使添加劑在水中的濃度分別為200ppm、500ppm、1500ppm、3000ppm、10000ppm；整個(gè)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)。運(yùn)行過(guò)程中，蒸發(fā)器1通過(guò)管道和節(jié)流閥F2與冷凝器4相通，蒸發(fā)器1中蒸發(fā)的水分由冷凝器4中的水來(lái)補(bǔ)充。吸收器2通過(guò)管道和節(jié)流閥F3、溶液泵P1與發(fā)生器3相通，吸收器2中的溴化鋰溶液吸收水蒸氣后，濃度變低，成為稀溶液，稀溶液通過(guò)溶液泵P1提高壓力后送到發(fā)生器3；溴化鋰稀溶液在發(fā)生器3通過(guò)受熱發(fā)生，溴化鋰稀溶液變成濃溶液，通過(guò)節(jié)流閥F3降壓后返回吸收器2，重新參加吸收水蒸氣的過(guò)程。在吸收過(guò)程中，吸收器2中少量的添加劑蒸氣溶解在溴化鋰溶液中，這部分添加劑隨溴化鋰稀溶液被送到發(fā)生器3后，會(huì)在60～160℃的溫度下同水蒸氣一起從溴化鋰溶液中發(fā)生出來(lái)，通過(guò)閥門F4，在冷凝器4中被冷凝并溶解到水中，最后通過(guò)節(jié)流閥F2輸運(yùn)到蒸發(fā)器1中，補(bǔ)充蒸發(fā)器1中的添加劑的量。吸收器2采用垂直管降膜吸收的方式，冷卻方式采用空氣冷卻。經(jīng)觀察表明實(shí)際運(yùn)行過(guò)程良好。
本發(fā)明通過(guò)靜池吸收實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣的強(qiáng)化效果。附圖2顯示了在靜池吸收實(shí)驗(yàn)中的蒸氣添加劑的流動(dòng)過(guò)程。靜池吸收裝置由蒸發(fā)器1、吸收器2、連接蒸發(fā)器1和吸收器2的管道以及它們之間的閥門F1組成。蒸發(fā)器1里裝有作為制冷劑的水200克，吸收器2中裝有作為吸收劑的溴化鋰溶液15克(為濃度53.9％的溴化鋰水溶液)。對(duì)于添加劑2-乙基巳醇，取重量分別為0.04克、0.1克、0.3克直接加入蒸發(fā)器的水中，使添加劑在水中的濃度分別為200ppm、500ppm、1500ppm；對(duì)于添加劑1-辛醇，取重量分別為0.04克、0.1克、0.3克、0.6克、2克直接加入蒸發(fā)器的水中，使添加劑在水中的濃度分別為200ppm、500ppm、1500ppm、3000ppm、10000ppm；整個(gè)系統(tǒng)處于真空絕熱狀態(tài)。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，閥門F1打開(kāi)，在蒸發(fā)器1中，水蒸氣和從水中揮發(fā)出來(lái)的添加劑蒸氣形成氣體混合物。由于蒸發(fā)器和吸收器之間的壓力差，水蒸氣和添加劑蒸氣的混合物進(jìn)入吸收器2，水蒸氣被溴化鋰溶液所吸收，添加劑蒸氣作用于溴化鋰溶液的吸收表面，對(duì)吸收過(guò)程起到強(qiáng)化作用。
圖3、圖4分別顯示添加劑為2-乙基巳醇和1-辛醇時(shí)，靜池吸收的實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)條件為蒸發(fā)器1的初始溫度為18℃，吸收器2中溴化鋰溶液的初始濃度為53.9％，初始溫度為25℃，初始?jí)毫?.3kPa，吸收器絕熱。橫坐標(biāo)表示吸收進(jìn)行的時(shí)間，縱坐標(biāo)表示吸收過(guò)程中溴化鋰溶液液膜的溫升隨時(shí)間的變化。由于在吸收過(guò)程中，液膜溫度升高的程度受溴化鋰溶液對(duì)水蒸氣吸收量的影響，吸收量越大，溫升越高，因此縱坐標(biāo)基本反映了溶液在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)水蒸氣的吸收量的大小。在圖3、圖4中，實(shí)線表示采用傳統(tǒng)方法，即添加劑直接加到溴化鋰溶液中并且添加劑的濃度為200ppm時(shí)，液膜溫升隨吸收時(shí)間的變化；虛線表示采用本發(fā)明所述方法，添加劑在水中的濃度從200ppm變化到10000ppm時(shí)，液膜溫升隨吸收時(shí)間的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)的添加劑直接加到溴化鋰溶液中的情況相比，當(dāng)吸收進(jìn)行到2分鐘時(shí)，在添加劑為2-乙基巳醇的情況下，使用本發(fā)明的方法，溴化鋰溶液對(duì)水蒸氣的吸收量比傳統(tǒng)方法提高了18％左右；在添加劑為1-辛醇的情況下，使用本發(fā)明的方法，溴化鋰溶液對(duì)水蒸氣的吸收量比傳統(tǒng)方法提高了10％左右。
由于在實(shí)際運(yùn)行的溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，其吸收器2的吸收過(guò)程中溴化鋰溶液的濃度、吸收溫度以及吸收壓力都保持穩(wěn)定，比絕熱靜池實(shí)驗(yàn)更利于吸收，當(dāng)取得比絕熱靜池吸收更好的強(qiáng)化效果。因此，與傳統(tǒng)的添加劑添加方法相比，采用本發(fā)明對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣過(guò)程的傳熱傳質(zhì)效果有更好的強(qiáng)化作用。
權(quán)利要求
1.一種在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中加入添加劑的方法，其特征在于把添加劑以液體形式加入到蒸發(fā)器(1)的制冷劑中，制冷劑中的添加劑濃度控制在100ppm到10000ppm之間；添加劑在蒸發(fā)器中隨著制冷劑一起蒸發(fā)，以蒸氣形式隨同制冷劑蒸氣一起進(jìn)入吸收器(2)中，使添加劑蒸氣作用于吸收器中的吸收劑溶液界面處。
全文摘要
本發(fā)明是一種在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中加入添加劑的方法，它涉及在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中強(qiáng)化吸收的方法。其特征是把具有強(qiáng)化吸收效果的添加劑以液體形式直接加到蒸發(fā)器中作為制冷劑的水中，使水和添加劑在蒸發(fā)器中同時(shí)蒸發(fā)，添加劑以蒸氣形式隨水蒸氣一起到達(dá)吸收器、對(duì)溴化鋰溶液吸收水蒸氣的過(guò)程起促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)表明，利用本發(fā)明方法可以取得優(yōu)于傳統(tǒng)方法的強(qiáng)化效果。本發(fā)明添加過(guò)程容易控制、添加劑可以循環(huán)使用，并且不需要附加投資，也不會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用的增加，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F25B45/00GK1487254SQ0213840
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者程文龍, 陳則韶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)