五、 传热与传质
吸收式制冷机中采用液体工质, 液体内部虽然有导热传热, 但以对流传热为主, 换热系数大,传热效果好。吸附式制冷机中吸附剂为固体, 其内部传热只能采用导热方式, 由于吸附剂的导热系数一般都很小, 所以其换热能力远不如液体。此外, 吸附剂内传热的目的是促进传质过程, 传热较好的吸附器, 吸附剂的堆积密度较高, 传质通道较少, 其传质能力往往较弱, 强化传热传质是改进吸附器性能的主要手段。采取强化传热传质措施的同时可能会以增加金属热容比、增加吸附器的重量、提高系统造价为代价, 即传热与传质之间往往相互制约。另外, 在吸收式制冷机中, 通过稀溶液和浓溶液之间的热交换, 可以减少发生器内稀溶液的加热量、减少浓溶液向外界的排热量( 冷却
塔部分热负荷) , 从而使系统 COP 增加。
在吸附式制冷系统中, 虽然吸附器之间的回热( 将处于吸附状态的吸附器的显热和部分吸附热加入处于解吸状态的吸附器中) 可以提高系统的 COP, 但回热过程不能连续进行, 需要占用一定的时间, 从而影响系统的制冷量。由于吸附剂的非流动性, 使热量的传递往往必须借助中间介质进行; 介质与吸附器之间应有足够的温差, 由于受到换热器效率的限制, 增加了系统的复杂性以及工程实现上的困难。
六、 机组的制冷量
目前吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦,大则数千千瓦; 由于大小机组的配件( 阀门、泵、控制器、燃烧器等) 成本相差不大, 机组的成本主要体现在传热管的耗材上, 机组制冷量愈大, 则单位制冷量的制造成本愈低。吸收式制冷机按能量的利用方式可分为单效、双效、三效和多效机组。单效和双效吸收式制冷机已大规模地应用于工业与民用领域, 技术成熟, 产品的规格与种类齐全。
目前的吸附式制冷机, 由于受制造工艺限制,制冷量较小, 一般只有数千瓦至上百千瓦; 吸收式制冷机所用的热源, 原则上都适用于吸附式制冷
系统; 根据吸附式制冷机冷量的用途和热源的种类, 可以选用不同的工质对。
七、 性能系数 COP
吸附式制冷分基本型、连续型、热波型和对流热波型等多种循环类型, 根据能量利用方式又分为单效、双效和复叠等型式。其中单效基本型和连续型( 包括回热、回质) 循环在技术上较为成熟,系统的性能系数 COP 不仅与循环方式有关, 也与制冷工质对的物性有关, COP 的变化范围很大,对于单效基本型、连续型循环而言, COP 一般小于07; 其它的吸附式循环 COP 虽然可达到 10以上, 但目前大多处于理论分析和实验研究阶段。
现有单效氨 水吸收式制冷机的 COP 约02~ 05, 单效溴化锂吸收式制冷机的 COP 约 02~07; 双效溴化锂吸收式制冷机的 COP 约 10~125。目前单效和双效溴化锂吸收式制冷机的COP 高于单效基本型和连续型( 包括回热、回质)吸附式制冷机。
八、 机组的抗震性与运行的安全性
吸收式制冷机中溶液的液位往往与溶液的循环( 量) 倍率有关, 如果系统发生震动或倾斜将会使液位波动, 发生器中的溶液可能溅入冷凝器中或吸收器中的溶液可能溅入蒸发器中而导致冷剂污染; 也可能使蒸发器中的冷剂未经蒸发就直接进入吸收器中而导致冷剂水损失。对于采用淋盘淋激方式的机组而言, 淋盘的震动和倾斜容易使淋激密度分布不均匀, 严重影响制冷效果。
因吸附式制冷机采用固体吸附剂, 一般吸附剂被紧密地填充或压制于一定的空间内, 吸附器的震动和倾斜一般不会对系统造成影响。如果吸附剂被烧结或压制在传热管表面, 同时又没有足够的强度, 震动后吸附剂有可能碎裂。
在溴化锂吸收式制冷机中, 若溶液温度低于其结晶饱和温度, 溴化锂将从溶液中析出而发生结晶, 从而堵塞系统管路或热交换器, 使运行中断。在发生器和吸收器中, 若溶液不慎溅入冷剂中, 将引起冷剂污染, 使吸收器冷剂蒸汽分压降低, 传质推动力减小, 蒸发温度升高, 制冷量下降。吸附式制冷中不存在溶液结晶和冷剂水污染等问题。
九、运转部件和附件
在吸收式制冷机中, 虽然利用热虹吸原理工作的气泡泵可以制成无泵型吸收式制冷机, 但这类制冷机的制冷量往往很小。吸收式制冷机中的溶液必须在发生器和吸收器之间循环, 若忽略冷剂蒸汽在流动过程中产生的压力损失, 吸收器与蒸发器压力相当, 发生器与冷凝器压力相当, 吸收器的压力远小于发生器的压力, 必须用溶液泵将吸器的稀溶液强制送往发生器。来自冷凝器的冷剂在发生器中经一次滴淋后, 不易完全蒸发, 需要在蒸发器泵的作用下, 将未经蒸发的冷剂多次喷淋在传热管上进行蒸发, 因而蒸发器泵一般是不可或缺的另外, 某些机组为了增强浓溶液的吸收效果, 使用了一只吸收器泵,将浓溶液( 中间溶液) 反复喷淋在传热管表面。相比于制冷功率, 尽管吸收式制冷机所用的循环泵的耗电量很小, 但对泵的制造工艺技术要求却十分严格。如溴化锂吸收式制冷机必须使用气密性优良的屏蔽泵, 氨水吸收式制冷机所用的氨泵需要承受较高的压力并具有较高的扬程, 因而泵的成本占机组总造价的比率( 与机组的制冷功率有关) 较高。运转部件的质量直接影响系统的可靠性, 所以制冷系统中运转部件愈少愈好。在氨水吸收式制冷机中, 发生器中产生的冷剂蒸汽( 氨水) 中, 往往夹杂着吸收剂( 水) , 必须通过精馏器的冷却作用使两者分离而得到纯净的冷剂, 精馏器的结构较复杂, 使机组的造价升高。
吸附式制冷系统中, 冷剂的吸附与解吸都在吸附器内进行, 吸附剂不需要循环流动, 因而不必使用溶液泵。吸附剂被加热后不会蒸发, 一般不会夹杂在冷剂蒸汽中, 因而也不必使用精馏器。吸附式制冷循环一般可以不使用运转部件。
