吸收式冷冻机之种类.doc

吸收式冷冻机之种类 吸收式冷冻机的分类可由其热的输入方式和其发生器的数目来区分.如使用蒸汽,热水或热气当作热源的吸收式冷冻机称为非直燃式;若机器本身即具有燃烧系统者称为直燃式.仅有一个产生器的为单段式或单效应吸收式冷冻机;而有两个产生器者称为双段式或双效应吸收式冷冻机.其各适用范围示於【表3.5】. 25【表3.5】 吸收式冷冻机应用范围5 种 类 热 源 吨位 RT COP 能 源 消 耗 热水88175 301020 0.7 单效应 蒸气0.51.5KG/Cm2 1001400 0.7 3KG/RT-HR (1KG/Cm2饱和) 蒸气双效应 蒸气58KG/ Cm2 1002000 1.2 4KG/RT-HR (8KG/ Cm2饱和) 油直燃双效应 柴油 501400 1.0 柴油 0.278KG/RT-HR3046KCAL/RT-HR 瓦斯直燃双效应 LNG,LPG 501400 1.0 3058KCAL/RT-HR 3.2.2 吸收式冷冻机之工作原理 吸收式空调系统是以吸收器和产生器取代传统压缩式的压缩机,来达到将热由低处吸取到高处排放的功能,而吸收式的热源可用工业的废气,废热水或是直接燃烧燃料所放出的热与太阳热能.其运作如【图3.10】所示,当冷媒水由膨胀阀进入低压的蒸发器后,即行蒸发,而吸收外部工作介质的热.所形成蒸气进入吸收器后被浓溶液吸收成为稀溶液,同时放出吸收热,吸收热可经由冷却水带走.稀溶液经过加压帮浦以及一热交换器后进入热产生器,由产生器流出的浓溶液和由吸收器流出的稀溶液在此热交换器中作热交换.流入产生器的稀溶液经外部热源加热后,变成浓溶液和水蒸气,浓溶液经热交换后流回吸收器,水蒸气进入冷凝器冷凝成水,经膨胀阀流回蒸发器,完成冷冻循. 【图3.11】 吸收式空调系统3 263.2.3 吸收式冷冻机的省能运转管理 操作人员必须熟读制造厂的操作说明书和有关的技术资料,并配合制定年度管理计画及每日运转记录来执行.而经常管理项目可分下列各项进行讨论:真空度的管理与吸收器损失,溶液管理,冷媒管理,水质管理,热源管理与其它应注意事项. 1. 真空度的管理与吸收器损失 吸收式系统均为在负压下操作,故可能会有空气进入系统内,以及反应中所产生的氢气,而此些不冷凝气体在冷凝器中无法被冷凝下来,使得蒸气消耗量增加,效率降低;存在於吸收器中会使吸收器的压力升高,促使吸收量减少,溶液浓度增加,会有结晶的危险,且亦会消耗更多再生所需的热量;而於蒸发器中,不冷凝气体的存在会抑制在蒸发器的冷媒蒸发,以致降低能力,同时空气中所含的氧对元件也会有腐蚀的作用.因此必须利用抽气装置及真空泵将机体内部产生的氢气抽除,以维持机器的正常运转及防蚀皮膜的建立. 在真空度方面的管理工作必须做到: (1) 定期作抽气动作,并记录抽气装置启动的周期.抽气装置若附有真空容泵浦时,真空泵浦启动时应先确认泵浦本身能达到之真空度后再进行抽气. (2) 定时记录吸收器之真空压力. (3) 定期确认机组的气密性. (4) 定期保养真空泵浦以维持其性能. 至於机组气密性的确认可以利用机组停机期间,观察吸收器的压力变化,若停机四个星期,吸收器的压力上升小於1mmHg,则机组的气密性为良好. 2. 吸收液的管理 溶液管理不当时,会发生腐蚀,随著腐蚀反应的进行所产生的不冷凝气体(主要是氢气),会使得机器的性能下降,甚至发生结晶.吸收液的管理主要为腐蚀抑制剂浓度的控制及酸碱度的调整. (1) 腐蚀抑制剂:吸收式冷冻机的主要构造材料为铁与铜,溴化锂溶液对金属材料具有腐蚀性,因此必须於溶液添加腐蚀抑制剂,【表3.6】为各种腐蚀抑制剂的特徵.在初期运转过程中,为建立防蚀皮膜,腐蚀抑制剂会快速消耗,此时应每周测量其浓度.而较为简单的方式为利用抑制剂本身的颜色来加以管理判断. 27【表3.6】 腐蚀抑制剂的种类及特徵10 腐蚀抑制剂 化学式 特徵 铬酸锂 Li2CrO4 形成良好的腐蚀皮膜. 条件适合时易发生孔蚀. 溶液为黄色. 钼酸锂 Li2MoO4 耐孔蚀性优良. 与其他腐蚀抑制剂比较,氢气的产生量较多. 溶液为无色. 硝酸锂 LiNO3 耐孔蚀性,耐氢气的发生优良. 皮膜形成反应时会产生氨,对铜系热传管会产生腐蚀. 溶液为无色. (2) 酸碱度:通常机器在运转后,溶液的酸碱性将随运转时间的增加而增大,气密性愈差,碱度增加的也愈快,而碱度如果太高将会造成碱性腐蚀.酸碱度可用氢溴酸(HBr)及气氧化锂(LiOH)来调整.同时有一点必须注意的为,加添加氢溴酸时的浓度不可太高,灌注的速度也不能太快,否则会将已形成的保护皮膜剥落. (3) 热传增强剂:为增强吸收能力,一般会在溴化锂溶液中再添加高级醇(如辛醇).由於热传增强剂的消耗是性能下降的原因之一,又因抽气时会夹带有辛醇特殊的臭味,所以如果抽出气体闻不到这种臭味时,则应加以补充,而通常为每年补充一次. 3. 冷媒管理 在冷媒与吸收剂的分离过程中,冷媒中或多或少会夹带溴化锂进入冷凝器及蒸发器中.冷媒中混入溴化锂溶液会造成蒸发温度提高,机器能力降低及蒸汽消耗量增加.因此通常必须每隔一个月从冷媒喷洒泵浦出品的取样阀取样,测试其比重来管理冷媒的纯度.如果冷媒的比重大於1.02,就是必须将冷媒再生.再生的方法为将适量的冷媒流入溴化锂溶液中,利用混入溴化锂溶液的冷媒直接排入吸收器,待溴化锂溶液在发生器中重新沸腾产生冷媒蒸气,再经由冷凝器冷凝成液态流回蒸发器中,稀释原先被污染的冷媒.此步骤必须重覆作若干次,可能要持续数天之久,才能将冷媒比重降至1.02以下.如能确保冷媒的纯度,才能使机器的性能充分发挥. 4. 冷却水的管理 冷却水的水质对吸收式冷冻机的性能有较大的影响,冷却水的水质不佳28可能会造成热传管结垢与腐蚀.热传管一旦有结结垢发生,将会造成机组的LMTD扩大,效率无法提升,腐蚀将造成机组的寿命降低.因此日常水质管理必须投入较多的心力.水质监测的重点主要著重於pH值与导电度两项.【表3.7】为建议的冷却水与补给水的水质基准.而冷却水的管理实施分为温度管理与水质管理两方面. (1) 冷却水的温度管理:吸收式冷冻机冷却水入口之额定条件为32,当可使其降低1时,即可以有2.5%之省能效果,因此应尽可能使其低运转.同时为维持冷却水的热传性能,应至少每年作一次热传管的清洗.此外,在运转上冷却水温度史注意的是溴化锂溶液的结晶所造成的问题. (2) 冷却水的水质管理:冷却水水质管理的目标,是将冷却水质维持在所要求的基准内,管理与象主要为pH值与电导度,管理的方法基本上包括排放管理与水处理剂的管理. 5. 冰水的管理 (1) 冰水温度管理:假如冷冻机有裕度时,适当的提高冰水出口的设定温度是可达成省能运转,而就其控制方式而言,以透过控制制冷量来保持冰水入口温度,是较为有利的. (2) 冰水水质管理:由於冰水系统通常密式设计,且多用自来水或已处理过的水,水质比较不易恶化,由於水垢附著所造成的影响小,也不易发生二次腐蚀.只需要注入适当的防锈,防水垢剂即可. 6. 热源管理 正确的热源管理是发挥吸收式冷冻机的效能,节约燃料,及降低运转成本不可或缺的因素. (1) 蒸汽:管理上需维持蒸汽压的稳定,而品质上则以管理蒸汽管路的保温及锅炉给水水质来控制. (2) 燃烧装置:为了保持适当的空燃比,维持正常的燃烧,必须注意观察火焰的颜色和状态,定期地测定排气中O2,CO2,CO的含量,烟垢比及排气温度. 29【表3.7】 冷却水与补给水的水质基准10 JRA-GL-02-1994 项目 循环水 补给水 腐蚀 倾向 结垢 倾向 pH(25) 6.58.2 6.08.0 电导度(25) S/cm 800 300 盐化物离子Cr mg/L 200 50 硫酸离子SO4-2 mg/L 200 50 M碱度CaCO3 mg/L 100 50 总硬度CaCO3 mg/L 200 70 钙硬度CaCO3 mg/L 150 50 基本项目 矽离子SiO2 mg/L 50 30 铁离子Fe mg/L 1.0 0.3 铜离子Cu mg/L 0.3 0.1 硫化物离子S-2 mg/L 不得检出 不得检出 氨离子NH4-1 mg/L 1.0 0.1 残留盐类cl mg/L 0.3 0.3 参考项目 碳酸离子HCO3 mg/L 4.0 4.0 3031四,压缩机之介绍 压缩机在冷冻压缩循环系统中之动要性,犹如心脏对人之重要一样.它的功能是维持继续不断的冷冻系统循环,使冷媒在系统中发挥不断的吸热,放热功用并循环不已. 以往国内产业投入研发制造者少之又小,直到近年来,各