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塑料换热技术在溴化锂吸收式制冷机上的应用展望0三相发电机

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塑料换热技术在溴化锂吸收式制冷机上的应用展望

塑料换热技术在溴化锂吸收式制冷机上的应用展望 2011年12月10日来源：【论文摘要】溴化锂吸收式制冷机在工业中有着广泛的应用,但换热装置腐蚀及其引起的冷量衰减一直以来是人们难以解决的问题。根据现有的溴化锂吸收式制冷机组的性能,结合塑料换热装置的一些特点,提出了采用塑料换热装置代替金属换热装置来解决溴化锂吸收式制冷机的这个难题;并以研制一台制冷量为3.49×104Ｗ的溴化锂吸收式制冷机组为例,对塑料换热装置的溴化锂吸收式制冷机组与传统金属溴化锂吸收式制冷机组相关部件的参数进行比较。通过对溴化锂吸收式制冷机组的传热面积、管道阻力的计算和安全强度的校核,发现塑料换热装置应用在溴化锂吸收式制冷机上是可行的,塑料换热技术在溴化锂吸收式制冷机上有着较好的应用前景。

1 前言

溴化锂吸收式制冷机[1]是一种以水为制冷剂,溴化锂水溶液为吸收剂,利用水在真空中沸点低而容易蒸发,蒸发时需从环境中吸收热量,从而降低环境介质温度的制冷设备。溴化锂吸收式制冷机自1945年在美国Ｃａｒｒｉｅｒ公司问世以来[2],由于以各种低温热源为动力,耗用电能少,噪声低、无臭、无毒、无爆炸危险、冷量调节范围广、对环境的适应性强,在空调及工艺过程提供冷源方面应用广泛。在当前国际社会禁用氟利昂作为吸收剂的条件下,溴化锂吸收式制冷机更具有发展优势。自从2003年夏季开始,我国大部分省市都存在较为严重的缺电现象。据有关业内人士推测,缺电现象还将持续。而溴化锂吸收式制冷机与电压缩式制冷机相比,可节电95%[3],这使得溴化锂吸收式制冷机的应用前景更加乐观。溴化锂吸收式制冷机的工质主要是溴化锂溶液,它是强碱性的腐蚀介质,所以传统的溴化锂吸收式制冷机一直以来难以解决的老大难问题就是换热装置腐蚀以及由此引起的冷量衰减。通常,一定浓度的溴化锂溶液在溴化锂吸收式制冷机发生器和吸收器中运行时,其浓度为63%～65%,停止运行时为50%～54%[4],在这样高浓度条件下材料的腐蚀严重。腐蚀不仅影响设备的寿命,而且腐蚀反应所生成的氢气会破坏高低压筒的压差平衡,产生的铁锈也会造成管路和喷口的阻塞而降低热效率并导致停机[5]。因此,为了解决这些问题,中外学者进行了大量的研究,如在溴化锂溶液中添加缓蚀剂,在换热装置的金属管壁上用氟塑料做纳米级的涂层,或者对塑料进行改性(如添加石墨等)。虽然这些方法取得了一定的成效,但总的效果尚不如人意。作者提出用薄壁细管径塑料管制成的塑料换热装置代替金属换热装置,有望解决溴化锂吸收式制冷机的腐蚀问题。

2 塑料换热装置的特点

塑料换热装置所用的塑料材质大多数是氟塑料,氟塑料换热装置是在金属换热装置的基础上发展起来的,是材料学、热力工程、塑料加工技术的综合成果。用于换热装置的氟塑料主要指ＰＴＦＥ(聚四氟乙烯)、ＰＦＡ(可溶性聚四氟乙烯)、ＦＥＰ(聚全氟乙丙烯)3种。ＦＥＰ最高使用温度略低(205℃),ＰＴＦＥ加工性能较差,但它耐腐蚀性能最好,其余各项性能(传热系数、机械强度等)基本相同[6]。用塑料换热装置代替金属换热装置有显著的优点[7],具体如下:

(1)塑料的价格便宜。它的价格比炭钢便宜5倍,比不锈钢便宜20倍。

(2)塑料有较强的抗酸,抗氧化能力,也适用于很多种溶剂。

(3)塑料有较强的抗腐蚀能力,允许管内有较高的流速。

(4)塑料的一般密度为900～2200ｋｇ/ｍ3,比金属轻4～5倍,这有利于运输,建造,并减少了安装费用。

(5)塑料成型加工简单,不用较高技能的劳动力。

(6)在蒸汽凝结过程中,塑料的润湿角小,容易实现珠状凝结。因此,在蒸汽侧,塑料的热传递系数比金属高。

(7)从环境观点出发,生产单位质量的塑料耗能是金属(如不锈钢,铝)的二分之一。这有利于节省燃料消耗,限制温室气体的排放,减少空气污染。

塑料换热装置的使用也有一些缺陷[7],具体如下:

(1)塑料的导热系数小(0.1～0.4Ｗ/(ｍ2·Ｋ)),是金属的1/100～1/300。1×10-4ｍ厚的塑料管与1×10-2ｍ厚的不锈钢管的热阻相当。导热热阻大是塑料换热装置的主要缺陷。

(2)塑料的热膨胀系数大,约为金属的10倍,热变形比金属大,影响寿命和可靠性。

(3)塑料的选用必须考虑在高温下的　变和老化问题。

(4)塑料换热装置的应用温度必须限制在50～200℃的范围内。