溴化鋰直燃機液體蒸發時必須從周圍取得熱量。把酒精灑在手上會感到涼爽,就是因為酒精吸收了人體的熱量而蒸發。常用制冷裝置都是根據蒸發除熱的原理設計的。在正常大氣壓力條件(760毫米汞柱)下,水要達到100℃才沸騰蒸發,而在低于大氣壓力(即真空)環境下,水可以在溫度很低時沸騰。比如在密封的容器里制造6毫米汞柱的真空條件,水的沸點只有4℃。
溴化鋰溶液就可以創造這種真空條件,因為溴化鋰(LiBr)是一種吸水性極強的鹽類物質,可以連續不斷地將周圍的水蒸汽吸收過來,維持容器中的真空度。直燃機正是利用溴化鋰作吸收劑、用水作制冷劑、用天然氣、柴油等燃料作加熱濃縮的能源。
冷劑水噴灑在蒸發器管束上,管內的冷水將熱量傳遞給冷劑水降為7℃,冷劑水受熱后蒸發,溴化鋰溶液將蒸發的熱量吸收,通過冷卻水系統釋放到大氣中去。變稀了的溶液經過燃燒加熱,分離出的水再次去蒸發,濃溶液再次去吸收。
在這里,我們用通俗語言描述遠大直燃機制冷循環狀況:
蒸發器
從空調系統來的12℃冷水流經蒸發器的換熱管,被換熱管外的真空環境下的4℃的冷劑水噴淋,冷劑水蒸發吸熱,使冷水降溫到7℃。冷劑水獲得了空調系統的熱量,變成水蒸汽,進入吸收器,被吸收。
吸收器
濃度64%、溫度41℃的溴化鋰溶液具有極強的吸收水蒸汽能力,當它吸收了蒸發器的水蒸汽后,溫度上升、濃度變稀。從冷卻塔來的流經吸收器換熱管的冷卻水將溶液吸收來的熱量(也就是空調系統熱量)帶走,而變稀為57%的溶液則被泵分別送向高溫發生器和低溫發生器加溫濃縮。
蒸發器與吸收器在同一空間,壓力約為6mmHg。
高溫發生器(簡稱高發)
1400℃火焰將溶液加熱到160℃,產生大量水蒸汽,水蒸汽進入低溫發生器,將7%的稀溶液濃縮到64%,流向吸收器。高發壓力約為690mmHg。
低溫發生器(簡稱低發)
高發來的水蒸汽進入低發換熱管內,將管外的稀溶液加熱到90℃,溶液產生的水蒸汽進入冷凝器;57%的稀溶液被濃縮到63%,流向吸收器。而高發來的水蒸汽釋放熱量后也被冷凝為水,同樣流入冷凝器。
冷凝器
冷卻水流經冷凝器換熱管,將管外的水蒸汽冷凝為水,把低發的熱量(也就是火焰加熱高發的熱量)帶進冷卻塔。而冷凝水作為制冷劑流進蒸發器,進行制冷。
低發與冷凝器在同一空間,壓力約為57mmHg。
高溫熱交換器(簡稱高交)
將高發來的160℃的濃溶液與吸收器來的38℃的稀溶液進行熱交換,使稀溶液升溫、濃溶液降溫。160℃濃溶液經熱交換后進入吸收器時變為42℃,回收了118℃溫差的熱量。
低溫熱交換器(簡稱低交)
將低發來的90℃的濃溶液與吸收器來的38℃的稀溶液進行熱交換,90℃濃溶液經熱交換后進入吸收器時變為41℃,回收了49℃溫差的熱量。
熱交換器大幅度減少了高、低溫發生器加溫所需的熱量,同時也減少了使溶液降溫所需的冷卻水負荷,其性能優劣對機組節能指標起決定性作用。