基于仿真模型的溴化锂吸收式制冷机性能优化设计*

韩 静

（长沙民政职业技术学院电子信息工程学院，湖南 长沙 410004）

溴化锂吸收式制冷机在实际运行过程中存在一定的复杂性，尽管现在与以前相比，我国在这方面的研究已经取得了较多的成果，但在实际应用阶段依然面临着性能不足的问题，基于此，有必要对溴化锂吸收式制冷机展开更为深入的研究。

1 溴化锂吸收式制冷机

1.1 仿真简介

仿真主要针对不便于直接进行改造的设备，它通过建立系统模型并对系统内部所产生的实际过程进行模拟，再针对系统模型展开相应的实验工作，以便于对系统进行更为深层次的探究，从而为后续系统的优化改造提供依据。其所使用的模型的种类相对较多，具体包括离散、连续、动态以及静态等等。若是所要探究的系统本身面临着极高的危险性，并在整体有着较高的造价，同时工作人员往往要使用大量时间，才能够明确系统参数实际变化情况，便可以利用仿真展开相应的研究。从实际情况来看，仿真主要包括两个步骤，分别是建立仿真模型以及开展仿真实验。

1.2 吸收式制冷仿真模型

针对吸收式制冷系统而言，其仿真本质上其实是一种连续系统的仿真，工作人员可以通过归纳法、演绎法等手段的应用实现对其的建模，现阶段的仿真建模大多是基于部件模型。笔者之前就利用MATALAB 先建立各部件的仿真模型，在相关算法流程的基础上使得各个部件模型之间能够有效连接起来，将其看成是系统模型[1]。立足于时间维度进行考虑能够将系统仿真划分成静态和动态两种模型，而从空间维度着手则可以将其划分成集中和分布参数两种模型。其中静态模型是应用时间比较长的仿真模型，在使用该模型的过程中，研究人员可以利用少量一阶微分方程以及代数方程来对制冷系统的实际工作特性进行描述。相对于动态模型来说，其在应用阶段并不会涉及大量的计算工作，所以能够在原有的基础上有效减少花费在计算上的时间[2]。

在使用静态模型的过程中，其研究的侧重点主要是探究当系统处在平稳运行状态中时，各个部件之间所具有的匹配关系，将静态模型应用在特性分析以及系统优化方面有着较强的应用价值。静态模型主要由静态分布以及静态集中参数模型两部分所组成。而其中的静态集中参数模型主要指的是统一将系统看成是一个整体，进而对其采取相应的处理措施，在此过程中仅仅是关注进出口参数方面所呈现出的变化情况。笔者在此前的研究中已经就双效溴化锂吸收式制冷系统模型，进行了详细的建模分析，并建立了各部件的模型和系统模型[1]。其中系统模型就是将系统看成一个整体，再控制系统不结晶等，同时主要关注其进出口参数变换，为后续的仿真建模工作提供了理论和实验依据。静态分布参数模型是针对部分有着相对较大参数变化量并且十分重要的部件，使其作为分布参数展开相应的处理工作[3]。当制冷系统处在正常运行阶段时，其冷媒水、冷却水、溴化锂溶液以及冷剂水将会进行循环流动，在时间变化的过程中，各个点本身的状态参数也会呈现出变化的状态。因此合理使用动态模型能够为工况变化情况的仿真提供支持。与静态模型相比，在对动态模型进行建立的过程中要面临更多的阻碍，为了能够有效消除其在计算方面的复杂性和压力，一般情况下会将系统的部分部件看成是分布参数模型。本文所研究的参数更加适用于静态模型，并且在已有仿真模型基础上结合实际运行情况进行分析，如图1所示。

图1 系统模型框架图

2 基于仿真的溴化锂吸收式制冷机性能优化策略

2.1 优化工艺管理

2.1.1 气密性管理

通常情况下来说，溴化锂吸收式制冷机的工作环境基本处在高真空的状态下，而在吸收器以及蒸发器中，其绝对工作压力大多仅能够达到几百帕，这使得其内部很容易漏进外部空气，即便是其机组整体质量较高，但经过其长时间的运用，也不能够完全保障其具有优质的气密性条件。与此同时，在不断运行机组的过程中，溶液将会对各种金属材料造成腐蚀，具体包括铜和钢等等，进而产生一定的氢气，虽然该类不凝性气体有着相对较少的数量，但同样会在极大程度上对机组整体造成严重的影响[4]。

基于此，为了充分保障机组的性能，工作人员需要在日常管理工作中加强对于机组气密性的重视。当处在停车保养阶段时，工作人员可以将溶液从单效机组中拿出，并将其放到溶液贮罐内部，同时还要采用向其中充氮气的方式以保障其正压能够始终维持在0.05 MPa[5]。当处在运行阶段时，其机组基本会处在真空状态下，一般来说，机组中的真空度大概会维持在2.266 kPa以下。工作人员需要充分考虑真空度的相关要求，每周都对机组中的压力和外界大气压展开相应的检查工作，同时还要将其完整记录下来，并针对机组的气密性状况展开分析工作。若是其压力产生了一系列的变化，那么相关工作便需要针对机组采取真空措施。若其展现出了明显的真空变化则应当进行正压、负压检漏，一旦发现便立即定位其具体漏点并采取相应的手段将其消除。即便是充氮机组产生泄漏问题也不会导致空气的进入，而且其在出现泄漏之后能够实时动态地对其采取检漏措施，整体有着极为方便的特点[6]。针对机组部分位置展开检修工作，具体包括视镜以及阀门等，还需要针对其采取相应的正压、负压检漏措施，同时还要进行保压，在维持一段时间之后便可以针对其当前的气密性情况展开详细的检查工作。除此以外，工作人员还应当针对吸收器损失进行计算，进而充分展现出其实际的吸收能力，这样便可以达到动态监测机组气密性的效果。若是吸收器损失有所增加，那么便代表着其中的不凝性气体也存在一定增加，这样便能够高效落实对于不凝性气体具体含量的有效推测，同时还能够对气体量进行有效测定，精确了解机组此刻实际所处的密封状态，继而从实际情况出发进行妥善应对[7]。

2.1.2 冷剂水管理

因为其运转条件始终处在动态变化的过程当中，当机组在初期运转时，溶液质量分数呈现出相对较稀的状态。再加上部分操作行为欠缺合理性，这便导致在发生器中所存在的溴化锂溶液有极大的可能性会在冷剂水蒸气的基础上流入蒸发器以及冷凝器中，进而导致在冷剂水中包含着一定的溴化锂，最终使得冷剂水遭受到污染。即便是机组整体能够处在正常运转的情况下，但是在不断增加其运转时长的过程中同样会使其面临着一定的冷剂水受污染的风险。一旦冷剂水遭到污染便会在原有的基础上降低其制冷量。通常情况下，工作人员可以通过对冷剂水的密度进行测定，进而明确冷剂水中所包含的溴化锂含量。由此可见，相关工作人员需要按照具体标准和要求定期开展对于冷剂水密度的测定工作，进而判断是否要再生。当其处在正常运行过程中，若是工作人员发现冷剂水的液位正处在持续升高阶段，便能够判定冷剂水面临着污染问题，应当对其展开再生处理工作[8]。

2.2 加强设备维护

2.2.1 制冷机组

除了要优化工艺管理以外，相关工作人员还应当强化开展设备维护工作，具体来看，工作人员需要针对机组展开短期的停机保养工作。该工作能够有效稀释机组内部的溴化锂溶液，与此同时，还能够确保机组内部所具有的真空度能够充分满足相关要求。在对机组展开长期的停机保养工作时，需要使冷剂水通入到吸收器内部，保障溶液能够得到均匀的稀释，这样便可以有效避免其在环境温度下出现结晶的问题[9]。

针对单效机组而言，一般来说可以使用充氮保养的策略，并且还应当专门搭建起相应的除盐水站。一旦单效机组进入到了长期停机的状态，便可以使得原本在其中的溶液全都转移到溶液储罐内部，接下来还要将除盐水注入到机组内部，并对溶液泵进行启动，针对单效机组中的内系统展开全方位的水洗工作，具体包括以下两方面功能。

一方面，其能够针对单效机组中所包含的剩余溶液展开清洗工作，这样便可以在机组内部构建起一个良好的中性环境，以有效减少溶液在机组中所产生的腐蚀作用；另一方面，也能够随之带出机组中所存在的部分杂质，进而保障机组整体能够有良好的清洁性。当溶液从机组内部出去之后，机组充氮需要营造出良好的正压环境，这样既能够防止外部空气进入机组中，还可以为后续机组检修工作的高质量开展创造良好的条件[10]。

2.2.2 附属设备

除了制冷机组以外，工作人员还需要针对其附属设备采取相应的维护措施，对于溶液泵以及冷剂水泵来说，工作人员应当做到全面开展对于下述项目的检查工作。例如应当每天检查其是否存在不正常的声音，同时还要合理检查电动机的电流，判断其是否符合相关要求，工作人员还应当针对溶液泵的泵体温度展开检查工作，判断其是否处在正常的范围内。除此以外，还应当检查电动机的绝缘以及石墨轴承在运行阶段的实际磨损程度。在真空泵系统的维护工作中，工作人员需要定期针对真空泵油进行检查，以明确其当前的乳化以及污染程度，并且还要定期检查真空性能，同时还要基于现有条件及时清洗阻油器。

而在隔膜式真空阀的维修保养阶段，工作人员应当将侧重点放在检查其隔膜老化程度以及密封性能等方面，在此过程中还需要针对真空调节阀和球阀展开密封性检查工作。工作人员在实际进行阀门检查时应当通过对于正压检漏方式对此刻阀门的具体状态进行确定。针对隔膜阀而言，若是阀门本身已经有了较长的应用时间，但工作人员无法利用检漏对阀门的实际密封情况进行了解，通常情况下，可以针对此类阀门采取解题的方式，然后针对橡皮头部展开更加仔细的检查工作，进而为机组后续的持续平稳运行奠定坚实的基础。

2.3 优化日常运行

2.3.1 冷水调节

冷水出口温度的实际情况会在一定程度上影响制冷量，机组在运行状态下，若是各个条件维持不变，那么随着冷水出口温度提升1 ℃，其制冷量便会产生4%～7%的提高。具体指的是，若是机组的运转处在冷水出口温度较高的状态下，那么在对同样冷量进行制取时不会产生过大的冷却水量以及蒸汽消耗。基于此，当各种参数和用户实际需求等相符合时，工作人员需要尽可能使得机组能够运转在较高冷水出口温度当中，这便能够在原有的基础上促进机组自身运行经济效益的提升。若是其温度过高，便会降低冷剂水液位，进而使得制冷量的增加开始呈现出相对平缓的态势。

2.3.2 冷却水调节

当机组处在运转状态下，工作人员应当加强对于冷却水进口温度的控制力度，通常情况下需要使其维持在28 ℃～32 ℃之间。结合实际情况来看，冷水量基本上不会对制冷量造成影响。与此同时，工作人员应当合理控制管内流速，不管是冷水量还是冷却水量，都应当尽可能符合设计要求，尽可能维持在设计值120%以内，以免其流速过高产生一定的腐蚀作用，对机组整体的性能和使用年限造成负面影响。

3 结论

综上所述，在仿真的基础上开展相应的性能试验，能够辅助工作人员积极开展对于溴化锂吸收式制冷机性能的优化工作，对于其应用成效的提升有着积极的促进作用，能够在提高运行效率的基础上延长其使用寿命。因此，相关研究人员应当加强对其的重视程度，进而为其应用效果的提高创造良好的条件。