Inабсорбционный чиллер на основе бромида литияВ качестве основного абсорбента используется раствор бромида лития (LiBr), обеспечивающий работу холодильного цикла благодаря своим сильным гигроскопическим свойствам. Легко поглощая водяной пар, он поддерживает низкотемпературную среду с низким давлением внутри абсорбера, тем самым способствуя производству охлажденной воды. Однако раствор LiBr демонстрирует температурно-зависимые характеристики растворимости. Когда рабочие параметры отклоняются от проектных параметров, и концентрация раствора превышает предел растворимости при текущей температуре, LiBr выпадает в осадок из жидкой фазы в виде твердых кристаллов — явление, называемое кристаллизацией.

Основной механизм можно проиллюстрировать по аналогии с пересыщенным раствором сахара: при повышенных температурах растворяется больше вещества, тогда как снижение температуры или чрезмерная концентрация вещества приводят к осаждению. В системах с LiBr действуют аналогичные термодинамические принципы, при этом кристаллизация происходит при достижении пересыщения.

Практические последствия кристаллизации

Кристаллизация представляет собой значительный эксплуатационный риск для абсорбционных чиллеров. Твердые отложения LiBr могут накапливаться в циркуляционных каналах, закупоривая распылители и линии подачи раствора, тем самым ограничивая поток абсорбента. Кроме того, отложение кристаллов на поверхностях теплообменников образует изолирующий слой, ухудшая эффективность теплопередачи и существенно снижая холодопроизводительность. Ограничение потока также может привести к локальным тепловым и барометрическим дисбалансам внутри абсорбера или генератора, что ставит под угрозу стабильность абсорбционного цикла.

Если кристаллизация будет продолжаться бесконтрольно, бортовые системы мониторинга и управления обнаружат отклонения в концентрации, температуре или давлении и инициируют автоматическое защитное отключение. Это защитное «принудительное отключение» предотвращает механические повреждения, но приводит к немедленной потере холодопроизводительности. Восстановление требует контролируемого нагрева для растворения кристаллов, за которым следует механическая проверка и удаление любых остаточных засоров — процесс, который является как трудоемким, так и нарушающим работу системы.

Основные причины кристаллизации

• К типичным инициирующим факторам относятся:
• Чрезмерно низкие температуры охлаждающей воды вызывают локальное охлаждение абсорбера.
• Повышенная концентрация раствора, превышающая пороговые значения растворимости.
• Прерывание подвода тепла или циркуляции раствора, вызывающее резкое локальное падение температуры.
• Неправильная последовательность запуска или остановки, особенно резкое охлаждение.
• Проникновение твердых частиц или других примесей, служащих центрами нуклеации.