溴化鋰吸收式空調制冷在汽車方面的應用與面臨的難關介紹

德州學院機電工程學院 韓瑞杰 胡曉花

伴隨著我國經濟實力的飛速發展，我國汽車總量每年也在快速增加，隨之帶來的問題是車用燃料的消耗急劇上升；而汽車發動機和由燃料燃燒產生的廢熱又有一半以上被排放到空氣中，造成了能源極大的浪費。從根本上來說，目前的科學技術在發動機熱效率利用上已經很難再有大幅提升,因此更好地利用發動機的廢熱是在當前條件下的一種很好的節能方法，也符合國家大力推行的環保政策。于是將吸收式制冷技術應用到汽車中的想法也由此孕育而生。

1 溴化鋰吸收式制冷與汽車發動機相結合

縱觀過去其實早在很多年以前，西方國家就已經出現將制冷機與車載發動機相結合的應用，只不過是應用在了旅游汽車，且數量極少，但這與目前私有汽車的應用仍有所不同。李見波在所發表的文章中也介紹了汽車發動機余熱推動的吸收式制冷的發展近況。

而獲得廣泛應用的工質對主要有以下兩種，如表所示，而本文講述的是用于空調系統的溴化鋰溶液。

制冷常見工質對表格

溴化鋰的物理性質如下表所示：

溴化鋰基本物理性質表

我們知道傳統的蒸汽壓縮式制冷機主要由壓縮機，冷凝器，節流閥，蒸發器等部件組成，而溴化鋰吸收式制冷機則是使用吸收器、精餾塔、溶液熱交換泵等儀器替代了壓縮機實現了過程循環，這也就是我們常說的“熱壓縮機”[2]，如下圖所示。

圖1 溴化鋰吸收式制冷機的工作流程圖

從吸收器中出來的飽和稀溶液，經過發生器泵時壓力升高，然后被送入溶液熱交換器中，經過一系列等壓升溫的過程后被發生器熱管內的工作蒸汽加熱，進入發生器。在等壓條件下，溶液溫度會逐漸升高，溶液中的水分也會隨之蒸發，使溶液的質量分數不斷增大。經發生器排出的水蒸氣向上通過擋板進入冷凝器（擋板用于防止液滴與蒸汽進入冷凝器影響實驗）。向冷凝器的熱管內通入冷卻水，使在管外的冷劑水蒸汽經過換熱被冷卻，即冷劑水。

進入蒸發器，由于壓力的突降，會產生一部分閃發蒸汽。蒸發器內含有噴淋式的熱交換器，且噴淋量較大，所以冷劑水大部分聚積在蒸發器的水盤內，然后由冷卻水泵通過升壓送入蒸發器的噴淋管中，經噴嘴噴淋到管簇表面，在獲取了冷媒水的熱能后，蒸發壓力較低的水蒸氣。蒸發器內壓力較低，可獲得循環所需的冷卻水。蒸發產生出來的冷劑水蒸氣在經過擋液板時，將攜帶的液滴分離到吸收器中，然后由吸收器泵平均噴淋在吸收器管簇的外表面。從熱交換器中流出的濃溶液吸收從蒸發器出來的溴化鋰蒸汽，混合后得到稀溶液，聚積于吸收器底部的液囊中，再通過發生器泵打回到發生器中，如此往復進行循環。

所用溴化鋰溶液的導熱系數變化如下表格所示：

溴化鋰水溶液的導熱系數表

而汽車內燃機自身的轉換效率并不高，導致大部分熱能隨發動機排出廢氣時被一起排出，造成能源的極大浪費，而吸收式制冷正是利用排出的廢熱來進行空調制冷[3]。溴化鋰吸收式制冷機在與汽車發動機結合使用中，可以讓排放出的大量使用率低的熱能能夠被二次利用，甚至多次利用，大大的提高了能源的使用效率。

2 吸收式制冷系統與汽車發動機結合的特點與所面臨的難關

2.1 實驗裝置所具備的性能特點

（1）低品級的熱能可被再利用，極大提高能源利用率。

（2）實驗設備耗電量少，性能良好，綜合表現優異。

（3）實驗所用物品和溶液材料易獲取，且化學穩定性及熱穩定性好。

（4）制冷劑熱物理性質良好，滿足環境保護的要求，可逐步替代氟利昂，實現大規模應用。

（5）實驗設備性能穩定，操作簡單易于調節。

（6）制冷劑為溴化鋰溶液，安全可靠，無色無毒，吸濕性強。

2.2 面臨的難關

與汽車發動機結合的吸收式制冷雖然有某些優勢，但目前卻依舊沒有實現大規模應用，其中最重要的一個原因是在安裝方面遇到了阻礙。而本項目當前的困難在于如何把溴化鋰吸收裝置安裝在汽車的發動機，這是目前面臨的一個重大難題。

若能在安裝這個技術難關上有所創新突破，必能加速車載發動機與溴化鋰吸收式制冷機結合的發展進程，新時代的制冷技術應用也將會迎來一個新的突破。

3 社會前景與與自身優勢

（1）儀器噪音極小，不會對環境產生噪音污染；且所需原料獲取容易，可循環使用。

（2）發展前景良好。通過對南極臭氧空洞的觀察，人們也越來越注重保護環境的意識。保護臭氧層是全球性的環境問題，也因此產生了很多國際約定，例如《蒙特利爾協定書》。而本文中講到的吸收式制冷與汽車廢熱的結合，不僅在保護環境方面有卓越表現，更符合當今社會的發展主題，符合時代發展趨勢必將擁有更強的競爭優勢。

4 結語

能源過度使用導致的匱乏會引來許多問題，所以對能源利用的最大化是我們一直所倡導追求的。制冷技術在汽車內的應用也已有多次創新，本文提到的溴化鋰吸收式制冷與汽車的結合雖然前途光明，但許多實際因素卻也對此有所限制，在未來科學技術的發展道路上，對此我們或許需要付出更大的努力才能真正將這個美好愿景轉化為造福人類社會的福音。