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1、氯化鈣水溶液作載冷劑時(shí)濃度的選擇分析
摘要：載冷劑是一種在間接冷卻的制冷裝置中，使得被冷卻系統(tǒng)的熱量得以傳遞到制冷劑中去的一種中間冷卻介質(zhì)。氯化鈣水溶液可在低溫低壓法生產(chǎn)中作為液氯的載冷劑。為了使得全部鹽水均呈液體狀態(tài)并且無(wú)冰或無(wú)鹽析出，一般選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在28.5%-30%之間的氯化鈣水溶液作為載冷劑。本文主要對(duì)氯化鈣水溶液作為載冷劑時(shí)所應(yīng)該選用的濃度進(jìn)行分析，以期選擇出合適濃度的制冷劑。
關(guān)鍵詞：氯化鈣水溶液、載冷劑、濃度、選擇分析
一般來(lái)說(shuō)，在低溫低壓法中生產(chǎn)液氯時(shí)都會(huì)采用氯化鈣水溶液作為其中使用到的載冷劑。氯化鈣水溶液又稱鹽水，其所具有的凍結(jié)點(diǎn)溫度較低，并且對(duì)于生產(chǎn)所需的低溫要
2、求可完全滿足。在利用氯化鈣水溶液作為載冷劑時(shí)，對(duì)其濃度的合理選擇是其中的重要一環(huán)。若氯化鈣水溶液的濃度選擇不當(dāng)，鹽水溶液中就會(huì)結(jié)出一些冰塊或析出一些氯化鈣結(jié)晶，對(duì)于制冷效果產(chǎn)生影響[1]。
一、 制冷劑的特點(diǎn)
制冷劑是在間接冷卻的制冷裝置中得到廣泛應(yīng)用的一種介質(zhì)，其使用被冷卻系統(tǒng)的熱量得以完全傳遞給制冷劑，屬于一種中間冷卻物質(zhì)。這種冷卻物質(zhì)也被稱為第二制冷劑。制冷劑循環(huán)是在蒸發(fā)器中得到冷卻，并被送至相應(yīng)冷卻設(shè)備中對(duì)被冷卻系統(tǒng)中存在的熱量進(jìn)行吸收，之后再返回蒸發(fā)器中將吸收得到的熱量傳送給制冷劑，同時(shí)再使得載冷劑重新被冷卻的一種模式。使用制冷劑可使得制冷劑在較小的循環(huán)系統(tǒng)中得到集中，并將冷量傳
3、送到距離較遠(yuǎn)的冷卻設(shè)備中。在設(shè)備中使用制冷劑可以使得一些直接冷卻制冷裝置很難解決的問(wèn)題得到相應(yīng)的解決，另外，使用制冷劑還能使得一些毒性較大或存在較大刺激性氣味的制冷劑和使用環(huán)境遠(yuǎn)離，使得制冷系統(tǒng)的安全性得到顯著增強(qiáng)[2]。顯而易見(jiàn)，制冷劑是依靠顯熱來(lái)對(duì)冷量進(jìn)行運(yùn)載的，與制冷劑依據(jù)汽化潛熱制冷的主要區(qū)別。由于直接使用了制冷劑，因而導(dǎo)致很多制冷系統(tǒng)的復(fù)雜性也大大增加了。與此同時(shí)，制冷循環(huán)從冷源中獲得相應(yīng)的熱量，其中存在了兩次傳熱溫差，即載冷劑和被冷卻系統(tǒng)中的溫差以及載冷劑與制冷劑中的傳熱溫差，使得制冷系統(tǒng)中的傳熱達(dá)到不可逆耗散，使得制冷循環(huán)的性能系數(shù)得到相應(yīng)降低。因此，在一些特殊要求中，間接制冷系
4、統(tǒng)才被使用。
二、 氯化鈣水溶液的特點(diǎn)
氯化鈣水溶液是經(jīng)常作為載冷劑使用的一種鹽水溶液，常用于中溫制冷裝置。鹽水溶液中的比熱容、密度以及凝固點(diǎn)等都和鹽水溶液的溫度以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)有著密切的聯(lián)系。當(dāng)氯化鈣水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于共晶點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，若氯化鈣水溶液的溫度高于凝固點(diǎn)溫度，那么氯化鈣水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是穩(wěn)定的。若低于凝固點(diǎn)的溫度，氯化鈣水溶液則有冰析出。當(dāng)氯化鈣水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，凝固點(diǎn)也會(huì)隨之降低[3]。當(dāng)氯化鈣水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于共晶點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，則水溶液的凝固點(diǎn)也得到上升，并且存在結(jié)晶鹽從氯化鈣水溶液中析出。一般來(lái)說(shuō)，氯化鈣水溶液的共晶點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.9%，共晶點(diǎn)的溫度為-55℃。
5、為了使得氯化鈣水溶液作為載冷劑在蒸發(fā)器中沒(méi)有發(fā)生結(jié)冰以及析鹽情況，就需要對(duì)氯化鈣水溶液的工作溫度以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。
氯化鈣水溶液的導(dǎo)熱系統(tǒng)與溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間是呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與溫度之間是呈正相關(guān)關(guān)系。鹽水溶液的粘度與溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是呈正相關(guān)關(guān)系，與溫度也是呈正相關(guān)關(guān)系。而鹽水溶液的比熱容與溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系是負(fù)相關(guān)，與溫度是呈正相關(guān)。因此，鹽水循環(huán)泵耗功也是隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)值變大而變大的[4]。氯化鈣水溶液在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)對(duì)空氣中的水分進(jìn)行吸收從而使得其本身的質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到降低，凝固點(diǎn)得到提高。為了避免因鹽水溶液凝固點(diǎn)升高對(duì)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生影響，應(yīng)該對(duì)鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定期進(jìn)行檢測(cè)，并在
6、其中及時(shí)加鹽，保持水溶液中保持合理的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。條件允許的話，還可給氯化鈣水溶液池加蓋。
三、氯化鈣水溶液作為載冷劑的濃度選擇
要想使得氯化鈣水溶液成功地用作載冷劑，那么在其使用溫度范圍中就不能有冰或者有鹽析出。而且需要保持氯化鈣水溶液全部保持液體狀態(tài)。因此，在對(duì)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行選定的時(shí)候，應(yīng)該使得使用溫度高于質(zhì)量分?jǐn)?shù)下鹽水凍結(jié)點(diǎn)。并且，此時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該小于使用溫度下飽和溶液所具有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[5]。一般來(lái)說(shuō)，和生產(chǎn)液氯所需要的低溫范圍-40℃—-34℃相對(duì)應(yīng)的，如果按照最低溫度，即-40℃來(lái)進(jìn)行選擇的話，氯化鈣水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該設(shè)置在28%-31.4%之間。若想設(shè)置得更為精確，就可以將質(zhì)
7、量分?jǐn)?shù)設(shè)置在28.5%-30%之間，對(duì)應(yīng)的相對(duì)密度范圍應(yīng)該為1.275-1.286。因此，根據(jù)已經(jīng)得到計(jì)算的鹽溶液，可通過(guò)對(duì)相對(duì)密度進(jìn)行測(cè)試的方法對(duì)配制溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行相應(yīng)的確定。
結(jié)語(yǔ)：
氯化鈣水溶液是一種常用的載冷劑，其濃度的不同可對(duì)載冷劑的性質(zhì)以及性能都產(chǎn)生很大影響。因此，在實(shí)際使用的時(shí)候，需要對(duì)氯化鈣水溶液的濃度進(jìn)行合理選擇。若氯化鈣水溶液濃度選擇不合理，就會(huì)導(dǎo)致有冰析出或有鹽析出。一般來(lái)說(shuō)，氯化鈣水溶液的濃度設(shè)置為28.5%-30%，這個(gè)范圍濃度內(nèi)的氯化鈣水溶液性能最佳。
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