In臭化リチウム吸収冷凍機臭化リチウム（LiBr）溶液は、主要な吸収剤として機能し、その強い吸湿性によって冷凍サイクルを可能にします。水蒸気を容易に吸収することで、吸収器内を低温・低圧の環境に保ち、冷水生成を促進します。しかし、LiBr溶液は温度に依存する溶解特性を示します。運転パラメータが設計仕様から逸脱し、溶液濃度が使用温度における溶解限界を超えると、LiBrは液相から固体結晶として析出します。この現象は結晶化と呼ばれます。

基本的なメカニズムは、過飽和の砂糖溶液とのアナロジーで説明できます。温度が上昇すると、より多くの溶質が溶解しますが、温度が低下するか、溶質の濃度が過剰になると沈殿が生じます。臭化リチウム系でも同様の熱力学的原理が適用され、過飽和に達すると結晶化が起こります。

結晶化の運用上の意味

結晶化は吸収式冷凍機にとって重大な運用リスクをもたらします。固体の臭化リチウム（LiBr）の沈殿物が循環経路内に蓄積し、スプレーディストリビューターや溶液ラインを閉塞することで吸収液の流量が制限される可能性があります。さらに、熱交換器表面に結晶が堆積すると断熱層が形成され、伝熱性能が低下し、冷却能力が大幅に低下します。また、流量制限は吸収器または発電機内で局所的な熱および圧力の不均衡を引き起こし、吸収サイクルの安定性を損なう可能性があります。

結晶化が制御不能に進行した場合、船上の監視・制御システムが濃度、温度、または圧力の逸脱を検知し、自動保護停止を開始します。この保護的な「強制停止」は機械的な損傷を防ぎますが、冷却能力は即座に失われます。復旧には、結晶を溶解するための制御された加熱、その後の機械検査と残留閉塞の除去が必要ですが、これは時間がかかり、運用にも支障をきたすプロセスです。

結晶化の主な原因

• 典型的な開始要因は次のとおりです。
• 冷却水温度が過度に低いため、吸収装置の局所的な冷却が発生します。
• 溶解度閾値を超える溶液濃度の上昇。
• 熱入力または溶液循環が中断され、局所的に急激な温度低下を引き起こします。
• 不適切な起動またはシャットダウンのシーケンス、特に急激な冷却。
• 核形成部位となる微粒子やその他の不純物の侵入。