Inrefrigeratore ad assorbimento al bromuro di litioLa soluzione di bromuro di litio (LiBr) funge da assorbente primario, consentendo il ciclo di refrigerazione grazie alle sue elevate proprietà igroscopiche. Assorbendo rapidamente il vapore acqueo, mantiene un ambiente a bassa temperatura e bassa pressione all'interno dell'assorbitore, facilitando così la produzione di acqua refrigerata. Tuttavia, la soluzione di LiBr presenta caratteristiche di solubilità dipendenti dalla temperatura. Quando i parametri operativi si discostano dalle specifiche di progetto e la concentrazione della soluzione supera il limite di solubilità alla temperatura prevalente, il LiBr precipita dalla fase liquida sotto forma di cristalli solidi, un fenomeno noto come cristallizzazione.

Il meccanismo sottostante può essere illustrato per analogia con una soluzione zuccherina sovrasatura: a temperature elevate, una maggiore quantità di soluto può essere disciolta, mentre una riduzione della temperatura o un'eccessiva concentrazione di soluto provocano la precipitazione. Nei sistemi LiBr si applicano principi termodinamici simili, con la cristallizzazione che si verifica al raggiungimento della sovrasaturazione.

Implicazioni operative della cristallizzazione

La cristallizzazione presenta rischi operativi significativi per i refrigeratori ad assorbimento. Depositi solidi di LiBr possono accumularsi nei percorsi di circolazione, ostruendo i distributori di spray e le linee di soluzione, limitando così il flusso di assorbente. Inoltre, la deposizione di cristalli sulle superfici dello scambiatore di calore forma uno strato isolante, compromettendo le prestazioni di trasferimento del calore e riducendo sostanzialmente la capacità di raffreddamento. La restrizione del flusso può anche portare a squilibri termici e di pressione localizzati all'interno dell'assorbitore o del generatore, compromettendo la stabilità del ciclo di assorbimento.

Se la cristallizzazione procede in modo incontrollato, i sistemi di monitoraggio e controllo di bordo rilevano deviazioni di concentrazione, temperatura o pressione e avviano un arresto automatico di protezione. Questa "interruzione forzata" protettiva previene danni meccanici, ma provoca l'immediata perdita di capacità di raffreddamento. Il ripristino richiede un riscaldamento controllato per sciogliere i cristalli, seguito da un'ispezione meccanica e dalla rimozione di eventuali ostruzioni residue, un processo che richiede molto tempo e comporta notevoli disagi operativi.

Cause primarie della cristallizzazione

• I fattori scatenanti tipici includono:
• Temperature dell'acqua di raffreddamento eccessivamente basse, che inducono un raffreddamento localizzato dell'assorbitore.
• Concentrazione elevata della soluzione oltre le soglie di solubilità.
• Interruzione dell'apporto di calore o della circolazione della soluzione, con conseguente rapido calo localizzato della temperatura.
• Sequenze di avvio o spegnimento non corrette, in particolare raffreddamento brusco.
• Ingresso di particelle o altre impurità che fungono da siti di nucleazione.