Inrefroidisseur à absorption de bromure de lithiumDans ce système, la solution de bromure de lithium (LiBr) sert d'absorbant principal, permettant le cycle frigorifique grâce à ses fortes propriétés hygroscopiques. En absorbant facilement la vapeur d'eau, elle maintient un environnement de basse température et de basse pression au sein de l'absorbeur, facilitant ainsi la production d'eau glacée. Cependant, la solubilité de la solution de LiBr dépend de la température. Lorsque les paramètres de fonctionnement s'écartent des spécifications et que la concentration de la solution dépasse sa limite de solubilité à la température ambiante, le LiBr précipite de la phase liquide sous forme de cristaux solides – un phénomène appelé cristallisation.

Le mécanisme sous-jacent peut être illustré par analogie avec une solution de sucre sursaturée : à température élevée, une plus grande quantité de soluté peut être dissoute, tandis qu’une baisse de température ou une concentration excessive de soluté entraîne une précipitation. Dans les systèmes LiBr, des principes thermodynamiques similaires s’appliquent, la cristallisation se produisant lorsque la sursaturation est atteinte.

Implications opérationnelles de la cristallisation

La cristallisation présente des risques opérationnels importants pour les refroidisseurs à absorption. Des dépôts solides de LiBr peuvent s'accumuler dans les circuits de circulation, obstruant les distributeurs de pulvérisation et les conduites de solution, et limitant ainsi le débit d'absorbant. De plus, le dépôt de cristaux sur les surfaces de l'échangeur de chaleur forme une couche isolante, altérant les performances de transfert thermique et réduisant considérablement la capacité de refroidissement. La restriction du débit peut également entraîner des déséquilibres thermiques et de pression localisés au sein de l'absorbeur ou du générateur, compromettant la stabilité du cycle d'absorption.

Si la cristallisation se poursuit sans contrôle, les systèmes de surveillance et de contrôle embarqués détecteront les variations de concentration, de température ou de pression et déclencheront un arrêt de protection automatique. Cet arrêt forcé prévient les dommages mécaniques, mais entraîne une perte immédiate de capacité de refroidissement. La remise en service nécessite un chauffage contrôlé pour dissoudre les cristaux, suivi d'une inspection mécanique et de l'élimination de tout blocage résiduel ; un processus long et perturbateur pour l'exploitation.

Causes principales de la cristallisation

• Les facteurs déclencheurs typiques comprennent :
• Températures de l'eau de refroidissement excessivement basses, induisant un refroidissement localisé de l'absorbeur.
• Concentration de la solution élevée au-delà des seuils de solubilité.
• Interruption de l'apport de chaleur ou de la circulation de la solution, provoquant des chutes de température localisées et rapides.
• Séquences de démarrage ou d'arrêt incorrectes, notamment un refroidissement brutal.
• Pénétration de particules ou d'autres impuretés servant de sites de nucléation.