Inrefroidisseur à absorption au bromure de lithiumLa solution de bromure de lithium (LiBr) sert d'absorbant principal, permettant le cycle de réfrigération grâce à ses fortes propriétés hygroscopiques. En absorbant facilement la vapeur d'eau, elle maintient un environnement à basse température et basse pression au sein de l'absorbeur, facilitant ainsi la production d'eau réfrigérée. Cependant, la solution de LiBr présente des caractéristiques de solubilité dépendantes de la température. Lorsque les paramètres de fonctionnement s'écartent des spécifications de conception 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, davantage de soluté peut être dissous, 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 voies de circulation, obstruant les diffuseurs et les conduites de solution, limitant ainsi le débit de l'absorbant. De plus, le dépôt de cristaux sur les surfaces des échangeurs thermiques forme une couche isolante, altérant les performances de transfert thermique et réduisant considérablement la capacité de refroidissement. Une restriction du débit peut également entraîner des déséquilibres thermiques et de pression localisés au sein de l'absorbeur ou du générateur, compromettant ainsi la stabilité du cycle d'absorption.

Si la cristallisation progresse sans contrôle, les systèmes de surveillance et de contrôle embarqués détecteront les écarts 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 restauration nécessite un chauffage contrôlé pour dissoudre les cristaux, suivi d'une inspection mécanique et de l'élimination de tout blocage résiduel, un processus à la fois long et perturbateur pour l'exploitation.

Principales causes de cristallisation

• Les facteurs déclencheurs typiques comprennent :
• Températures de l'eau de refroidissement excessivement basses, induisant un refroidissement localisé de l'absorbeur.
• Concentration de 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 rapides.
• Séquences de démarrage ou d'arrêt incorrectes, en particulier refroidissement brutal.
• Pénétration de particules ou d’autres impuretés servant de sites de nucléation.