新型混合吸收式制冷循環(huán)的性能研究

1、新型混合吸收式制冷循環(huán)的性能研究 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文新型混合吸收式制冷循環(huán)的性能研究姓名:萬忠民申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):制冷及低溫工程指導(dǎo)教師:舒水明摘 要/隨著世界能源的短缺,空調(diào)能耗在全年民用能耗中占有相當(dāng)大的比例,世界各地都在加緊太陽能空調(diào)技術(shù)的研究。但是太陽能集熱器在保證較高的集熱效率時(shí),其可獲得熱源溫度一般在之間,此溫度范圍對于利用單級吸收式制冷系統(tǒng)則熱源溫度偏低,效率較小,而采用兩級吸收式制冷系統(tǒng)則熱源可利用溫差小,較低。因此尋找一種能利用低溫?zé)嵩床⑶覠嵩纯衫脺夭钶^大的制冷循環(huán)就是解決問題的關(guān)鍵。,少本文提出了一種高效的適合太陽能空調(diào)的溴化鋰混和吸收式制冷循環(huán),解決傳統(tǒng)吸收

2、式系統(tǒng)在利用太陽能實(shí)現(xiàn)制冷時(shí)存在的弊端。其特點(diǎn)是在傳統(tǒng)的兩級吸收式循環(huán)相比,系統(tǒng)增加了一個(gè)附加高壓發(fā)生器,通過高壓發(fā)生器再生出的:溶液與低壓吸收器的吸收后的溶液混合,提高高壓吸收器的吸收劑濃度從而減小其壓力,提高系統(tǒng)的制冷系數(shù),增大了熱源的可利用溫差。/對太陽能混合吸收式制冷循環(huán)進(jìn)行熱力學(xué)模型分析,對循環(huán)整體性能分析,得到混合循環(huán)中各狀態(tài)點(diǎn)濃度、壓力以及冷凝條件等因素對整體性能的影響,并得出它們的增加范圍值。研究表明,混合吸收式循環(huán)的發(fā)生熱源在,熱力系數(shù)最高可達(dá).,其熱源可利用溫差最高可達(dá),能夠較好的適合太陽能空調(diào)系統(tǒng)。提出了一種可用予太陽能吸收式制冷系統(tǒng)中的新型蓄能循環(huán),利用儲存的濃度勢差,

3、實(shí)現(xiàn)全天候制冷。分析了它的性能特性,并與傳統(tǒng)的蓄熱方式和蓄冷方式的蓄能系統(tǒng)進(jìn)行分析比較,得出在相同的蓄冷量情況下,新型循環(huán)的蓄能體積是傳統(tǒng)系統(tǒng)蓄能體積的%一%,蓄能體積的冷量能維持房間的夜間冷量,促進(jìn)蓄能裝置小型化,從而推動(dòng)小型太陽能吸收式蓄能空調(diào)的商品化。本文在新型循環(huán)理論分析的基礎(chǔ)上,對混合系統(tǒng)的熱源可利用溫差進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明,新型混合吸收式制冷循環(huán)的熱源可利用溫差比兩級吸收式制冷提高.沒有考慮結(jié)晶情況下。新型太陽能混和吸收式制冷循環(huán)對太陽能空調(diào)實(shí)用化具有很大的意義。戶一關(guān)健詞:厭陽錛吸收式制冷、混合循環(huán)可利用溫差制冷系數(shù)、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文,. .,. ./ ./.,.,.

4、. ,. ,婦硒。刪唧吼。 湖蜥 . ”】, .”。.托銜/蠡”.:,華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文緒 論由于世界能源的短缺,太陽能的利用與無氟制冷技術(shù)是世界各國,特別是發(fā)達(dá)國家重中重的熱門研究課題之一【叫。隨著我國改革開放的深入發(fā)展。人均住房面積的增大和對居住環(huán)境舒適性要求的提高,平均每戶的能耗急劇上升,全國居民用這部分能量占國發(fā)經(jīng)濟(jì)總耗能的比例也上升。因此,巨大潔凈的能源?太陽能作為常規(guī)礦物能源的替代者,為人們展示了無限光明的前景川。利用太陽熱能制冷的太陽能空調(diào)就成了世界范圍內(nèi)研究的熱門課題。太陽能制冷空調(diào)包括太陽能集熱器與吸收式制冷機(jī),本研究主要基于溴化鋰吸收式制冷方式上。.溴化鋰吸收式制冷概

5、述根據(jù)熱力學(xué)第二定律分析可知,一切過程的進(jìn)行都有其一定的方向,在絕熱系統(tǒng)中一切可能發(fā)生的過程都將使系統(tǒng)的熵增加不可逆過程或者不變可逆過程,凡是將使絕熱系熵減少的過程都是不可能進(jìn)行的,這客觀規(guī)律都可表示為:吸收式制冷循環(huán)要求將熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?這樣導(dǎo)致系統(tǒng)的絕熱系熵減少,因而是無法單獨(dú)進(jìn)行的“。若要這樣不可能自發(fā)進(jìn)行的過程成為可能,則必須使它與一種可促使系統(tǒng)熵增加的輔助過程同時(shí)進(jìn)行,并且這一輔助過程熵的增加足以補(bǔ)償主過程的熵的減少。圖.溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的基本原理華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的基本原理如圖所示】,首先把中的溴化鋰溶液加熱,產(chǎn)生水蒸氣,打開閥門,使其進(jìn)入

6、到中,將中的水蒸氣冷凝為液態(tài)水:停止加熱,關(guān)閉閥門,冷卻中的溴化鋰溶液;打開閥門,此時(shí)由于中的溴化鋰溶液被冷卻,使其吸收水蒸汽的能力增強(qiáng),于是中的水蒸汽被濃度較高的溴化鋰溶液吸收,壓力下降,導(dǎo)致中的水蒸發(fā),產(chǎn)生制冷效應(yīng)。溴化鋰吸收式制冷機(jī)具有以下特點(diǎn):對制冷機(jī)的熱源要求不高,可以使用低品味熱能。例如低壓蒸氣、熱水以及其它廢熱、廢氣等。而在許多的工業(yè)部門如化工、冶煉、紡織等都具有大量的低品味熱源。而現(xiàn)在流行的利用太陽能這些低溫?zé)嵩磥韺?shí)現(xiàn)制冷空調(diào)系統(tǒng),有其很大的實(shí)用價(jià)值,得到了廣泛的運(yùn)用【。對吸收式制冷系統(tǒng),幾乎沒有什么可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備和部件除泵外,因此運(yùn)轉(zhuǎn)安靜、震動(dòng)小,噪聲小。吸收式制冷機(jī)由于不需要

7、壓縮機(jī),并且大多設(shè)備屬容器和熱交換器,結(jié)構(gòu)比較簡單,便于加工制造和維護(hù)。吸收式制冷機(jī)的容量的調(diào)節(jié)范圍很大,在%的負(fù)荷內(nèi)可進(jìn)行冷量的無級調(diào)節(jié),并且隨著負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)溶液循環(huán)量,有著優(yōu)良的調(diào)節(jié)特性,從而管理方便,運(yùn)行穩(wěn)定。不需要精餾;工作壓力較低,制冷機(jī)在真空狀態(tài)下運(yùn)行,無高壓爆炸危險(xiǎn),安全可靠;設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,鋼材耗用少,熱效率較氨系統(tǒng)高。.以溴化鋰水溶液為工質(zhì),無臭、無毒,有利于滿足環(huán)保要求,特別是蒙特利爾協(xié)議書簽訂后,國際上禁用氟氯烴化合物,迫切要求尋找代用工質(zhì)。除對新工質(zhì)的開發(fā)研究外,對不含氟氯烴化合物的溴化鋰吸收式制冷機(jī)的發(fā)展更為重視。太陽能吸收式制冷空調(diào)的制冷效率定義為吸收式制冷機(jī)制冷量

8、與進(jìn)入發(fā)生器的發(fā)生熱量之比,國外學(xué)者和比較了不同吸收工作介質(zhì)的吸收式制冷機(jī)的效率,特別對氨一水與溴化鋰一水的工質(zhì)對進(jìn)行了深入的研究,研究表明,溴化鋰一水系統(tǒng)的其他的工質(zhì)對高,雖然溴化鋰一水系統(tǒng)中溴化鋰溶液有一個(gè)結(jié)晶溫度范圍,但是由于其有良好的性能,因此在太陽能吸收式制冷系統(tǒng)中理所當(dāng)然華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文成為其制冷工質(zhì)。同時(shí),通過文獻(xiàn)【可得到氨一水吸收式制冷機(jī)存在一些缺點(diǎn):氨水系統(tǒng)在相同的設(shè)計(jì)條件下,其較水系統(tǒng)低,一般降低%一%。氨水系統(tǒng)有高的發(fā)生溫度,一般來說,的發(fā)生溫度可以在?,而氨系統(tǒng)卻要一,此時(shí)用平板集熱器集效率較低,甚至可能達(dá)不到這樣的要求。氨水系統(tǒng)要求有較高的壓力,因而需要較大的

9、泵功,氨水系統(tǒng)需要一個(gè)復(fù)雜的精餾過程來分離氨氣和水。由于氨有危險(xiǎn)性,所以氨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有很多的約束條件。綜上所述,溴化鋰吸收式系統(tǒng)能夠較好地適應(yīng)太陽能空調(diào)系統(tǒng),因此對溴化鋰一水為工質(zhì)的吸收式制冷有很大的研究必要性。太陽能吸收式制冷包括制冷機(jī)與集熱器,本論文主要是基于溴化鋰吸收式制冷機(jī)的研究。.國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述吸收式制冷原理早在十八世紀(jì)七十年代就為人們所發(fā)現(xiàn),在十九世紀(jì)五十年代試制了第一臺氨水吸收式制冷機(jī)抽,但由于其設(shè)備較復(fù)雜,并且其制冷系數(shù)較低,故在很長一段時(shí)間內(nèi)都沒有得到廣泛的運(yùn)用。美國是最早研制與生產(chǎn)溴化鋰吸收式制冷機(jī)的國家。美國開利公司從年就開始著手研究大型溴化鋰吸收式制冷機(jī)“”,年,開利公

10、司生產(chǎn)了世界上第一臺萬/制冷量“”、雙簡體的溴化鋰吸收式制冷機(jī)。年斯太哈姆公司制成了第一臺雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。由于全美的天然氣管網(wǎng)遍布,為了滿足用戶的需要,也研制了燃?xì)庵比夹臀帐街评錂C(jī)。生產(chǎn)的廠家主要有開利、特靈、約克等公司“。美國雖然在溴化鋰制冷機(jī)的研制方面起步早,但發(fā)展遲緩,主要原因是:美國電費(fèi)便宜;吸收式制冷機(jī)需要鍋爐,運(yùn)轉(zhuǎn)管理復(fù)雜,因而生產(chǎn)量少。美國生產(chǎn)溴化鋰吸收式制冷機(jī)的臺數(shù)在年為最高峰達(dá)臺,其后年年下降,到,年僅年產(chǎn)臺。但是自蒙特利爾協(xié)定書簽訂以來,由于氯氟烴制冷劑的限制使用,吸華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文收式制冷機(jī)又有了新的發(fā)展,近幾年來產(chǎn)量年年上升,到年己達(dá)年產(chǎn)量臺;特靈公司

11、采用日本川崎的技術(shù),開利公司采用荏原制作所的技術(shù),約克公司采用東芝的技術(shù).大力加快了美國溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展。特別是燃?xì)庹叻?實(shí)施以來,燃?xì)夤?yīng)得到改善,電費(fèi)上升,對發(fā)展燃?xì)饫錈崴畽C(jī)和太陽能制冷機(jī)提供了有利條件。在吸收式制冷系統(tǒng)中,技術(shù)發(fā)展最快的國家是日本,其最初的技術(shù)是由美國引進(jìn)的,自從年開始試制小型吸收式制冷機(jī)以來,這種制冷機(jī)無論在數(shù)量上,制冷機(jī)性能上都得到了不斷的發(fā)展與提高,且現(xiàn)在反過來向美國輸出。年由川崎重工生產(chǎn)出第一臺大容量的吸收式制冷機(jī)。接著在年生產(chǎn)出蒸汽雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī),年生產(chǎn)出燃?xì)庵比嘉帐嚼錈崴畽C(jī)。年荏原制作所制造出制冷量的燃?xì)庵比嘉帐嚼錈崴畽C(jī)。次年矢崎與三洋電機(jī)公司

12、研制出的燃?xì)庵比际嚼錈崴畽C(jī)。同時(shí)由矢崎,東京燃?xì)庵晔綍绲壬a(chǎn)出制冷量范圍.萬幾的小型直燃式冷熱水機(jī)。年東京三洋電機(jī)及荏原制造所研制出智能型的吸收式冷熱水機(jī)。年日本東京燃?xì)庵晔綍缭囍瞥晒α丝绽滗寤嚈C(jī)組。荏原制作所、川崎重工、三洋電機(jī)、矢崎總業(yè)、日立制作所等家近期開發(fā)了燃?xì)馕帐嚼錈崴畽C(jī)組。這種機(jī)組將吸收式冷熱水機(jī)與冷卻塔置于一體,制冷量范圍為,能滿足面積為的中小型建筑。經(jīng)過不斷的發(fā)展,其生產(chǎn)的單機(jī)制冷量最小為,最大為,機(jī)組質(zhì)量由%降低到%,體積由%降到%“”。在我國,年,上海研究所對溴化鋰吸收式制冷進(jìn)行研究,年上海第一冷凍機(jī)廠,中國船舶工業(yè)總公司上海七四研究所以下簡稱上海七四研究所,合肥通

13、用機(jī)械研究所與上海國棉十聯(lián)合試制成功了國內(nèi)第一臺單效蒸汽型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,制冷量為,全鋼結(jié)構(gòu),使用壽命在年左右。年,上海第一冷凍機(jī)廠在國外樣機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,試制成功了萬/單效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,并在年引進(jìn)了美國特靈公司“溴化鋰吸收式制冷機(jī)技術(shù)”,對提高生產(chǎn)加工工藝水平、改善檢測手段,起了一定的作用,產(chǎn)品的清潔度和制造質(zhì)量明顯提高”。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文年江陰溴化鋰制冷機(jī)廠生產(chǎn)出國內(nèi)最大制冷量為的蒸汽一單效型溴化鋰制冷機(jī)。并于次年成功生產(chǎn)出國內(nèi)最大的制冷量為蒸汽雙效型溴化鋰制冷機(jī)?。年上海七四研究所與青島同和空調(diào)設(shè)備廠進(jìn)行了兩級吸收式冷水機(jī)組的開發(fā),驅(qū)動(dòng)熱源溫度?,冷水出水溫度,用于

14、首都鋼鐵廠廢熱回收“”。江陰溴化鋰制冷機(jī)廠生產(chǎn)出國內(nèi)最大型制冷量為萬/、萬/燃油溴化鋰吸收式制冷機(jī),并經(jīng)過鑒定。我國在太陽能制冷及空調(diào)的研究可以追溯到年代,不少的科研機(jī)構(gòu)、高等院校和一些企業(yè)投入大量的人力和物力“”,但是大多是基于氨一水吸收式制冷試驗(yàn)樣機(jī)。天津大學(xué)年研制出連續(xù)式氨一水吸收式太陽能制冰機(jī),日產(chǎn)冰可達(dá).。北京師范學(xué)院都師范大學(xué)等年研制成功.平板型間歇式太陽能制冰機(jī),日產(chǎn)冰.?。華中工學(xué)院現(xiàn)華中科技大學(xué)研制了采光面積為.,冰箱容積為,以氨一水為工質(zhì)對的吸收式制冷冰箱,可維持其溫度在。小時(shí)左右“”。這期間先后有多個(gè)單位開展過工作,積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。年,中國科學(xué)院廣州能源研究所與香港理工學(xué)

15、院合作在深圳科研與實(shí)用相結(jié)“九五”攻關(guān)項(xiàng)目太陽能空調(diào)系統(tǒng)合的示范性太陽能空調(diào)與熱水綜合系統(tǒng)。由廣州能源所與北京能源研究所在廣州江門市實(shí)施建成,年月山東乳山完成的太陽能吸收式空調(diào)及供熱綜合系統(tǒng)“”等表?為其主要的技術(shù)參數(shù)。表?太陽能空調(diào)主要技術(shù)參數(shù)集熱器 制冷機(jī)示范熱水 熱水進(jìn)出口采光工程 型式 容量種類溫度面積 溫度單效吸山東 熱管式.進(jìn)真空管 收式乳山進(jìn)廣東 高效 雙級吸出平板 收式江門華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文太陽能空調(diào)有被動(dòng)供能和主動(dòng)供能兩種形式。被動(dòng)式太陽能空調(diào)設(shè)備相對簡單.造價(jià)低,基本上不需要運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)。國內(nèi)外使用的實(shí)踐證明,用來采暖效果良好,是目前我國太陽房中的主要形式。主動(dòng)式太陽

16、能空調(diào),從集熱到供給暖氣或制冷的過程,需配置集熱器,蓄熱槽,泵,制冷機(jī)等機(jī)械設(shè)備,所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴。但也正是這些機(jī)械設(shè)備的作用,使得太陽能的利用更加有效。冬天取暖,夏天制冷,太陽能空調(diào)在一年四季都能保持相當(dāng)舒適的室溫和濕度。目前,國內(nèi)外主動(dòng)式太陽房多數(shù)還處于試驗(yàn)研究階段性質(zhì),尚未達(dá)到成熟和推廣的階段。但是主動(dòng)式太陽能空調(diào)不僅適用于平房,也適用于多層樓房,可以在城市推廣,并且具有節(jié)能、環(huán)保、安全和居住舒適的優(yōu)點(diǎn),因此,國內(nèi)外都認(rèn)為應(yīng)盡快在更多地區(qū)進(jìn)行多種型式的主動(dòng)式太陽能空調(diào)的試驗(yàn)研究【。目前主動(dòng)式太陽能空調(diào)的現(xiàn)狀及進(jìn)一步發(fā)展的趨勢是:太陽能系統(tǒng)的集熱器主要采用平板式、真空管式和熱管真空管

17、式等形式【.衢.盯制冷機(jī)主要是選擇溴化鋰吸收式制冷機(jī),包括單效和雙級兩種啪.由于市場尚無小型合適的吸收式制冷機(jī)可供,因此系統(tǒng)均是中、大型的“?;由于集熱器、泵、制冷機(jī)等導(dǎo)致系統(tǒng)造價(jià)偏高,推廣難度大。世界各國都在加緊進(jìn)行太陽能空調(diào)技術(shù)的研究與開發(fā),美國、日本、韓國、新加坡、意大利、德國、香港等已經(jīng)或正在建立太陽能空調(diào)系統(tǒng),這是因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家的空調(diào)系統(tǒng)在全國民用能耗中占有相當(dāng)大的比重。我國在“九五”期間開展了太陽能空調(diào)技術(shù)研究,旨在通過技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)示范,解決太陽能空調(diào)系統(tǒng)中的技術(shù)難題,從而為盡早實(shí)現(xiàn)太陽能空調(diào)的商業(yè)化打下技術(shù)基礎(chǔ)。當(dāng)前,國內(nèi)外學(xué)者對太陽能吸收式制冷空調(diào)的研究主要集中在以下幾點(diǎn):在傳

18、統(tǒng)的單效、雙效、三效、雙級等吸收式制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上研究提高系統(tǒng)的方法【】。對吸收式制冷機(jī)新工質(zhì)的研究】。對溴化鋰溶液腐蝕性的研究。對地?zé)崮?太陽能吸收式制冷空調(diào)的優(yōu)化與研究。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文對小型太陽能供水,采暖和制冷系統(tǒng)綜合技術(shù)的研究【“。對高效傳熱管的應(yīng)用,電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用智能化及其優(yōu)化。新型循環(huán)的研究【。隨著世界能源的短缺,太陽能的利用倍受重視,如果能夠用太陽能同時(shí)進(jìn)行供冷和供熱,那么它的效率是很高的,正由于它的組件價(jià)格比電驅(qū)動(dòng)和氣體直燃式系統(tǒng)低,而且它的運(yùn)行費(fèi)用也比其他的制冷循環(huán)低,所以太陽能系統(tǒng)才有很大的市場前景。.主要研究內(nèi)容以上分析了吸收式制冷機(jī)的發(fā)展概況,對太陽能空調(diào)研

19、究都是基于傳統(tǒng)的單效和兩級溴化鋰吸收式制冷形式的基礎(chǔ)上,而這些制冷循環(huán)方式在利用太陽能吸收式制冷方面都有其不足之處。在太陽能集熱器方面,平板集熱器、真空集熱器已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用,但是由于集熱器獲取的熱源溫度對其效率有較大的影響,其集熱器是隨著制取的熱源溫度升高而急劇減小的,為了提高集熱器的效率,優(yōu)化系統(tǒng),應(yīng)盡量的降低集熱器的工作溫度腳。在保證較大的集熱效率時(shí),平板集熱器的可獲得熱源溫度一般在以下,在此溫度范圍內(nèi),利用單級吸收式制冷系統(tǒng)則熱源溫度偏低,此時(shí)與之對應(yīng)的是雙級溴化鋰吸收式制冷機(jī),但由于其制冷效率較低,導(dǎo)致太陽能制冷空調(diào)的整體效率低下,不易推廣。與單效吸收式制冷相對應(yīng)的集熱板是真空管

20、式和熱管真空管式,其可獲得的熱源溫度可高達(dá),制冷機(jī)效率為.左右,但此時(shí)其熱源的可利用溫差為一,可見熱源的可利用溫差小嘲。而對于同一驅(qū)動(dòng)熱源,吸收式制冷系統(tǒng)中熱源的利用溫差越大,一方面可以使集熱器平均效率提高,面積縮小、降低初投資,另一方面降低了熱水循環(huán)量,因而可以用小泵和較小的泵功,既省了配套投資,又節(jié)約了運(yùn)行成本,提高集熱器的效率,較大程度的提高了吸收式制冷機(jī)的等性能參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化與商業(yè)化,因此吸收式太陽能空調(diào)的得以推廣運(yùn)用的關(guān)鍵是尋找一種能利用低品味熱源和大熱源可利用溫差的吸收式制冷方式。、建立新型高效的太陽能溴化鋰吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)的熱力學(xué)理論模型,并對其性能進(jìn)行分析。其主要

21、特點(diǎn)是:新型系統(tǒng)能夠有效地利用低溫?zé)嵩?熟源的利用溫華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文差從傳統(tǒng)的?提高到?,增大,即熱水的熱量充分利用,則一方面使集熱器平均效率提高,面積可以縮小、降低初投資。另一方面降低了熱水循環(huán)量,因而可以用小泵和較小的泵功,既省了配套投資,又節(jié)約了運(yùn)行成本,提高集熱器的效率,較大程度的提高了吸收式制冷機(jī)的等性能參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化與商業(yè)化。、常規(guī)的太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)一般都只能在太陽輻射較大的情況下運(yùn)行,而在輻射較小或者夜晚的時(shí)候難以開啟,當(dāng)然有的也使用輔助加熱器使其運(yùn)行,但是這樣就會帶來運(yùn)行費(fèi)用增加的弊端,沒有達(dá)到有效的利用太陽能的目的。有的研究開發(fā)者利用冷熱蓄能槽即在輻射

22、強(qiáng)烈的時(shí)候?qū)⒗淞炕蛘邿崃烤奂饋?但是所需蓄能槽的體積龐大,一般的家庭難以接受,本文建立了一種新型的蓄冷方式地理論模型,可以即有效地利用太陽能,又能使其容積較小,達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)性能。、對混合吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,研究的重點(diǎn)主要是新型循環(huán)的熱源可利用溫差。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文高效太陽能混合吸收式制冷循環(huán)及其特性分析在吸收式制冷系統(tǒng)中,能量補(bǔ)償部分的設(shè)備包括發(fā)生器、吸收器、冷凝器、溶液節(jié)流閥、溶液泵等“”。工質(zhì)對在發(fā)生器中被加熱,分離出冷劑蒸汽,在冷凝器中冷凝為液體,通過節(jié)流裝置后進(jìn)入吸收器吸收實(shí)現(xiàn)制冷。由于密閉容器的壓力與溶液的溫度、濃度三者是相互制約的,對于同一濃度的溶液,壓力越

23、高則對應(yīng)的溶液溫度就高。而發(fā)生溫度直接影響著驅(qū)動(dòng)熱源可利用溫差。要尋找一種能利用低品味熱源并且具有較大熱源可利用溫差的吸收式制冷方式,提高吸收式制冷機(jī)性能的關(guān)鍵是如何能夠在相同的熱源進(jìn)口溫度下降低發(fā)生器中的發(fā)生溫度以及找到最佳的溴化鋰溶液的發(fā)生濃度區(qū)間,而要達(dá)到此目的,就要選擇恰當(dāng)?shù)陌l(fā)生器發(fā)生溫度以及合適的濃度區(qū)間。鞠量封。鷂娃磬羚。,嘲口 口 % , 以 棚 發(fā)生壓力/曲矗接韻昧度%圖?發(fā)生溫度與濃度的關(guān)系圖? 發(fā)生壓力與發(fā)生溫度的關(guān)系度的關(guān)系。曲線、分別為溴化鋰濃度為%、%、%時(shí)發(fā)生壓力均從.變化范圍內(nèi)與發(fā)生溫度的關(guān)系圖。從圖中可以看到,隨著溴化鋰溶液濃.時(shí)溴化鋰溶液的濃度與發(fā)生溫度的關(guān)系

24、,度的增大而提高。因此要提高吸收式制冷機(jī)的效率以及其可利用溫差必須盡量的減小華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)生器中的發(fā)生壓力,減小發(fā)生器中的溴化鋰的濃度,使其熱源可利用溫度提高。減小發(fā)生器的濃度與降低發(fā)生器的壓力,也就降低了發(fā)生溫度,從而有利于低品味熱源的利用,也就提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)的整體效率。發(fā)生器中的發(fā)生壓力與溴化鋰的濃度不是隨意減小的,受到外界冷凝條件的限制。以兩級吸收式制冷循環(huán)為例,此時(shí)低壓發(fā)生器中的壓力即為高壓吸收器中的壓力.圖?所示為低壓發(fā)生壓力與高壓吸收器所需冷凝溫度的關(guān)系。曲線、分別為高壓吸收器內(nèi)溴化鋰濃度為%、%、%時(shí)發(fā)生壓力均從.變化范圍內(nèi)與冷凝溫度的關(guān)系圖。從圖中就可以看出

25、冷凝水溫是隨著壓力的降低而減小,隨著濃度的減小而提高的。要減小發(fā)生壓力,則高壓吸收器所需冷凝溫度就要很降低,但在夏天冷凝溫度是一定的,不可能任意的降低冷凝水的溫度,而要在冷凝水能夠達(dá)到的冷凝條件下,這就限制了發(fā)生壓力的任意減小,同樣,對于吸收器的濃度也不可能任意的降低,必須滿足夏季的冷凝條件?！?強(qiáng)籃力篙一”。圖發(fā)生壓力與冷凝溫度的關(guān)系新型高效太陽能混合吸收式制冷循環(huán)就是在滿足冷凝條件的情況下,降低吸收器中吸收壓力達(dá)到增大熱源可利用溫差,提高吸收式制冷機(jī)的整體效率。.熱力學(xué)模型圖?所示為混合吸收式制冷循環(huán)的原理方框圖,循環(huán)的主要設(shè)備包括附加高壓發(fā)生器、高壓發(fā)生器、高壓吸收器、低壓吸收器、冷凝器

26、、蒸發(fā)器、溶液熱交換器、溶液節(jié)流閥、溶液泵等。其循環(huán)包括兩部分,即水循環(huán)與溴化鋰溶液循環(huán)。其工作過華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文口概舍點(diǎn)一薔藏回路?:水圖?太陽能混合吸收式制冷循環(huán)的原理框圖程為:吸收劑澳化鋰溶液循環(huán)過程為將低壓吸收器吸收后的溴化鋰稀溶液與高壓發(fā)生器發(fā)生后的較濃溴化鋰溶液混合,混合后的溴化鋰溶液進(jìn)入附加高壓發(fā)生器中發(fā)生,發(fā)生得到的冷荊水直接進(jìn)入冷凝器冷凝,而將附加高壓發(fā)生器發(fā)生后的溴化鋰溶液分為兩路,一路進(jìn)入高壓吸收器吸收來自低壓發(fā)生器發(fā)生的水蒸氣:另路則進(jìn)入低壓發(fā)生器發(fā)生,發(fā)生得到的溴化鋰溶液進(jìn)入低壓吸收器吸收來自蒸發(fā)器的冷劑水,吸收后的稀溶液與高壓發(fā)生器的較濃溶液混合,實(shí)現(xiàn)溴化鋰

27、溶液的循環(huán)。冷劑水的循環(huán)回路為:將附加發(fā)生器發(fā)生得到的冷劑水直接進(jìn)入冷凝器冷凝為液態(tài)水與高壓發(fā)生器發(fā)生得到的水蒸汽在冷凝器中冷凝為液態(tài)的水混合,共同進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā),得到氣態(tài)水,進(jìn)入低壓吸收器吸收,完成冷劑水路的循環(huán)。高壓發(fā)生器發(fā)生后的溴化鋰溶液與低壓吸收器吸收后的溴化鋰溶液混合,進(jìn)入附加高壓發(fā)生器發(fā)生后,其濃度較直接由高壓發(fā)生器發(fā)生后的溶液濃度高,增加了高壓吸收器的吸收能力,可以減小高壓吸收器的壓力,同時(shí)降低了低壓發(fā)生器中溴化鋰溶液的濃度,即在相同的高壓吸收器冷凝條件下,降低了低壓發(fā)生器的發(fā)生溫度,增加了驅(qū)動(dòng)熱源的可利用溫差,同時(shí),從附加高壓發(fā)生器發(fā)生出的水直接在冷凝器中冷凝,也即在兩級吸收式

28、制冷上多了這部分冷量,增加了制冷機(jī)的制冷效率,提高了吸收式制冷系統(tǒng)的整體效率。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖?混和吸收式循環(huán)原理結(jié)構(gòu)圖圖?是將原理框圖具體化的結(jié)構(gòu)圖,其中,為附加高壓發(fā)生器,為高壓發(fā)生器,為高壓吸收器,為高壓吸收器,為低壓吸收器,為蒸發(fā)器,為冷凝器,為溶液熟交換器?；旌衔帐街评溲h(huán)可以在溴化鋰水溶液的圖中表示出來,圖?為混合吸收式制冷系統(tǒng)的焓濃圖,圖中各點(diǎn)與圖?相對應(yīng)。為了便于表示和分析,作如下的假定:工質(zhì)在循環(huán)過程中,不存在任何的流動(dòng)阻力一附加高壓發(fā)生器的壓力等于高壓發(fā)生器的壓力,也等于冷凝器的壓力,用。來表示,低壓發(fā)生器的發(fā)生壓力等于高壓吸收器的吸收壓力,用:來表示,低壓吸收

29、器的吸收壓力等于蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力,用。來表示;發(fā)生器發(fā)生終了的溴化鋰濃溶液達(dá)到飽和狀態(tài),同樣,吸收器吸收終了的稀溶液濃度也達(dá)到飽和狀態(tài):制冷過程是在無冷損失和熱損失的情況下進(jìn)行的。如圖?所示,混合吸收式制冷的循環(huán)過程在一圖上可由。、以及由溴化鋰濃度曲線所圍成的圖形表示。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文過程?。為循環(huán)中溴化鋰溶液在溶液交換器中被加熱的過程,此過程中溶液濃度保持在。,點(diǎn)表示溶液進(jìn)入高壓發(fā)生器的狀態(tài),其壓力小于高壓發(fā)生器中的壓力,故需要溶液泵提高溶液壓力,達(dá)到高壓發(fā)生器中的壓力。一為溴化鋰溶液在高壓發(fā)生器中加熱為飽和溶液過程,?為溶液在高壓發(fā)生器中的飽和發(fā)生過程此時(shí)溶液濃度由。增加到。?為熱

30、溶液在溶液熱交換器中的冷卻過程,此時(shí)的濃度保點(diǎn)表示點(diǎn)的溶液與低壓吸收器吸收后的稀溶液的混合后的狀態(tài)點(diǎn),持在。,。的大小由兩混合流的流量大小和它們的濃度決定。?混合后的溶液濃度為為混合后的溶液在通過溶液熱交換器與附加高壓發(fā)生器中的發(fā)生過程,為在附加高壓發(fā)生器中剛達(dá)到飽和的狀態(tài)點(diǎn)。?為溶液在附加高壓發(fā)生器中的飽和加熱過程,此時(shí)溶液的濃度由。增加到。?為熱的溶液在溶液熱交換器中被冷卻的過程。此時(shí)較濃的溴化鋰溶液分為兩路,為一部分溶液在高壓吸收器中的吸收過程,溶液的濃度由。侔低到。,而另一路則經(jīng)過過程,即在低壓發(fā)生器中的發(fā)生過程,此時(shí)溶液的濃度由。一。,為溶液的節(jié)流過程,此時(shí)溶液的壓力:降到。,為溶液

31、在低壓吸收器中的吸收過程,重復(fù)此過程,完成溶液的循環(huán)過程。圈圖?循環(huán)的焓濃圖 圖?循環(huán)系統(tǒng)的?圖圖?為系統(tǒng)的圖,圖中,為溶液熱交換器,為溶液熱交換器,為節(jié)流閥,其余的符號意義同圖?所示。從圖?中可以直觀看出混合吸收式華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文循環(huán)各個(gè)部件之間壓力與溫度高低的關(guān)系,有利于對整個(gè)系統(tǒng)整體的了解。.混合吸收式制冷循環(huán)的熱質(zhì)平衡.附加高壓發(fā)生器熱量平衡:?絞啊溶液的質(zhì)量平衡:.高壓發(fā)生器熱量平衡:?魂啊的質(zhì)量平衡:磊磊.低壓發(fā)生囂熱量平衡:級,.:玩的質(zhì)量平衡:六,彘.高壓吸收器熱量平衡:如啊的質(zhì)量平衡:。六島華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.低壓吸收器熱量平衡:啊玩的質(zhì)量平衡:彘善.蒸發(fā)器熱量

32、平衡:一繞啊水的質(zhì)量平衡.對溶液混合點(diǎn)能量平衡:?.質(zhì)量平衡:磊。卣磊.冷凝器能量平衡:一:水的質(zhì)量平衡:?綜合以上各式,可以得到:絎日卜態(tài)啊一志%鬻茅”籌甓肛塒?矗%一筆?, , ,華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文鐘 轟蠔 ,礦轟紼一故系統(tǒng)的溶液循環(huán)比:口:魚±墨±±壘系統(tǒng)的制冷系數(shù)為:萬考毛礦皺,其中,為溶液流量/,為水的流量/,為熱量,為溶液濃度%,為焓/。為附加高壓發(fā)生器發(fā)生熱量,。為高壓發(fā)生器發(fā)生熱量,絞,為低壓發(fā)生器的發(fā)生熱量,為高壓吸收器的冷凝熱量,為低壓吸收器的冷凝熱量。其余下標(biāo)定義:為發(fā)生器,為蒸發(fā)器,為冷凝器,其余的參數(shù)見圖。.混合吸收式制冷循環(huán)的火用

33、分析對一個(gè)過程、循環(huán)、裝置和設(shè)備的分析評價(jià)主要是從熱力學(xué)第一定律出發(fā),按輸入,有效轉(zhuǎn)移和輸出的三項(xiàng)能量對其作定量分析,從而得出熱效率和各種過程效率、裝置效率、熱回收效率、制冷效率等。這種分析方法是基于能量的量上衡算,只適用于定質(zhì)量系統(tǒng),其對比的相對基準(zhǔn)是卡諾理論熱效率。但是由于在具體的實(shí)際過程中,各個(gè)過程幾乎都是不可逆過程,與卡諾循環(huán)在實(shí)踐中的意義不大,而熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的火胃效率則是基于能量的“量”和“質(zhì)”的綜合,煙效率法是針對不可逆性所帶來的能量損耗而提出的,它是對熱效率法的改進(jìn),但又有實(shí)質(zhì)性的不同:熱效率法是根據(jù)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行能量衡算,是從靜態(tài)平衡發(fā)展到動(dòng)態(tài)的效果,火用效率是以第

34、二定律為主要內(nèi)容,但同時(shí)又兼顧熱力學(xué)第一定律,是兩個(gè)定律的結(jié)合;由于物質(zhì)具有的能量不僅有數(shù)量的大小,而且有品位即能量級別的高低,熱效率率法只是從能的“量”上進(jìn)行衡算,忽略了能的“質(zhì)”的方面,而火用則是從能的“量”和“質(zhì)”兩方面考察實(shí)際過程,循環(huán)及其設(shè)計(jì)裝置:熱效率法是在理想可逆情況下,華中科技大學(xué)項(xiàng)士學(xué)位論文而火用效率則以物質(zhì)的有效能火前進(jìn)行衡算的。通過對熱效率和火用效率的對比,得到在研究實(shí)際過程、循環(huán)和設(shè)備裝置時(shí),炯效率比熱效率更合理和全面。吸收式制冷系統(tǒng),簡單得說即工作于高溫溫度、制冷空間溫度和環(huán)境溫度間的制冷系統(tǒng),分析制冷機(jī)性能時(shí),僅分析制冷系數(shù)是不夠的,還必須進(jìn)一步的運(yùn)用火用分析法,分

35、析系統(tǒng)的炯效率,因?yàn)槎咕时戎评湫矢芊从澄帐街评錂C(jī)用能過程的特點(diǎn)。在具體的研究系統(tǒng)的過程中,進(jìn)行全面的煙分析能夠準(zhǔn)確地揭示吸收式制冷系統(tǒng)及其設(shè)備熱力過程的完善程度“”,找到影響系統(tǒng)性能的薄弱環(huán)節(jié),為系統(tǒng)的改進(jìn)及優(yōu)化指明了方向油。在吸收式制冷系統(tǒng)中,系統(tǒng)的二用損失包括系統(tǒng)內(nèi)的冷凝器和吸收器中由于冷卻水帶走的未被利用的能量作為系統(tǒng)的外部炯損失,還包括系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備在能量交換的過程中由于存在著溫差傳熱、節(jié)流過程及其混合過程等不可逆的而產(chǎn)生的炯損失,這些即屬于設(shè)備內(nèi)部煙損失”“”。為了能夠?qū)ο到y(tǒng)的綜合性能有一個(gè)全面合理的優(yōu)化,就必須首先對系統(tǒng)中各設(shè)備的夕餌損失的大小或該設(shè)備火用損失占系統(tǒng)總火用

36、損失的比率進(jìn)行徹底的掌握,抓住影響系統(tǒng)整體性能的主要因素和次要因素,分析吸收式制冷系統(tǒng)在能量的轉(zhuǎn)移過程中的薄弱環(huán)節(jié),進(jìn)而對系統(tǒng)進(jìn)行合理的優(yōu)化眥,達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。.火用的數(shù)學(xué)計(jì)算式為分析系統(tǒng)的火用損失和火用效率,需要得出火用的表達(dá)式。對于如圖所示聃,在一個(gè)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)中,流動(dòng)工質(zhì)的初始狀態(tài)為,、。、。、。流經(jīng)設(shè)備后其狀態(tài)變?yōu)榕c環(huán)境狀態(tài)一致,即、。、,對研究設(shè)備加入的熱量為,此時(shí)設(shè)備輸出的功為,過程是可逆的。在此過程中,為了分析簡便,流動(dòng)工質(zhì)的進(jìn)出口動(dòng)能與勢能差忽略不計(jì),此時(shí)由熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律嘲可以得到:圖?物料和能流經(jīng)過設(shè)備的狀態(tài)改變?nèi)A中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文礦啊一。一瓦?從式可以得

37、到,在任何的可逆過程中都會使系統(tǒng)的作功能力減小,從而得到在一定的系統(tǒng)狀態(tài)下的火用的定義,即:一九一?厶式中,表示物流火用,在可逆過程中,它是一個(gè)狀態(tài)參數(shù),與系統(tǒng)經(jīng)過的過程無關(guān)。式中,。 為系統(tǒng)在變化工程中不能轉(zhuǎn)化為功的部分,即火無。在可逆過程中,系統(tǒng)在變化過程中的熱量火用。為:白竽刪一知當(dāng)系統(tǒng)從低于環(huán)境溫度。下工作時(shí),設(shè)此時(shí)從工質(zhì)中得到熱量,并在環(huán)境溫度。下,以熱量輸給環(huán)境,此過程中,熱量火用:。鏟罕每根據(jù)式、得到系統(tǒng)的熱量火用在兩種情況下:%一詈式中一魯為卡諾系數(shù),當(dāng)溫度低于環(huán)境溫度。時(shí),。為負(fù)數(shù)。以上對于恒溫過程,對于熱源為變溫過程時(shí),設(shè)其溫度從.變到:,此時(shí)的熱量火用為:?口季.吸收式循

38、環(huán)中各部件在傳熱過程中的火用流由于在傳熱過程中,隨著熱流產(chǎn)生就有火用流產(chǎn)生,同時(shí)也就有火無產(chǎn)生陽,下面將吸收式循環(huán)中的各個(gè)部件分別進(jìn)行討論。在新型混合吸收式循環(huán)中,附加高壓發(fā)生器、高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器內(nèi)的傳熱,由于發(fā)生過程中不可避免的存在著能量傳遞過程的不可逆損失,它們都是通過比環(huán)境溫度高的熱源將熱量傳給比環(huán)境溫度高的系統(tǒng)工質(zhì)。此時(shí)火用流與火無流方向相同,華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文它們均與熱流的方向一致,是沿著溫度下降的方向。并且火用與火無之和等于熱量。溶液熱交換器中的傳熱也屬于這種情況,由于換熱器必然存在著冷熱流體的傳熱溫差,因此,必然會導(dǎo)致二傭損的存在。但是它的熱量不是由外界加入,而是由環(huán)

39、境內(nèi)部的熱量交換?；旌涎h(huán)結(jié)構(gòu)中的高壓吸收器、低壓吸收器若不考慮冷凝水帶走的火用時(shí),由于在吸收過程中,存在著傳熱溫差、擴(kuò)散、混合、阻力等不可逆損失以及由冷卻水帶走的外部二用損失。由于冷卻水帶走的外部煙損相對來說較小,主要的二傭損在于傳熱溫差及吸收時(shí)的擴(kuò)散、混合等過程中,隨著冷劑溫度蒸汽的提高,蒸發(fā)壓力相應(yīng)增加,從而導(dǎo)致吸收器內(nèi)氣、液傳熱界面上的飽和溫度上升,從而與冷卻水之間的傳熱溫度增大,傳熱的不可逆性隨之增加,炯損增加。此時(shí)火用流與火無流方向相同,它們均與熱流的方向一致,是沿著溫度下降的方向。且熱能全部轉(zhuǎn)化為火無。循環(huán)中的冷凝器若不考慮冷凝水帶走的火用時(shí),就與吸收器一致?；旌涎h(huán)中的蒸發(fā)器,

40、由于其工質(zhì)溫度均低于環(huán)境溫度,故火用按式?計(jì)算為負(fù)值,此時(shí)、的符號相反,即火用與火無也就是相反方向的?；鹩檬菑睦涞南到y(tǒng)流向熱的系統(tǒng),并且部分轉(zhuǎn)化為火無?；馃o始終是大于傳熱量。.混合吸收式制冷循環(huán)的火用損失口它點(diǎn)一蝴禳真賭?相冀圖?混合循環(huán)的火用分析流程華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖?所示為新型太陽能混合吸收式制冷循環(huán)的火用分析流程圖,為了分析結(jié)果簡便,提出如下假設(shè):從發(fā)生器出來的濃溶液是飽和;從吸收器出來的稀溶液是飽和的;從冷凝器和蒸發(fā)器出來的冷劑水和冷劑氣體是飽和的;忽略熱損失及阻力損失。圖中所示的混合吸收式,制冷循環(huán)中,火用損失的種類很多:除系統(tǒng)內(nèi)的冷凝器和吸收器中由冷卻水帶走的未被利用的能量

41、作為系統(tǒng)的外部火用損失外,系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備在能量交換過程中還存在著溫差傳熱、節(jié)流過程和混合過程等不可逆過程所產(chǎn)生火用損失,這些都屬于設(shè)備內(nèi)部火用損失呻。了解在制冷過程中,系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備火用損失的大小及該設(shè)備火用損失占系統(tǒng)總火用損失的比率,就有助于分析尋找制冷系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程最薄弱的環(huán)節(jié),以便在吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中對該環(huán)節(jié)引起充分重視。對于有個(gè)流股的開口系統(tǒng),火用的平衡式為: ?彬衄,., , 式中,為輸入系統(tǒng)的總火用;形為系統(tǒng)與外界交換的凈功;為系統(tǒng)火用增量穩(wěn)定流動(dòng)時(shí);,為系統(tǒng)內(nèi)部總火用損失;晶。為扣除系統(tǒng)向外輸,出功后系統(tǒng)輸出總火用?；旌衔帐窖h(huán)系統(tǒng)中各設(shè)備的火用損失。符號說明,公式中為物

42、流火用,為火用損,表示水流量,為溶液的流量,表示熵,表示溫度,其下標(biāo)表示如圖?所示的各狀態(tài)點(diǎn)。為環(huán)境溫度,。為收益火用冷量火用,。,。,分別為高、低壓吸收器的冷凝熱量,為制冷量,。.。分別為附加高壓發(fā)生器,高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的發(fā)生熱量。冷凝器的火用損:一華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文卜鯽。啊。一一瓦。一】:【。,:一。:一毛?！空舭l(fā)器的火用損。:一巳卜叫【?一啊一?一其中能量火用:億刀砂豆高壓吸收器火用損昂:一一卜鋤.【魄一%一,一】【啊:一%一瓦:一如】一。其中高壓吸收器中冷凝火用門低壓吸收器火用損一?“蚴【一一。一丑】【,。一毛】一。其中低壓吸收器中冷凝火用既“卯如附加高壓發(fā)生器火用損腳,一

43、島一一鯽,:吃.一啊一,.一?.【啊。.】%。其中附加高壓吸收器的支付火用?仃矽高壓發(fā)生器火用損螄,一%一,.一黽?啊。:。:一氏】:低壓發(fā)生器火用損一一一巳%鰳噍一啊:一,一。:?,【一:一凡一:】%,其中低壓吸收器的支付火用昂華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文熱交換器火用損旺?刪一?一島。,.一一.,.【.,。一屯?熱交換器火用損臟艇。:,一一瓦,一,.:%一%.一。一。.故系統(tǒng)的總火用損失:?玩蛆系統(tǒng)中無量綱火用損:?仇/玩系統(tǒng)的火用效率:釧一喪糕式中,為冷火用,為熱量火用,砟為消耗的電功為簡便結(jié)果,此時(shí)電功為零,死為發(fā)生器溫度,吼、%分別為制冷量以及發(fā)生熱量。利用火用效率可以將不同類型的制冷機(jī)作

44、統(tǒng)一的比較。吸收式制冷機(jī)根據(jù)熱力學(xué)第一定律得到的熱力系數(shù)只能得出能量的數(shù)量上的關(guān)系,沒有考慮到能量的價(jià)值,不能說明能量的真正利用情況?；鹩眯史梢詫δ芰烤C合性能進(jìn)行判定,對能量利用價(jià)值進(jìn)行判定呻。在熱水進(jìn)口溫度為,出口溫度為,冷卻水溫度為,冷凝溫度為,附加發(fā)生器與高壓發(fā)生器的壓力./,低壓發(fā)生器的壓力:. ,低壓吸收器壓力。.,溴化鋰溶液濃度。、。、,、.、。分別為%、%、%、%、%時(shí),混合吸收式制冷循環(huán)的火用分析結(jié)果見表?,從表中可以看出,新型混合吸收式制冷循環(huán)的火用效率高于兩效吸收式制冷循環(huán)兩效吸收式循環(huán)的火用效率為.”,這主要是混合吸收式循環(huán)利用熱源“質(zhì)”高的原因,可見新型循環(huán)可利用性

45、較好,特別適合中低溫?zé)嵩慈A中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文的情況下。表?所示火用損較大的設(shè)備是附加高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、溶液熱交換器,找到火用較大的部件,就可以對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,得到最佳的設(shè)計(jì)參數(shù),提高系統(tǒng)的整體效率。表?循環(huán)中的火用損及火用效率。%設(shè)備 總火用損編號 火用損. .冷凝器. .蒸發(fā)器. . .高壓吸收器. .低壓吸收器. .附加高壓發(fā)生器. .高壓發(fā)生器. . .低壓發(fā)生器. . .搭撒父:隈器. .溶液交換器.對于發(fā)生器,怎樣降低發(fā)生器在能量傳遞過程中的不可逆性是提高整個(gè)吸收式制冷系統(tǒng)炯效率的關(guān)鍵,而對于溶液熱交換器,提高傳熱效率和減小夕用損,應(yīng)采用強(qiáng)化傳熱表面以減小傳熱溫度或

46、者增加傳熱面積來減小傳熱溫差。對吸收器來說,在相同的條件下,若進(jìn)入吸收器的吸收溶液濃度較大,使吸收器中的濃度差增大,從而導(dǎo)致擴(kuò)散混合的不可逆性增大,吵傭損增大,因此應(yīng)優(yōu)化出吸收溶液濃度,使不可逆損失減到較小狀態(tài)。另外,發(fā)生熱源的溫度對制冷系統(tǒng)的二晶效率有較大的影響,發(fā)生熱源溫度越高,加熱熱源加入的熱量夕傭就大,即熱源的“質(zhì)”較高。例如熱源進(jìn)水溫度,出水溫度,與熱源進(jìn)水溫度,出水溫度相比,在相同的熱量值情況下,前者所引入系統(tǒng)的熱量煙較大,即前者使用的熱量的“質(zhì)”較后者高,故少傭效率較高。.混和吸收式制冷系統(tǒng)的性能分析由于傳統(tǒng)的單級吸收式制冷循環(huán)對驅(qū)動(dòng)熱源的要求較高,一般要求高品位的熱華中科技大學(xué)

47、碩士學(xué)位論文源,而對于像太陽能集熱器所能得到熱源溫度很難利用單級吸收循環(huán),并且系統(tǒng)的效率低下;兩級吸收式制冷循環(huán)的驅(qū)動(dòng)熱源要求品位較低,但由于其熱效率較低,其吸收式制冷機(jī)的制冷效率一般在.之間”,而且熱源的可利用溫差較小,一般僅為?。新型混合吸收式制冷循環(huán)可以彌補(bǔ)二者的不足,更好的發(fā)揮太陽能空調(diào)的作用。下面通過文獻(xiàn)所述的溴化鋰的參數(shù)確定方法,計(jì)算機(jī)模擬得出系統(tǒng)的新型循環(huán)的性能參數(shù)。.溶液的濃度對/以及溶液循環(huán)比的影響在此,定義冷劑水循環(huán)比,附加高壓發(fā)生器發(fā)生得到冷劑水與高壓發(fā)生器發(fā)生得到的冷劑水的比值,即。/:。該值對系統(tǒng)的性能有較大的影響。影響的因素很多,如附加高壓發(fā)生器與高壓發(fā)生器中的壓力

48、以及其溴化鋰溶液的濃度,其中溶液濃度對它的影響非常大。圖?所示為在附加發(fā)生器與高壓發(fā)生器的壓力】,低壓吸收器壓力.時(shí),低壓發(fā)生器的壓力.溴化鋰溶液濃度。、.、。分別保持為、%、%時(shí),。.,。/。與。、.的變化關(guān)系。圖中曲線、分別是。在%、.%、%、.%、%、.%、%時(shí)。/:與。的變化關(guān)系,從圖中可以得到,/:隨著。的增大而增大,隨著。的增大而減小。警 乏.%圖? ./與。和。的變化關(guān)系華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文根據(jù)式,混和吸收式制冷循環(huán)的溴化鋰溶液的循環(huán)比為產(chǎn)生制冷劑水所需要的溴化鋰溶液的質(zhì)量“”。循環(huán)比值的大小直接決定了吸收器內(nèi)噴淋的溶液量。噴淋溶液量的大小可以用噴淋密度來表示,即在單位時(shí)間內(nèi)

49、,每平方米管排投影面積上的液體噴淋量。在吸收器內(nèi)吸收過程使一個(gè)傳熱傳質(zhì)的過程,一方面冷劑水蒸氣不斷的從氣相轉(zhuǎn)移到液相,被吸收到液體中去;另一方面吸收產(chǎn)生的吸收熱必須不其大斷通過管內(nèi)水帶走。從傳熱的角度看,液體在管外作膜狀流動(dòng)時(shí)的放熱系數(shù),小與噴淋密度成正比。因而噴淋密度越大,對傳熱越有利。不過,噴淋密度的提高也不完全依賴的加大,在改進(jìn)管排后,也能夠適當(dāng)?shù)奶岣邍娏苊芏?。從傳質(zhì)的角度看,提高噴淋密度,固然能使冷劑水蒸氣和噴淋液體的接觸面積增大,有利于傳質(zhì)。采用先進(jìn)的噴淋裝置,使噴淋液分散而均勻,也能增加氣液的接觸表面。同時(shí)由于值的增加,噴淋的濃度大大的降低,吸收效果惡化以及增加了溶液泵的容量和制冷

50、機(jī)的電耗。因而,值大小的選取要綜合考慮這些有利與不利的因素,得到最佳的值。如圖?為系統(tǒng)的循環(huán)比與溶液濃度。的關(guān)系,圖中可以看出循環(huán)比的走向,。在%時(shí),其對應(yīng)的循環(huán)比為,而.在%時(shí),其對應(yīng)的循環(huán)比為.,其循環(huán)比隨著濃度。的增大而趨于平穩(wěn)?？梢娧h(huán)的值可在?之間,效果較好。墨卦,¨】毛./%圖?循環(huán)比與濃度的關(guān)系.溶液的濃度對混合吸收式制冷循環(huán)熱力系數(shù)的影響圖?所示為在.,.,.,溶液濃度。、。、;分別保持為%、%、%時(shí),新型混合太陽華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文能吸收式循環(huán)的隨著溶液的濃度的變化關(guān)系?？谂罂诿?。箭。邱姆口.蛆溶液濃度%圖?混合循環(huán)隨溶液濃度變化的關(guān)系圖中,曲線為溶液濃度;。、.、。分別保持為%、%、%時(shí),。從%變到%時(shí),混合吸收式循環(huán)的為.左右,曲線所示為溶液濃度。、。、。分別保持為%、%、%時(shí),。從%變到%時(shí),混合吸收式循環(huán)的從.增加到.。從圖中可以得到中間溶液濃度的變化可以影響系溶液濃度對系統(tǒng)的的統(tǒng)的,其中曲線中隨。的變化較平緩,可見影響較小;曲線中隨。的變化較明顯,.對系統(tǒng)的主要性能參數(shù)影響較大,在