288-一种新的氨水吸收喷射复合制冷循环的性能分析.pdfVIP

一种新的氨水吸收-喷射复合制冷循环的性 能分析 （许健勇 杜 垲 李舒宏，东南大学能源与环境学院） 摘要：从降低发生器热源温度的角度出发，提出了一种新的利用太阳能驱动的氨水吸收 —喷射复合制冷循环系统。在低热源温度下，通过降低发生压力来提高循环系统的放气范围， 以达到系统的运行要求；新系统将经过溶液泵加压的冷凝氨液加热汽化成高压饱和蒸汽作为 喷射器的工作蒸汽，引射精馏塔顶的氨蒸汽，使之压力提升至冷凝压力。通过模拟计算得到： 在 t =-6℃，t =25℃时，相同放气范围内，本循环所需热源温度比常规循环要低 28℃。当 0 w t =25℃，t =-15℃，x =0.06 时，t =79.84℃，推断出太阳能驱动新循环可以达到更低的制 w 0 f h 冷温度,制冷区间相对较大。热源温度和冷却水温度对新循环性能系数的影响更明显，因其 变化同时影响高压和低压发生器热负荷。新循环系统驱动热源温度低的优势，对于太阳能这 种清洁、取之不尽的低品位热源在氨水吸收式制冷系统上具有实际应用价值。 关键词：太阳能；氨水吸收式制冷；喷射器；性能分析；COP 1、引言 当代的能源危机和环境污染促进了对清洁能源的开发和低品位能源的再利用。太阳能作 为一种天然能源，具有长远的研究和应用价值[1-5] 。吸收式制冷具有直接利用太阳能、废气 废热等低品位热源驱动，不使用对环境有破坏作用的CFCs工质等优点。研究如何高效利用 工业余热、太阳能，对加快CFCs工质替代进程、节约能源具有重要的意义[6] 。氨水吸收式 制冷系统相比溴化锂吸收式制冷系统，可用于0℃以下的普通制冷场合，因而具有更广泛的 应用空间。但氨水吸收式制冷系统的性能系数较低，特别在常见的太阳能集热器集热温度不 超过100℃的条件下[7] ，应用受到一定的限制。 通过分析常规单级氨水吸收式制冷循环可知，在给定的制冷温度和环境温度下，为保证 循环具有一定的性能系数，发生温度必须要达到一定品位的要求。因此低品位热源难以保证， 这是因为氨水吸收式制冷循环系统必须使得发生终了的氨水溶液浓度要比吸收终了的氨水 浓度小于一定的数值，此差值称之为系统放气范围。通常情况下，系统放气范围越大，系统 的性能系数也越高。由分析可知：在一定热源温度下，发生终了的饱和氨水浓度主要受发生 压力（不考虑设备间的流动阻力，即冷凝压力）的影响，该浓度随冷凝压力的提高而增大， 放气范围随之减小；在给定的环境温度条件下，发生终了的饱和氨水浓度主要受热源温度的 影响，该浓度随热源温度的降低而增浓，放气范围随之减小。因此，发生终了的饱和氨水浓 度是发生温度和发生压力二元函数。对于低品位的热源来说，发生温度比较低，致使发生终 了饱和氨水浓度升高，进而使得系统放气范围减小，当减小到一定值后，系统性能系数就无 法得到保证，甚至于无法工作。为了解决这一问题，本文提出一种利用低品位热能驱动的氨 水吸收— 喷射复合制冷系统，在低品位热源温度下，使发生器的压力不直接取决于冷凝压力， 而利用低品位热源加热经过泵加压的冷凝氨液，使之汽化成高压饱和蒸汽作为喷射器的工作 蒸汽，利用喷射器引射发生器产生的氨蒸汽，使发生压力降低，工作蒸汽在喷射器中引射发 生器蒸汽后，提升压力排至冷凝器冷凝。这样发生器在较低的发生压力下工作，使得发生终 了的氨水浓度降低，进而系统放气范围得以提高，从而氨水吸收式制冷循环系统能在更低的 热源温度下可以工作。本文通过构建氨水吸收— 喷射复合制冷循环，介绍其工作原理，并通 第一作者：许健勇，1992 年8 月生，硕士。邮编：210096，江苏省南京市四牌楼2 号东南大学能源与环境 学院。TelEmail：xujy_0803@163.com。 过模拟计算，对新循环和常规单级氨水吸收式制冷循环作了对比分析。最后对新循环性能系 数受热源温度、制冷温度和冷却水温度变化的影响作了简单分析。 2、系统构建 系统的循环如图1所示，蒸发器（A ）的氨蒸汽经过冷器（B ）进入吸收器（C ），从低 压发生器（E ）出来的低浓度氨溶液与从吸收器出来的高浓度氨溶液在溶液热交换器（D ） 中进行热交换，最后进入吸收器。储液器（K ）中的氨液一路经过溶液泵（L ）升压进入高 压发生器（H ）中，吸热汽化得到的高压氨蒸汽作为喷射器（I ）的工作蒸汽，将精馏塔（F ） 塔顶出来的低压氨蒸汽引射升压排至冷凝器（J ）中，另一路经过冷器和节流阀进入蒸