吸收式汽轮机设计的可行性研究

　　引言

　　随着现代科学技术的飞速发展,以及人类保护生态环境意识的增强,各国环保组织已于2000年发出了制冷剂氟利昂生产的禁令,国际社会签订的5关于臭氧层衰减物质的蒙特利尔协定6限制了氟利昂的使用[1]。新型制冷剂的待开发及压缩式制冷机能源消耗大的矛盾也就显得更加突出了。很有必要考虑使用可利用余热等多种低品位热源的无污染、无公害的制冷机,而溴化锂吸收式制冷机有节省能源、不污染环境及一机多用等优点,在一定程度上可满足上述要求[2-10]。

　　溴化锂吸收式制冷机是利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的水蒸气,在另一条件下又能强烈吸收低沸点组分的水蒸气这一特性完成制冷循环的。目前吸收式制冷机中多采用二元溶液作为工质,习惯上称低沸点组分为制冷剂,高沸点组分为吸收剂。稀溶液在发生器内被加热产生高压水蒸气,进入到冷凝器中在压力不变的情况下被冷凝器管内流动的冷却水冷却,首先变为饱和水蒸气,继而被冷凝成饱和液体水,饱和液体水经过节流装置后进入蒸发器,吸收蒸发管内冷媒水的热量而达到制冷效果。

　　本文在吸收式制冷技术的基础上,设想在吸收式制冷装置中发生器出口加入一个汽轮机,利用发生器出口这部分高压水蒸气,先让它经过汽轮机膨胀做功发电后,再把低压水蒸气通入冷凝器中,充分利用了这部分能量,使之转化为电能提供整个装置泵的耗电,多余部分向外输送。将制冷、能量回收与发电联系在一起,达到减少能量损失,实现制冷-发电联动的目的,将此装置简称为吸收式汽轮机。本文主要是通过分析计算,证明其可行性。

　　1吸收式汽轮机的原理

　　本装置是在溴化锂吸收式制冷机的基础上,在发生器出口和冷凝器进口之间加入一个汽轮机。其原理是:利用热源加热发生器内的溴化锂稀溶液,溶液沸腾产生过热水蒸气,溶液浓度升高,过热水蒸气通过汽轮机膨胀做功发电,压力降低,变成低压饱和水蒸气,低压饱和水蒸气再通入到冷凝器中,冷凝放热,变为液体水,再经过节流装置,节流降压(温),节流阀出口处为汽液两相,进入蒸发器吸热(制冷)再次变为低压饱和水蒸气,使冷媒水温度降低,达到制冷效果。水蒸气被通入到吸收器被吸收器里的浓溶液所吸收,溶液浓度变低,在溶液泵的作用下,将吸收器内的稀溶液经过溶液热交换器使温度提高,再进入到发生器中,在发生器内被热源加热又变为浓溶液,浓溶液经过溶液热交换器放热降温后,经节流减压后进入到吸收器中,达到装置的循环。吸收式汽轮机工作原理图如图1所示。

　　2吸收式汽轮机的特性分析