两级吸收式制冷空调的数学建模与性能仿真

　　0 前 言

　　太阳能作为一种清洁能源,对环境没有污染与破坏,而且取之不尽,用之不竭,符合节能与环保的要求.以太阳能为驱动的溴化锂吸收式制冷空调可以节 省对常规能源的消耗从而减轻使用常规能源对环境带来的压力,同时,由于吸收式制冷系统使用的工质是溴化锂溶液,消除了常规电制冷所使用的含氟制冷机对大气 臭氧层的破坏,所以成为了各国学者研究的重点^[1].

　　太阳能吸收式空调系统主要由集热系统与吸收式制冷系统组成,吸收式制冷系统则一般包括单效与两级吸收式制冷循环两种方式.单效吸收式循环由于所 要求的驱动热源温度要求较高,一般要在90e以上才能有效工作,因此对集热器有较高的要求,且在高温下工作.由于集热器的集热效率随着制取热源的温度提高 而急剧减小,虽然其制冷系数(COP)较高,但是太阳能空调的整体效率较低,同时由于其制取的热水温度较高,普通的平板集热器不能满足要求,采用真空管集 热器,而真空管集热器的价格比平板集热器高的多,因此造价非常昂贵,这也是单效吸收式太阳能空调没有商业化的一个主要原因^[2].

　　由于两级吸收式制冷循环对热源的要求较低,在66e以上就能正常工作,这使得普通的平板集热器就能满足要求,因此太阳能空调系统选用两级吸收式 制冷循环是现实的.本文拟建立两级吸收式制冷循环的数学模型,利用计算机进行仿真,对其性能受外界影响的因素进行分析,进行最优方案的设计,选取最佳的设 计参数,减少机组的不可逆损失,提高系统的热效率,进而为其商品化提供有效分析手段.

　　1 两级吸收式制冷循环的数学建模

　　1.1 两级吸收式制冷循环的系统流程

　　吸收式制冷系统中,能量补偿的设备包括发生器、吸收器、冷凝器、溶液节流阀和溶液泵,其基本工作原理是工质对在发生器中加热发生出冷剂蒸汽,进入冷凝器中冷凝为液体经节流装置后进入吸收器吸收实现制冷^[3]. 图1所示为两级吸收式制冷循环的流程框图,对于两级循环,系统主要包括高压发生器(HPG),低压发生器(LPG),高压吸收器(HPA),低压吸收器 (LPA),蒸发器(E),冷凝器(C),溶液热交换器1(HEX1),溶液热交换器2(HEX2).系统所采用的工质是LiBr-H2O,其中,吸收剂 为溴化锂溶液,制冷剂为水.系统的工作流程分为溴化锂溶液与冷剂水的循环过程, LiBr溶液循环过程:将低压吸收器吸收后的LiBr稀溶液进入溶液热交换器2进行热量交换后,进入低压发生器中发生,发生得到的LiBr溶液经过溶液热 交换器2进行热量交换后进入低压吸收器吸收来自蒸发器的冷剂水完成低压级的吸收剂循环;在高压级,高压发生器发生出的LiBr溶液经溶液热交换器1后进入 高压吸收器吸收来自低压发生器发生出的水蒸汽,然后在经过溶液热交换器1进入高压发生器发生,完成高压级的循环.冷剂水的循环回路:将高压发生器发生得到 的水蒸汽在冷凝器中冷凝为液态水,进入蒸发器蒸发,实现制冷,得到气态水,进入低压吸收器吸收,完成冷剂水路的循环.