废热/动力联合驱动的混合制冷循环特性分析

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　　传统汽车制冷系统采用压缩制冷方式。据统计，消耗在驱动汽车制冷压缩机的功率大约为汽车发动机额定输出功率的8%～12%，导致汽车行驶平均油耗增加16%～20%^[1]。对于冷冻、冷藏车辆，因更大的制冷负荷及更低的制冷温度要求，其制冷系统消耗的能量更大。然而，汽车发动机消耗的燃料中至多仅有1/3左右的能量被转化为驱动汽车行驶的动力，另外2/3左右的能量以废热的形式排放到环境中。如何有效利用汽车发动机排放的废热已成为研究汽车节能减排的重要课题之一。

　　利用汽车废热驱动制冷系统为汽车提供所需的冷量，不仅可减少驱动制冷压缩机所消耗的能量，提高汽车的动力，还可降低汽车发动机有害气体的排放，减少对环境的污染。国内外学者对汽车废热制冷技术进行过一些研究。

　　Koehler等^[2]设计了采用氨水溶液为工质的货车发动机排气废热制冷机并进行了实验研究，实验测得制冷系统COP值在0.27～0.30;研究结果表明，货车发动机排气废热制冷系统更适合在长距离平路上运行，并可替代传统压缩式制冷系统。Horuz等^[3]通过实验，研究了汽车发动机排气废热制冷系统对发动机性能的影响以及在部分负荷下废热制冷系统的性能，认为利用汽车发动机排气废热驱动吸收制冷系统是可行的，但在实际应用中仍有一些问题需要解决。Talbi和Agnew^[4]采用模拟方法，研究了涡轮增压柴油机在不同冷却方式下排气废热制冷循环性能。Talom和Beyene^[5]通过实验和数值模拟方法研究了制冷量为10.55kW发动机排气废热的制冷机工作特性。Manzela等^[6]通过实验，研究了汽车发动机排气废热驱动的氨水吸收制冷系统，分析了可利用的发动机排气废热热量，废热制冷系统对发动机性能、尾气排放和汽车行驶经济性的影响。刘合心等^[7]提出了一种利用汽车发动机废热驱动的溴化锂吸收式汽车空调系统，并设计了发动机排气夹套发生器、蒸发器以及吸收器。路明和徐士鸣^[8]对采用R124-DMAC为工质的汽车排气废热驱动的吸收式制冷循环进行了分析，指出在发动机高输出功率下，空调大客废热制冷系统可以满足空调冷负荷需求，但在低负荷下，不能满足要求。文中提出了废热/动力联合驱动的混合制冷循环概念，但未做深入研究。

　　对汽车发动机废热制冷系统的研究还未能解决废热制冷系统的小型化、轻量化、全风冷、能在运动环境中正常工作等问题，以及解决汽车发动机废热不稳定性与冷负荷需求相对稳定之间的矛盾。因此，对汽车废热制冷技术的研究工作均存在一定的缺陷。