两种串联型三效溴化锂吸收式制冷循环的比较分析

    1 前言

    吸收式制冷机是一种以热能为动力,制冷剂与吸收剂为工质对的制冷设备。它也是使用CFC制冷剂的压缩式制冷设备的最佳替代者之一。目前市场上几乎所有的吸收式制冷机都是以单效或双效循环为基础,它们所存在的一个较大的问题就是COP偏低,其中,单效机的COP约为017,仅适用于以废热或太阳能为热源,而不宜采用高温热源;双效机的效率有较大幅度提高,但其COP也只有112,仍然难于与压缩式制冷机竞争。因此,为了更合理有效地使用高品位热源,提高机组的COP,人们在双效循环的基础上,又提出了三效循环。

    自1985年以来,人们提出了大量的三效循环,如三级冷凝/三级发生(3C3D)循环(Vouchi etal,1985)、双冷凝器耦合(DCC)循环(Miyoshi et al,1985; Biermann and De Vault,1992; De Vault andGrossman,1992)及双环耦合三效循环(De Vault,1988)等。据文献分析,双冷凝器耦合的串联改进流程(DCCSA)和双冷凝器耦合的并联流程(DC-CP)较为符合我国国情,其中并联循环的COP比串联循环更高(可达11825),但是它的控制调节复杂,并且存在高压发生器中溶液温度过高的问题,而这些都直接影响到三效制冷机的市场化。

    本文认为,由于串联循环相对简单的调节控制特性,在较好解决高压发生器中溶液温度过高问题的基础之上,串联型三效循环必将获得广阔的市场前景。由此,本文通过优化计算,对比分析了基本型串联三效循环和一个新型的带蒸汽压缩装置的串联三效循环(J1S.KIM,1999)。模拟计算结果显示,后者在溶液最高温度低于200e的情况下,可获得较高的COP(1176),是一个有巨大市场化价值的三效制冷循环。

    2 两种三效循环简介

    2.1 基本型直燃式串联三效溴化锂吸收式制冷循环

    图1为一个基本型串联三效溴化锂吸收式制冷循环的流程图。它主要由三个发生器、一个冷凝器、一个蒸发器和一个吸收器组成。溴化锂溶液从吸收器流出经过低温、中温、高温热交换器进入高压发生器,在高压发生器中由燃料加热直至沸腾,蒸发出的冷剂水蒸气进入中压发生器作为其发生的热源,同时,高压发生器中经过发生浓缩的溶液流入中压发生器做进一步的发生。然后,中压发生器发生的蒸气和在中压发生器中冷凝的高压发生蒸气一起进入低压发生器,作为低压发生器的加热热源,而中压发生器中的溶液流入低压发生器做最后的浓缩。最后,所有的冷剂蒸气经冷凝器冷凝后进入蒸发器蒸发,低压发生器中的浓溶液流入吸收器作为吸收剂吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽,这样完成了一个制冷循环。这种循环的特点在于较充分地利用了冷剂蒸汽的冷凝潜热,较之单、双效机组而言可产生更多的冷剂蒸汽。图2是该循环的i-N图。