一种新型混合吸收式制冷循环的性能分析

    0 前 言

    发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比例,因此利用太阳能驱动空调系统对于节约常规能源,保护自然环境都有十分重要的意义[1]。太阳能吸收式制冷空调在利用太阳能上占有十分重要地位,在太阳能集热器方面,平板集热器、真空管集热器已经得到了很好的应用,但是由于集热器集热效率是随着制取的热源温度升高而急剧减小的,获取热源温度对其效率有较大的影响。为了提高集热器的效率,优化系统,应尽量降低集热器的工作温度。在保证较高的集热效率时,集热板的可获得热源温度一般在85~95℃ 之间,此温度范围对于利用单级吸收式制冷系统来说,热源温度偏低,效率较小。采用两级吸收式制冷系统则热源可利用温差小,COP较低[2]。因此寻找一种能利用低温热源并且热源可利用温差较大的制冷循环就是解决问题的关键。本文提出了一种混合吸收式制冷循环,可以在太阳能集热器可获得的温度范围内实现制冷,又能较大程度的提高吸收式系统的驱动热源,利用温差,弥补单级与两级太阳能吸收式制冷系统的不足,更好的发挥太阳能空调的优势。

    1 新型混合式太阳能吸收式制冷系统的性能分析

    1.1 混合式太阳能制冷循环

    在吸收式制冷系统中,能量补偿部分的设备包括发生器、吸收器、冷凝器、溶液节流阀和溶液泵。

    工质对在发生器中被加热,分离出冷剂蒸汽,在冷凝器中冷凝为液体进入溶液节流装置后进入吸收器吸收实现制冷。由于密闭容器的压力与溶液的温度、浓度三者是相互制约的,对于同一浓度的溶液,压力越高则对应的溶液温度就高。从吸收式制冷的原理可以看出,要增加驱动热源的可利用温度即减小出口溶液的温度,就必须降低发生器压力或者减小溶液的浓度,混合式太阳能吸收式制冷循环的基本原理就是降低发生器的压力,从而降低发生器中所需的发生温度[3]。如图1所示为混合式吸收式制冷循环结构图,图中AHG为附加高压发生器,HG为高压发生器,HA为高压吸收器,LG为高压发生器,LA为低压吸收器,HE为溶液热交换器(下同)。其工作过程为:吸收剂LiBr溶液循环过程为:将低压吸收器吸收后的LiBr稀溶液与高压发生器发生后的较浓LiBr溶液混合,混合后的LiBr溶液进入附加高压发生器中发生,发生得到的冷剂水直接进入冷凝器冷凝,而将附加高压发生器发生后的LiBr溶液分为两路,一路进入高压吸收器吸收来自低压发生器发生的水蒸气;另一路则进入低压发生器发生,发生得到的LiBr溶液进入低压吸收器吸收来自蒸发器的冷剂水,吸收后的稀溶液与高压发生器的较浓溶液混合,实现LiBr溶液的循环。冷剂水的循环回路为:将附加发生器发生得到的冷剂水直接进入冷凝器冷凝为液态水与高压发生器发生得到的水蒸汽在冷凝器中冷凝为液态的水混合,共同进入蒸发器蒸发,得到气态水,进入低压吸收器吸收,完成冷剂水路的循环。从以上吸收的LiBr溶液的浓度是高压发生器发生的与低压吸收器吸收后的LiBr的混合,所以浓度较直接由高压发生器发生后的溶液浓度高,增加了高压吸收器的吸收能力,减小了高压吸收器的压力,同时降低了低压发生器中LiBr溶液的浓度,即降低了低压发生器的发生温度,增加了冷凝温度,将热源利用到极低温度,增加了驱动热源的利用温差。