带蒸汽压缩的并联型三效溴化锂吸收式制冷循环的分析

    1 前言

    吸收式制冷机是一种以热能为动力的制冷设备,它使用溴化锂-水工质对,对臭氧层无破坏作用,符合环保要求,所以是使用CFC制冷剂的压缩式制冷设备的最佳替代之一。但是,到目前为止,世界上除了日本等少数国家外,压缩式制冷机仍然在空调市场上占主导地位。其主要原因是:压缩式制冷机在能量的有效利用方面具有明显的优势。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。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。因此,为提高机组的COP,更合理有效地使用高品位热源,人们在双效循环的基础上,又提出了三效循环[1~3]。

    目前,在三效吸收式制冷循环中,一般都是通过多次利用驱动热能来达到提高COP的目的,主要有:多次利用冷凝热的3C3D循环和DCC循环,多次利用吸收热的三级三效循环,同时利用冷凝热和吸收热的二级三效循环,等等[4]。由于三效吸收式制冷循环的高压发生器中溶液温度过高,易引起机组腐蚀,所以目前三效循环还都处于试验研究阶段。

    为了缓解三效吸收式机组的高温腐蚀问题,尽快地使三效吸收式制冷机走向市场化,本文提出在基本的三效并联循环的中压和低压发生器之间加一个压缩机。并对这种新型的带压缩装置的三效循环进行优化计算,结果表明这种新型的循环可以在最高溶液温度184℃时运行,有利于缓解高温腐蚀,其COP最高可达1.85。由此可见,这是一个有巨大市场化价值的三效制冷循环。

    2 循环简介

    图1、2分别是带蒸汽压缩装置的直燃型并联三效溴化锂吸收式制冷循环的流程示意图和h)N图。该循环是对基本的并联式三效溴化锂吸收式制冷循环的一个改进,它与基本的并联式三效溴化锂吸收式制冷循环的不同之处只是:它在原有循环的基础上增加了一个蒸汽压缩装置,中压发生器发生得到的水蒸气需经压缩后再送入低压发生器。这种带有蒸汽压缩装置的三效溴化锂吸收式制冷循环的优点在于:由于引入蒸汽压缩装置,高压发生器和中压发生器的发生温度得以降低,缓解了高温溴化锂水溶液对金属材料的腐蚀;虽然高压发生器和中压发生器的发生温度低,但经过压缩进入低压发生器的水蒸气具有较高的温度和压力,有利于改善低压发生器的发生条件。

    3 循环热力计算及其优化

    在循环热力设计计算中,我们依经验设定稀溶液浓度XA、循环最高温度T_4H和中压发生器、冷凝器、蒸发器、高温溶液热交换器、中温溶液热交换器、低温热交换器的端部温差(DTGM、DTC、DTE、DTTH、DTTM、DTTL)以及循环放气范围DXL,再结合已知初始条件就可以求解出循环的各个状态点的参数。显然,这样得到的设计结果并不一定是最佳结果。本文用坐标轮换法分别对它们进行了优化计算。