双制冷温度双工质吸收制冷系统Ⅱ的模拟

    1 前言

    以水-溴化锂为工质的吸收制冷系统有较高的制冷性能系数(COP)和较低的操作压力,但由于水冰点的限制,其蒸发器蒸发温度必须在0℃以上。以氨为制冷剂的吸收制冷系统,其蒸发器蒸发温度可以远在0℃以下。采用氨-盐为工质的系统,由于所用无机盐无挥发性,可取消蒸馏装置,具有较高的COP值。

    只用氨作为制冷剂时,当驱动热源温度较高时,理论上可以采用二级再生流程较大幅度地提高COP,但由于与再生器1对应的气氨在再生器2的冷凝温度较高(90~120℃),致使一级再生系统的操作压力很高,从而增大了装置投资。

    关于只用氨作为制冷剂的系统改进,许多研究者做了大量的工作,但其目的有很大的不同。Ahachad, M.和Charia,M.以降低可用的低温热源温度为目的,将水-溴化锂系统和氨-水系统耦合,用前一系统的吸收器产生的热水加热后一系统的再生器[1]。Kouremenos, D.A.等以提高系统的性能系数为目的,利用氨-水系统的输出热加热水-溴化锂系统[2]。Saghiruddin, M.和Siddiqui, A.以太阳能为热源,以经济分析为目的,对水-溴化锂系统和以氨为制冷剂的系统的双工质耦合系统进行了研究[3]。

    针对在工业过程中的应用,在改进二级再生流程的氨吸收制冷系统方面,作者先前已作了尝试,提出了一种双制冷温度双工质吸收制冷系统。将操作压力较低的水-溴化锂系统(系统1)与氨-盐系统(系统2)耦合,用系统1再生出的水蒸气加热系统2的再生器。系统1和系统2的蒸发器分别输出不同温度的冷量。

    在此提出了双制冷温度双工质吸收制冷系统Ⅱ,仍采用系统1再生出的水蒸气加热系统2的再生器,但系统1的蒸发器不输出冷量,同时系统1的吸收器也向系统2提供热量用于溶液再生。系统2的富液先后进入系统1的吸收器和系统2的再生器加热再生。系统2的吸收器和蒸发器分别改为二段,一段蒸发器和二段蒸发器分别输出不同温度的冷量;一段吸收器与一段蒸发器连通,在较高温度下吸收并向系统1的蒸发器提供热量;二段吸收器与二段蒸发器连通,吸收热由冷却水移出。

    根据H₂O-LiBr和NH₃-LiNO₃二物系的性质,利用热力学方法,建立了模拟该系统操作性能的数学模型,对输出结果进行了分析讨论,为进一步工作奠定了基础。

    2 物理与数学模型

    2.1 流程

    双制冷温度双工质吸收制冷系统Ò的流程示意图如图1所示。图中G代表再生器;A代表吸收器;C代表冷凝器;E代表蒸发器;HE代表溶液换热器;1代表水-溴化锂吸收制冷系统(系统1);2代表氨-硝酸锂吸收制冷系统(系统2)。