单压吸收制冷系统中气泡泵的研究进展

　　1 引言

　　Einstein 循环，属于吸收式制冷范畴，是单压吸收式制冷。它的制冷量较小，与家用空调所需的制冷量相当，因此有望实现吸收式制冷装置的小型化。在二十世纪90 年代初，始于美国学者的研究[1]，Einstein 循环再一次得到世界关注。尽管存在一些问题，比如性能系数COP 比较低，但与常规的双压吸收式制冷相比，仍具有很多的优点，如结构简单紧凑、无运动部件、无噪音、抗振性好; 另外，由于使用了热能驱动的气泡泵代替传统溶液泵，因此不需消耗电能，而且成本低、灵活性好以及可靠性高。若在实际应用中能利用太阳能、工业废热等低品位能源实现发生器以及气泡泵的运行，则整个装置无需电力或借助少量的电能即可实现经济运转，在当前能源紧缺、电力供应紧张、环境问题日益严峻的形势下，这种单压吸收式制冷技术具有一定的应用前景。

　　气泡泵是单压吸收制冷系统的核心部件，是单压系统正常运转的驱动部件，为整个单压吸收制冷系统的循环提供了动力。因此气泡泵的性能是影响单压吸收式制冷系统的关键因素之一[2]。

　　2 气泡泵工作原理

　　气泡泵的本质是连接在两个储液器之间的一段加热管，其运行原理如图1 所示[3]。垂直管底部外接的加热装置产生足够的热流密度，使得提升管(气泡泵) 内的液体沸腾蒸发并形成气泡; 气泡在管内上升将其上面的液体带入高位贮液器; 同时提升管中汽液混合物的密度比低位储液器中液体的密度要小，因此能产生足够的上升浮力将管内两相流体提升到一定的高度。同时，低位发生器内的溶液不断地压入气泡泵垂直提升管路，补充其中被提升的液体。

　　垂直管的长度L 即气泡泵的提升高度。影响气泡泵提升效率的主要因素包括: 沉浸数(H/L)和外部加热功率[4]。

　　3 气泡泵的流动模型

　　在垂直管道中两相混合物向上流动时，不同的含气率下呈现的流型大家所公认的有泡状流、弹状流、块状流、环状流、细束环状流动、雾状流动，见图2。

　　(1) 泡状流: 液体是连续的，分散的气泡随着液体连续一起流动。

　　(2) 弹状流: 在较高的气体流量下发生气泡聚集，最终气泡直径接近管子直径，当这个状况发生时，会形成有特征性的子弹型气泡。

　　(3) 团块状流: 随着流速的增加，缓流气泡的破裂导致不稳定流动状态，液体在管内上下震荡移动。

　　(4) 环状流: 液体形成一层薄膜在管壁流动，气体在管子中心流动，通常一些液体小液滴会进入气体核心。