两级吸收制冷循环中间压力对热力系数的影响

    0 引言

    能源的过度开发利用是当前人类所面临的重要问题,人类消耗大量能源的同时,不仅对环境造成了巨大的破坏,还引发了地球上矿物能源的供给能维持多久的问题。将来能源的消耗会更多,能源供应问题会更加迫切,所以节能已成为全世界范围的重大课题。节能一方面是指人类在生产和生活过程中如何减少能源的消耗,另一方面是如何提高能源的利用效率,在热力循环中就是如何提高其热力系数。一些行业在生产过程中产生的大量低位能量因无法进行再利用被白白浪费。两级吸收溴化锂制冷循环为废热的综合利用开拓了一条新途径。笔者通过中间压力对热力系数影响的分析,找出获得最高热力系数的中间压力计算数学模型,以简化设计计算,提高热力系数。

    1 两级吸收溴化锂制冷循环与传统的热力计算方法

    1.1 两级吸收溴化锂制冷循环原理

    两级吸收溴化锂制冷循环的原理图及其在ξ-h图上的表示如图1、图2所示[1]。图2中pk,pm和p0分别表示冷凝压力、中间压力和蒸发压力;ξa表示高压发生器中的稀溶液(点5)的质量分数;ξr表示高压发生过程终了状态(点4)浓溶液的质量分数;ξaa表示低压吸收器吸收终了(点2a)稀溶液的质量分数;ξar表示低压发生过程终了(点4a)浓溶液的质量分数。

    1.2 传统的热力计算方法

    传统的热力计算方法是首先根据冷热源温度确定蒸发压力与冷凝压力,即确定等压线p0与pk,以及确定等温线t2与t4,这样就确定了状态点2a和状态点4在ξ-h图上的具体位置。然后试定一个放气范围Δξ(一般Δξ为4.5%左右),通过等质量分数线与等温线t2与t4交点得到中间压力pm,即可确定其他状态点的位置,然后查图计算。

    这种算法的不足之处首先在于其盲目性较大,试定一个放气范围Δξ,如果热力计算最后不能使进、出制冷循环系统的热量达到平衡,则需重新取Δξ值计算,一般总要重复若干遍才能逼近热量平衡状态,这样,就增加了设计人员的工作量;其次是放气范围Δξ的取值与热力系数η之间未建立直接的联系,在一定的冷热源条件下,不能判断计算出的热力系数η是否是最佳值,从而无从判定该两级吸收溴化锂制冷循环的经济性,这一点正是传统热力计算方法的致命缺陷。

    2 中间压力对热力系数影响的计算机模拟分析

    由图2可知,知道了冷水、冷却水和热水温度,就可根据等压线p0与pk和等温线t2与t4确定状态点2a和4点的位置。如果中间压力pm能够确定,通过pm与t2,t4线相交,确定出状态点2和4a的位置,则可作出两级吸收溴化锂的制冷循环过程,然后查图计算出热力系数值。如何确定中间压力才能使两级吸收溴化锂制冷循环获得最高的热力系数值是本文论证分析的主要任务,本文使用计算机模拟运算,就中间压力对热力系数的影响进行分析。