电压缩式制冷循环与吸收式制冷循环的热力学比较分析

　　0　引言

　　电压缩式制冷循环是目前应用最广泛的制冷方式，利用电能做功制冷，大型机组的COP可达到5.0以上。吸收式制冷循环可利用低品位的蒸汽或热水制冷，单效循环的COP约为0.7。两种循环的COP相差悬殊，但前者利用电能，后者利用热能，能量的品位不同，仅用COP这一指标不能衡量两者在制冷上能量利用的有效性。从热力学第二定律出发的 的概念将能量的“量”与“质”结合起来，能更合理地反映制冷循环的性能。很多文献都从热力学第二定律的角度对制冷循环进行了分析^[1-6]，但大部分是对电压缩式制冷循环或吸收式制冷循环单独进行分析，将两种循环进行对比分析的并不多见;此外，关于循环各环节的损失的详细剖析也较少，不能深入反映损失在各个循环环节的分配情况及造成两种循环 损失的原因和区别。文献^[7]比较了电压缩式制冷循环与单效吸收式制冷循环的效率，但是其所选取的环境温度偏低(冷凝温度40℃时，环境温度取25℃)，与夏季制冷时的实际环境温度不符，使得计算出的冷凝散热造成的散逸 损失过大，而吸收式制冷的散热量比电压缩式制冷循环大，从而使得计算对吸收式制冷循环有失公平。笔者认为制冷循环将热量通过冷却水散失掉，冷却水介质即为循环的一个高位热源环境，因此应选取冷却水平均温度作为计算的参考环境温度。

　　目前的实际应用中双效吸收式制冷机组较多，从循环的热力过程来看，双效循环是在单效循环上对热源梯级利用的一种改进，但单效循环的热力过程更基本，更能集中反映吸收式循环与电压缩式制冷循环的区别，因此本文选用单效吸收式制冷循环与电压缩式制冷循环进行比较，采用 效率和损失的分析方法，建立了电压缩式制冷循环与单效吸收式制冷循环的计算模型，计算和比较了典型电压缩式制冷循环与单效吸收式制冷循环的效率及各环节的损失，并按照造成损失的原因将损失分为传热损失、内部损失和散逸损失，通过各部分损失的剖析对循环的改进途径进行了讨论。

　　1　平衡及损失分析方法^[8]

　　对于温度为T的稳定流动能量系统，如图1所示，流入系统的某工质的质量流量为m·i，为ei，流出系统的某工质的质量流量为m·o，为eo，同时系统放出热量为Q，对外做功为W，环境温度为T0，根据系统的 平衡关系，损失Π等于输入减去输出，计算式为

　　式(1)是以稳定流动能量系统为对象，所计算的 损失为系统的内部 损失;同时系统向环境放出的热量未加利用而造成的 散逸Πo为外部 损失，其计算式为Πo=