三效溴化锂吸收式制冷循环的仿真与分析

    1 引言

    溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为工质,以各种热能为动力的制冷设备,在为保护臭氧层而限制生产CFC制冷工质和电力供应日趋紧张的今天,耗电少、不含CFC的溴化锂吸收式制冷机的研制和应用日益为人们关注。目前,双效溴化锂制冷机的热力性能系数COP可以达到1.3,这样的效率已到了双效机效率的最大值,所以有必要发展三效循环系统以获得更高的效率,进行三效溴化锂制冷机的开发具有较大的理论和现实意义,是溴化锂研究发展的一个重要方向,但三效溴化锂制冷机的开发是一个系统工程,其中涉及到循环工质物性的研究,循环方式的选择、防腐、强化传热、结构等问题。通过计算机的仿真,对三种三效循环系统(平行流系统、顺流系统和逆流系统)进行了研究,在不同的循环方式中,力求寻找一种合理的循环方式,使其既达到三效机应有的效率,又有一个较低的发生温度和发生压力,尽可能从所采取的循环方式上减少解决高压发生器中高温溶液腐蚀,高温溶液表面活性剂及缓蚀剂失效和高压压力控制等问题的压力。

    2 三效循环方式

    三效循环主要有三种方式[1]。第一种为如图1所示的平行流循环方式,稀溶液离开吸收器后分别流入高、中、低三个发生器。第二种为逆流方式,稀溶液离开吸收器后,依次通过低、中、高三个发生器,其中离开低、中发生器的中间溶液分别有一部分直接回到了吸收器。第三种为顺流方式,稀溶液离开吸收器后,依次通过高、中、低三个发生器。平行流系统的焓浓图如图2所示。

    3 热力循环的仿真过程

    3.1 几个假设

    在每一个部件(发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器)中都满足热力平衡条件。每个部件都简化成一交叉流的换热器;冷凝器压力同低压发生器压力相同;冷凝器出口的冷剂水处于饱和状态;蒸发器出口的冷剂蒸汽处于饱和状态;忽略系统中的热损失和循环泵的耗功。

    3.2 计算程序的编制

   热力计算必须满足系统总质量平衡、能量平衡及系统中各设备质量平衡和能量平衡[2]。即:总质量平衡Σmin-Σmout=0;LiBr质量平衡:Σ(mξ)in-Σ(mξ)out=0;能量平衡:Q+Σ(mh)in-Σ(mh)out=0。其中,m为质量;ξ为浓度。

    (1)输入参数:制冷量、冷却水入口温度和质量流率、冷媒水出口温度和质量流率、吸收器入口浓溶液的浓度、各换热面的换热系数和面积、平行流中稀溶液流向个发生器的比率、逆流系统中经过中、低发生器的中间溶液直接返回吸收器的比率。

    (2)输出参数:热力系数COP、高温发生器所需的热量、在各点的温度,压力,流率,溶液浓度,和比焓值。