基于GAX循环的喷射-吸收式氨水制冷循环研究

　　引言

　　随着世界经济的快速发展,人类已面临着日益严重的全球气候变暖和化石能源枯竭的威胁,节约能源、保护环境已越来越受人们的重视!因此,太阳能、地热和工业废热等低品位能源的利用已被人们所关注。而吸收式制冷,以其具有可直接利用低品位热源驱动、不使用对臭氧层有破坏作用的CFCs为工质等独特的优点,也越来越受到国际研究工作者的青睐。研究如何高效利用工业余热、太阳能和地热,采用吸收式制冷循环进行制冷,提高吸收式制冷循环的性能系数(COP),减小制冷设备的体积,对加快CFC替代进程、节约能源具有重要的现实意义。目前最为常用的吸收式制冷系统为溴化锂吸收式制冷系统和氨水吸收式制冷系统。前者制冷温度由于受到制冷剂的限制,不能低于5°C,一般仅用于空调,后者的制冷温度范围非常大(10~-50°C),不仅可用于空调,而且更重要的是可用于0°C以下的普通制冷场合。因此,在冷冻冷藏业蓬勃发展的今天,对氨水吸收式制冷系统的研究无疑具有更加重大的意义。

　　1 传统吸收式制冷与喷射器的介绍

　　氨水吸收式制冷系统主要由四个热交换设备组成,即发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器,组成两个循环环路:制冷剂循环和吸收剂循环。它以氨水溶液的热力学特性为基础,即在常温下氨水溶液能够强烈地吸收氨蒸气,而在高温下又可以将氨蒸气释放出来,由热能驱动以实现制冷的目的。制冷剂循环,从发生器产生的高温高压氨蒸气流入冷凝器,在冷凝器中被冷却介质冷却成液态,然后经节流阀节流降压后流入蒸发器,在低压下蒸发吸热,吸取被冷却介质的热量产生制冷效果。吸收剂循环,从发生器流出的稀氨水溶液不断吸收蒸发器产生的低压氨蒸气,维持蒸发器内低压状态,稀溶液吸收氨蒸气后变成浓溶液经溶液泵升压后进入发生器,在发生器中被加热,产生氨蒸气,而剩下的稀氨水溶液返回吸收器再次吸收低压氨蒸气。

　　如图1所示,发生器-精馏塔包括发生器1、精馏器(提馏段a和精馏段b)、分凝器c三部分。精馏过程如下:从吸收器流出的浓溶液由提馏段a进入精馏塔,与精馏段b流下的溶液一起沿提馏段流至发生器1,在此过程中与发生器中溶液蒸发出来的蒸气相接触,进行热、质交换,使得溶液浓度逐渐变稀,而上升蒸气的浓度逐渐变浓。产生的氨蒸气继续上升至精馏段b,与来自分凝器c的回流液进行热、质交换,浓度进一步提高,同时回流液浓度逐渐降低,最后,部分上升蒸气在精馏塔顶部的分凝器c中被冷凝成回流液后,产生比较纯的氨蒸气从塔顶排出。而在发生器-精馏塔底部则排出浓度为N1的稀溶液,被送入吸收器内吸收氨蒸气。