溴化锂绝热、增压双效吸收式制冷循环

    1 前言

    吸收器是吸收式制冷机的关键部件,传统的吸收器同时承担着传热、传质两大任务,其传热面积占到机组的40%左右。为了改善吸收器的传热、传质效果,缩小吸收式系统的/庞大身躯0,国内外学者提出了传热传质分离技术。

    传热传质分离技术将传统传热、传质相互藕合的过程分离为独立的两个过程,它可以分别强化传热、传质过程,有效节约设备耗材,降低吸收器体积,节省投资,具有很高的研究价值和经济效益。

    德国Franz Summerer、Flamensbeck等以及美国RyanW illiam、Warnakulasuriya等较早采用喷雾吸收器从事传热传质分离技术研究[1~4]。2000年浙江大学的陈光明等针对传统降膜式吸收器[5,6],建立了溴化锂水溶液吸收过程的数学模型并进行了求解,这是国内首次运用传热传质分离的原理;天津商学院的申江等则采用喷雾吸收器,对其绝热吸收过程进行分析和计算,建立了喷雾吸收器的数学模型。研究表明,在相同条件下传热传质分离吸收器所需传热面积不到常用降膜吸收器的30%[7,8]。

    根据文献[8]中采用传热传质分离吸收器的双效吸收式制冷循环,在其蒸发器与绝热吸收器之间增加了一台增压器,以提高绝热吸收器压力,强化循环传质能力,这对于减小循环传热面积,减小机组体积有重要意义,还可以有效降低循环驱动热源温度。

     2 绝热、增压双效制冷循环

    为方便比较,在文献[8]中的流程基础上,在其蒸发器与绝热吸收器之间增加一台增压器以提高绝热吸收器压力,增压后的循环如图1所示。

    循环采用了目前国内最常用的并联系统。区别于传统双效吸收式制冷循环,首先,循环采用了传热传质分离技术,将传统集传热、传质于一体的吸收器分离为冷却器与绝热吸收器两部分,使溴化锂溶液先经过冷却器预冷至过冷状态实现传热过程,再进入绝热吸收器吸收来自蒸发器的水蒸气实现传质过程;其次,增加了一台增压器以提高绝热吸收器压力。其它过程与传统双效吸收式循环一致,这里不再累述。

    图2是绝热、增压双效制冷循环在P-T图上的表示。

    3 数学模型

    忽略各循环过程的不可逆损失,增压过程视为等熵过程,绝热系数取1.2[9],根据质量守恒、能量守恒方程以及溶液、水的热力学关系式与传热方程可建立循环数学模型,取增压器与吸收器间的压降为50Pa。

    质量平衡方程:

    能量平衡方程:

    式中 m—溶液质量,kg/s

    mLiBr—溴化锂质量,kg/s

    in,out—下标,设备进、出口

    状态方程组:

    溴化锂溶液: