以TFE/NMP为工质的GAX循环计算与分析

　　符 号

　　a—溶液循环倍率

　　r—精馏塔的回流比

　　h—焓值,kJ/kg

　　x—溶液中制冷剂质量浓度

　　g—循环的加热量,kJ/kg

　　下 标

　　f—液相

　　g—气相

　　G—单效循环

　　GGAX—GAX循环

　　1 引言

　　虽然以TFE/NMP为工质的吸收式制冷系统具有工作温度范围广、安全性能好、使用场合不受限制等优点,但该工质的物理特性决定了采用常规单效制冷循环其 COP值偏低这一不利因素[1],即使在热源温度较高的条件下,也无法采用象水/溴化锂吸收式制冷循环那样的多效蒸发方式使COP值提高。

　　但是TFE/NMP工作特点类似于氨/水,当冷却水温度较低而热源温度较高时,具有较大的放气范围。利用这一特点,可以采用GAX循环来提高以TFE/NMP为工质的吸收式制冷循环热力系数。

　　GAX概念最早由Altenkirch于1913年提出,直至80年代才逐步受到重视。随着人们对吸收式制冷循环的深入研究,GAX循环也出现了不同的结 构形式,其中Phillips于1990年提出了较为成熟的GAX循环方式,称为基本GAX循环[2]。它是利用某些在制冷循环中可具有较大放气范围的吸 收式制冷工质对,在吸收式制冷机组中发生器和吸收器之间进行内部回热,回收吸收热以提高循环的性能系数。

　　为了充分发挥以TFE/NMP为工质的吸收式制冷系统的优势,提高其循环COP值,降低能耗,扩大其使用范围,本文对采用TFE/NMP工质的GAX循环进行了计算和分析。

　　2 基本GAX循环

　　GAX基本流程见图1,在迪林图上的热力循环见图2。

　　图1中,吸收器与发生器均被分为三部分。吸收器包括GAX吸收器GAXA、溶液冷却吸收器SCA(或AHX)及外部冷却吸收器ECA,发生器包括GAX发生器GAXG、溶液加热发生器SHG(或GHX)及外部加热发生器EHG。

　　状态为6的稀溶液进入GAXA吸收由蒸发器出来的TFE蒸气后,浓度升高,出口状态为7,吸收热(这部分热量用qGAX表示)被GAX内的传热介质带走。 状态为7的溶液进入SCA,进一步吸收来自蒸发器的TFE蒸气,浓度继续升高,出口状态为8。通过SCA将吸收热传递给浓溶液,使浓溶液温度由1升高到 2。然后溶液进入ECA。在ECA中,溶液继续吸收来自蒸发器的TFE蒸气,浓度至最大,温度降至最低,吸收终了浓溶液状态为1。由8到1的吸收热由冷却 水带走。浓溶液进入SCA另一侧获得吸收热(这部分热量用qSCA表示)后温度升高,状态变为2。与精馏器的回流液混合,进入GAXG,在GAXG内吸热 (通过传热介质回路)发生,浓度降低,温度升高,出GAXG的状态为3。然后进入SHG,被高温稀溶液继续加热(这部分热量用qSHG表示)发生后,出口 状态变为4。状态为4的溶液在EHG中由外部热源加热继续发生出蒸气后,温度达到最高,浓度达到最小,发生终了稀溶液状态为5。溶液5进入SHG,将热量 传给发生侧,温度降低,出SHG的稀溶状态为6。这样就完成了循环。