单纯复叠吸收式制冷循环计算与分析

　　为了替代CFC_S,减少这类物质对臭氧层的破坏,目前世界各国都非常重视对吸收式制冷系统的研究和开发[1、2]。 但是,目前的吸收式制冷系统COP值偏低,因此提高吸收式制冷系统COP值,节约能源,减少温室气体排放量,是当前吸收式制冷循环的主要研究方向。尽管世 界各国的学者已提出了各种新型吸收式制冷/热泵热力循环方式[1],但并未对所提出的大部分循环进行过较为深入、系统的研究,也未掌握这些循环的特点、适 用的范围、设计要求、外界条件变化对循环COP值的影响等关键问题。

　　本文通过对单纯复叠吸收式制冷循环的计算,分析该循环运行参数和COP值在某些设计参数改变时所发生的变化,以说明该循环的特点、适用范围、COP值变化规律等关键问题,并对此循环的应用前景加以评述。

　　1 单纯复叠吸收式制冷循环

　　由于氨/水吸收式制冷循环的特点,即使在有高温热源的条件下,也无法采用象水/溴化锂吸收式制冷循环那样的双效发生手段。因此,为了提高氨/水吸收式制冷 循环的COP值,提出了如图1所示的单纯复叠吸收式制冷循环。该循环是由两个氨/水吸收式制冷循环复叠而成。高温热源加入到Ⅰ级循环(高压)发生器内 (7)8),产生高压饱和氨蒸气。因饱和压力的提高,使Ñ级循环的氨蒸气的冷凝温度提高,这样就可利用Ñ级循环的冷凝热来作为Ⅱ级循环(中压)发生器的发 生热(1)2)。同时,冷凝后的氨液经冷却减压进入蒸发器(6),吸收低温环境热量。蒸发后的氨蒸气在吸收器(9)10)内被稀氨水溶液所吸收。吸收过程 所放出的热量也作为Ⅰ级循环的发生热。此外,从Ⅰ级循环发生器出来的混合蒸气需经过精馏装置提纯,使提纯后的氨气浓度达到9915%以上。由于在高压高温 蒸馏过程中,易沸工质的气相浓度相对较低,在精馏提纯过程中会有大量的精馏热产生,这部分热量也可作为Ⅱ级循环的发生热。显而易见,Ⅰ级循环实际上是一个 热泵循环,它利用高温热源的热量来提取低温环境的热量,从而获得比加入Ⅰ级循环的高温热量更多的中温热量,加入到Ⅱ级循环的发生器中。

　　如上所述,在Ⅱ级发生器中,加热量由三部分组成:Ⅰ级循环中的冷凝热qc,Ⅰ、吸收热qaⅠ以及精馏热qr,Ⅰ。Ⅱ级循环发生器所产生的氨气经Ò级循环冷 凝器(7)冷凝后,减压进入与Ⅰ级循环相同的蒸发器内吸收低温环境热量。由于两级循环的制冷剂进入同一蒸发器内蒸发,故本文定义这种吸收式制冷循环为:单 纯复叠吸收式制冷循。蒸发后的部分氨气在Ⅱ级循环吸收器内被稀氨水溶液吸收。Ⅱ级循环中冷凝和吸收过程的热量被冷却水带走。