中压双效复叠吸收式制冷循环研究

　　0　引　言

　　为了替代CFCs,减少这类物质对臭氧层的破坏,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制冷系数(国外 称为性能系数,以符号COP表示)偏低,特别是以氨/水、三氟乙醇/氮甲基吡咯烷酮、三氟乙醇/二甲醚四甘醇等为工质,采用常规单级吸收式制冷系统尤其如 此.即使以水/溴化锂为工质,采用双效吸收式制冷系统,其实际制冷系数也仅能达到1.1～1.2.

　　由于吸收式制冷系统具有能源品种适应性广、工质对环境无害等优点,提高吸收式制冷系统制冷系数,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[3],但并未对所提出的大部分循环进行较为深入、系统的研究,也未掌握这 些循环的特点、适用范围、设计要求、外界条件变化对循环制冷系数的影响等关键问题.

　　本文通过对以氨/水为工质的中压双效复叠吸收式制冷循环的研究,计算并分析该循环运行参数和制冷系数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、制冷系数变化规律等关键问题,并对此循环的应用前景加以评述.

　　1　中压双效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,也无法采用像水/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 循环的制冷系数,提出了如图1所示的中压双效复叠吸收式制冷循环[3].该双效吸收式制冷循环的含义与双效水/溴化锂吸收式制冷循环有明显的区别.双效水 /溴化锂吸收式制冷循环是利用系统内高压发生器所产生的压力和温度均较高的制冷剂蒸汽(水蒸汽)作为低压发生器的加热热源.显然这种双效加热方式很难在工 质对沸点差不太大、需要精馏提纯的氨/水吸收式制冷系统内得以实现.

　　如图1所示,以氨/水为工质的中压双效复叠吸收式制冷循环是由高温加热氨/水吸收式制冷循环(I级循环)与中温加热氨/水吸收式制冷循环(II级循环)复 叠而成.高温热源的热量加入到I级循环发生器1-2)内产生混合蒸气,经精馏提纯后的氨蒸气进入冷凝器(9)内被冷凝成氨液.冷凝后的氨液经减压进入蒸发 器(10),吸收低温环境热量并蒸发.蒸发的氨在I级循环吸收器(3-4)内被稀氨水溶液所吸收.吸收过程所放出的热量作为II级循环的发生热加入到II 级循环的发生器(5-6)内产生混合蒸气,经精馏提纯后的氨蒸气也进入到冷凝器内被冷凝成氨液,再进入蒸发器.蒸发的氨在II级循环吸收器(7-8)内被 稀氨水溶液所吸收,吸收所产生的热量被冷却水带走.由于复叠循环内的两个制冷循环制冷剂的冷凝压力和蒸发压力相同,因此两个循环的冷凝器和蒸发器可以公 用.