吸收式制冷循环及制冷工质研究进展(Ⅰ)——高性能系数吸收制冷(热泵)循环

　　1　引言

　　吸收式制冷系统具有耗电少,能源适应性强,制冷工质对环境无影响等优点,在较短的时间内在我国得到较为广泛的应用。但是,目前所应用的吸收式制冷系统中绝大多数是水/溴化锂空调机组,仅有少量几套引进的是氨/水吸收式制冷机组。由于水/溴化锂吸收式制冷系统是以水作为制冷剂,使其制冷的适用范围受到很大的影响。而氨/水吸收式制冷系统采用氨作为制冷剂,也使其使用场合受到限制。同时,目前所使用的吸收式制冷机组的性能系数偏低,即使采用双效的水/溴化锂吸收式制冷机组,其实际的制冷性能系数仅能达到1.1～1.2。

　　为了充分发挥吸收式制冷系统的优势,提高循环的性能系数,扩大其使用范围,目前世界各国正在积极研究各种新的吸收式制冷循环,以提高其性能系数,降低能源的消耗[1],并积极研究开发各种新的制冷工质对,以期扩大吸收式制冷系统的使用范围,部分取代压缩式制冷系统。

　　为使我国制冷技术研究跟上世界发达国家的步伐,并使我国的制冷行业能预先做好准备以迎接世界制冷新技术、新产品的挑战。在此,着重介绍新型高性能系数吸收式制冷循环研究的最新进展。

　　2　复叠式吸收制冷循环

　　2.1　单纯复叠式吸收制冷循环

　　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性能系数,足以使其能与氨压缩式制冷系统相抗衡,提出了如图1所示的单纯复叠式氨水吸收式制冷循环,该制冷循环是由高温高压发生和中温中压两个氨/水吸收式制冷循环复叠而成。高温热源加入到高压发生器内,产生高压饱和氨蒸汽,因饱和压力的提高,使氨蒸汽的冷凝温度也随之提高,这样就可利用氨的冷凝热来作为中压发生器的热源。冷凝后氨液经减压进入蒸发器内蒸发,吸收低温环境的热量。蒸发后的氨蒸汽在吸收器内被低浓度氨水所吸收,所产生的吸收热也作为中压发生器的热源。显然该级循环实际上就是一台Ⅰ型热泵,它是利用高温热源的热量提取低温环境的热量,获得比加入的高温热量更多的中温热量。

　　在中压发生器内,利用高压级循环中冷凝器和吸收器所排出的热量使发生器内的氨/水分离,经中压冷凝器冷凝后,减压进入同一台蒸发器内吸收低温环境的热量。蒸发后的氨蒸汽在吸收器内被较高浓度氨水所吸收。在该级制冷循环中冷凝和吸收过程的热量被冷却水带走。

　　采用复叠式吸收制冷循环可以大幅度地提高制冷系统的性能系数(COP)。按图1所示的数据,据文献[2]介绍,其COP值可达3.0左右。但根据我们对氨/水吸收式制冷循环的分析,该循环的COP值为0.90。当高、低压循环的放气范围在6%以上时,单纯复叠循环的COP值才达到1.0以上。