溶液流量對復合熱源驅動的吸收式制冷系統(tǒng)性能的影響

1、溶液流量對復合熱源驅動的吸收式制冷系統(tǒng)性能的影響         06-02-25 15:57:00     作者：文柏通 顧建明 陸震    編輯：凌月仙仙摘要：通過仿真分析了循環(huán)溶液總流量以及進入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的溶液流量的比值對復合熱源驅動的吸收式制冷系統(tǒng)性能COP的影響，在理論上給出了解釋，并提出了較優(yōu)的循環(huán)溶液總流量和發(fā)生器的溶液流量比。 關鍵詞：復合熱源驅動吸收式制冷機 COP 循環(huán)溶液總流量 發(fā)生器溶液流量比 仿真

2、1 引言溴化鋰吸收式制冷機是熱力制冷機的一種, 以熱能為動力。溴化鋰吸收式制冷裝置由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器及溶液泵等設備組成。目前的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)一般只利用了燃氣發(fā)動機排放的煙氣的熱量，而對于更低品位的燃氣發(fā)動機的缸套冷卻水（約為90 ºC）的熱量卻未加以利用，但隨著能源問題日益成為世人關注的熱點問題，利用缸套冷卻水所帶走的熱量也漸漸引起了科技工作者的興趣。國外已經對此進行了探索性研究，但在國內還鮮有報道。本文在對復合熱源驅動的吸收式制冷系統(tǒng)建模和仿真的基礎上，研究該系統(tǒng)中溶液流量變化對其系統(tǒng)性能的影響，并試圖尋找其最佳溶液循環(huán)總流量和發(fā)生器的溶液流量比。

3、2 對象系統(tǒng)介紹本文的研究對象復合熱源驅動的溴化鋰吸收式制冷機有兩個熱源：一個是燃氣發(fā)動機排出的煙氣，一個是燃氣發(fā)動機的缸套冷卻水。煙氣先進入高壓發(fā)生器作為第一效的驅動熱源，高壓發(fā)生器中產生的蒸汽進入低壓發(fā)生器作為第二效的驅動熱源；而缸套冷卻水則因為溫度較低用來加熱低壓發(fā)生器。故其實質是一個煙氣驅動的雙效吸收式制冷系統(tǒng)和一個缸套冷卻水驅動的單效吸收式制冷系統(tǒng)的組合，如圖1所示。作者已使用Modelica編程語言和Dymola仿真平臺，對該系統(tǒng)進行了建模和仿真，并使用實驗數(shù)據(jù)對該系統(tǒng)模型分別進行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)驗證，證明了該模型的準確性和健壯性。圖1 復合熱源驅動的溴化鋰制冷系統(tǒng)示意圖該系統(tǒng)的基本參

4、數(shù)如表1所示：表1 復合熱源驅動的溴化鋰吸收式制冷機的主要性能參數(shù) 機煙氣進口溫度555 oC煙氣進口流量0.42 kg/s缸套冷卻水進口溫度90 oC缸套冷卻水進口流量11.23 kg/s制冷量143.9 USRT冷卻水進口溫度29.44 oC冷卻水出口溫度35 oC冷水進口溫度12.14 oC冷水出口溫度6.67 oC圖2所示為該系統(tǒng)的仿真結構示意圖。本文中研究溶液流量對該系統(tǒng)性能的影響就是以該仿真模型為基礎的。圖2 復合熱源驅動的溴化鋰制冷系統(tǒng)仿真結構示意圖3 溶液循環(huán)量變化對系統(tǒng)的影響如圖2所示，如果要改變溶液的流量，可以通過調節(jié)變頻溶液泵的頻率，從而調節(jié)循環(huán)溶液總流量；還可以調節(jié)低溫

5、溶液熱交換器與高溫溶液熱交換器之間的三通閥的開度，改變進入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的溶液流量比。下面作者將通過仿真實驗實現(xiàn)以上兩種方式來觀察溶液流量變化對系統(tǒng)性能的影響。3.1 調節(jié)三通閥（圖2中Spli）首先，固定溶液泵頻率為額定頻率，從而使得溶液泵輸送的循環(huán)溶液總流量基本恒定；然后通過調節(jié)三通閥的開度改變進入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的溶液流量比，觀察系統(tǒng)性能系數(shù)的變化。所得仿真結果如表2所示：表2 溶液流量分配與COP的關系 mambmpma/mb2.1580.53592.6944.0261.8730.81612.6892.2951.5951.0982.6931.4531.4381.2502.

6、6881.1501.3451.3462.6910.99891.1901.4922.6820.79720.94141.7472.6880.53900.64922.0332.68270.31930.33862.3432.6820.1445（續(xù)表2）COPX_HXX_LXCr0.81080.55450.5894-10.84210.56610.6008-10.86590.57800.6109-10.87900.58570.6168-10.88490.58920.6183-10.89340.59360.6189-10.90700.60340.6192-10.92300.62500.6196-10.927

7、80.68900.61891其中，ma-流入高壓發(fā)生器的溶液流量，mb-流入低壓發(fā)生器的溶液流量，mp-循環(huán)溶液總流量，X_HX-流出高壓發(fā)生器的溶液質量分數(shù)，X_LX流出低壓發(fā)生器的溶液質量分數(shù)，Cr溶液結晶指數(shù),（-1表示未結晶，1表示已結晶）；根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，可以繪出溶液流量比與系統(tǒng)COP之間的關系圖，如圖3所示：圖3 ma/mb與COP的關系圖由圖3可以看出，進入高、低壓發(fā)生器的溶液流量比ma/mb越小，系統(tǒng)的COP越大。但是，根據(jù)表2可以看出，當ma/mb £ 0.32時，從高壓發(fā)生器出來的濃溶液接近或已經結晶，從而使得系統(tǒng)運行不安全。3.2 調節(jié)溶液泵下面來觀察在保持進

8、入高、低壓發(fā)生器的溶液流量比基本不變的情況下，調節(jié)溶液泵的頻率，從而調節(jié)循環(huán)溶液總流量對系統(tǒng)COP的影響。表3為仿真結果：表3 ma/mb不變的情況下，mp與COP的關系 mambmpma/mb1.0421.0432.0860.99891.0841.0872.1700.99731.1731.1652.3381.0071.2341.2452.4790.99171.2681.2812.5490.98971.3041.3152.6190.99151.3451.3462.6910.9989(續(xù)表3)COPX_HXX_LXCr0.94730.59860.6301-10.93600.59710.6284-10.91610.59420.6