溶液流量對復(fù)合熱源驅(qū)動的吸收式制冷系統(tǒng)性能的影響

1、溶液流量對復(fù)合熱源驅(qū)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(jìn)入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器的溶液流量的比值對復(fù)合熱源驅(qū)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(guān)鍵詞：復(fù)合熱源驅(qū)動吸收式制冷機(jī) 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(jī)是熱力制冷機(jī)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(shè)備組成。目前的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)一般只利用了燃?xì)獍l(fā)動機(jī)排放的煙氣的熱量，而對于更低品位的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)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(guān)注的熱點(diǎn)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(jīng)對此進(jìn)行了探索性研究，但在國內(nèi)還鮮有報(bào)道。本文在對復(fù)合熱源驅(qū)動的吸收式制冷系統(tǒng)建模和仿真的基礎(chǔ)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(fù)合熱源驅(qū)動的溴化鋰吸收式制冷機(jī)有兩個(gè)熱源：一個(gè)是燃?xì)獍l(fā)動機(jī)排出的煙氣，一個(gè)是燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的缸套冷卻水。煙氣先進(jìn)入高壓發(fā)生器作為第一效的驅(qū)動熱源，高壓發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入低壓發(fā)生器作為第二效的驅(qū)動熱源；而缸套冷卻水則因?yàn)闇囟容^低用來加熱低壓發(fā)生器。故其實(shí)質(zhì)是一個(gè)煙氣驅(qū)動的雙效吸收式制冷系統(tǒng)和一個(gè)缸套冷卻水驅(qū)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(jìn)行了建模和仿真，并使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對該系統(tǒng)模型分別進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)驗(yàn)證，證明了該模型的準(zhǔn)確性和健壯性。圖1 復(fù)合熱源驅(qū)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(fù)合熱源驅(qū)動的溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要性能參數(shù) 機(jī)煙氣進(jìn)口溫度555 oC煙氣進(jìn)口流量0.42 kg/s缸套冷卻水進(jìn)口溫度90 oC缸套冷卻水進(jìn)口流量11.23 kg/s制冷量143.9 USRT冷卻水進(jìn)口溫度29.44 oC冷卻水出口溫度35 oC冷水進(jìn)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(jié)構(gòu)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(chǔ)的。圖2 復(fù)合熱源驅(qū)動的溴化鋰制冷系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)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?nèi)芤旱牧髁?，可以通過調(diào)節(jié)變頻溶液泵的頻率，從而調(diào)節(jié)循環(huán)溶液總流量；還可以調(diào)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(jìn)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(shí)驗(yàn)實(shí)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(diào)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(diào)節(jié)三通閥的開度改變進(jìn)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(jié)果如表2所示：表2 溶液流量分配與COP的關(guān)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(zhì)量分?jǐn)?shù)，X_LX流出低壓發(fā)生器的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Cr溶液結(jié)晶指數(shù),（-1表示未結(jié)晶，1表示已結(jié)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(guān)系圖，如圖3所示：圖3 ma/mb與COP的關(guān)系圖由圖3可以看出，進(jìn)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(dāng)ma/mb £ 0.32時(shí)，從高壓發(fā)生器出來的濃溶液接近或已經(jīng)結(jié)晶，從而使得系統(tǒng)運(yùn)行不安全。3.2 調(diào)節(jié)溶液泵下面來觀察在保持進(jìn)

8、入高、低壓發(fā)生器的溶液流量比基本不變的情況下，調(diào)節(jié)溶液泵的頻率，從而調(diào)節(jié)循環(huán)溶液總流量對系統(tǒng)COP的影響。表3為仿真結(jié)果：表3 ma/mb不變的情況下，mp與COP的關(guān)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