新型高效太陽能吸收式制冷循環(huán)

1、第9期力忠民等：新熨髙效太陽能吸收式制冷循環(huán) 87 新型高效太陽能吸收式制冷循環(huán)萬忠民】舒水明2胡興華2(1湖南理工學院物理系.湖南岳陽414006；2華中科技人學能源與動力工程學院，湖北武漢430074)I胃要:提種新型高效太陽能LiBr吸收式制冷循環(huán).在傳統(tǒng)的兩級吸收式循環(huán)的基礎t 將高壓發(fā)生器 發(fā)生出的l.iBi溶液與低斥吸收器吸收后的溶液混合在發(fā)生溫度與用力允許的范用內使髙丿E吸收器的吸收 劑濃度較兩級吸收式循環(huán)高，從而在相同的冷凝條件下減小了其爪力.分析了新型循壞的性能并與傳統(tǒng)的兩 級吸收式制冷循環(huán)進行比較結果農明影響系統(tǒng)性能的主耍因索是溶液濃度及低爪發(fā)生器用力，新熨吸收式 循環(huán)的發(fā)

2、生熱源溫度在7585 C系統(tǒng)的熱力系數(shù)最高可達0.605.其熱源可利用溫差最大可達33. 5 C,其 性能在傳統(tǒng)循環(huán)基礎上有較大提高，效果較明昭.關 泄 詞：太陽能；渓化鋰；吸收式；熱源可利用溫差中圖分類號:TK512 文獻標識碼:A 文章編號:1671-4512(2006)09-0085-03A novel high-efficient solar absorption refrigeration cyclesWan Zhofi/nifi Shu Shuiniifig Hu Xi/ihua(1 Department of Physics. Hu'nan Institute of Sc

3、ience and Technology. Yueyang 114006, Hu'nan China；2 College of Energy and Power Engineerings Huazhong University of Science and Ikchnology Wuhan 430074 China)Abstract： Proposed is a novel high-efficiency refrigeration cycle by using solar lithium bromide water absorption based on traditional tw

4、o-stage absorption refrigeration cycles. The lithium bromide solution from a high pressure generator was mixed with the solution from a low pressure absorber» in order to increase more the concentration of the lithium bromide in the high pressure generator than that of lithium bromide in the tr

5、aditional two-stage refrigeration cycles and decrease the pressure in the high pressure absorber on the same cooling condition as the traditional refrigeration cycles. The performance of the new type cycle was analyzed. The theoretical analysis results show that compared with the two-stage absorptio

6、n cycle the performances of cycle systems are influence mainly by the solution concentration and pressure in the low pressure generator. The heat resource temperatures range from 75 C to 85 C the highest COP is 0. 605 and the highest available temperature difference is up to 33. 5 C in the new-type

7、cycle system. The new-type solar absorption refrigeration cycles presented can bo used in solar air-conditioners effectively.Key words: solar energy； lithium bromide； absorption； available temperature difference第9期力忠民等：新熨髙效太陽能吸收式制冷循環(huán) 87 第9期力忠民等：新熨髙效太陽能吸收式制冷循環(huán) 87 收稿日期：2005-09-07.作者簡介：萬忠民(1977-),男講師；岳

8、陽湖南理丁學院物理系(414006).E-mail: zhongminwan sohu. com基金項目:湖南省教育廳資助項目(O4C271).太陽能的利用與無氟制冷技術是世界各國， 特別是發(fā)達國家的熱門研究課題之一.太陽能 集熱器的集熱效率是隨著制取的熱源溫度升高而 急劇減小的，其獲得的熱源溫度一般在7585 C Z間此溫度范ffl對丁利用單級吸收式制冷系統(tǒng)則熱源溫度偏低效率較小而來用雙級吸收式制 冷系統(tǒng)則熱源的可利用溫差N小.制冷系數(shù) (COP)較低2 研究表明熱源的可利用溫差是影 響太陽能空調的一個I分重耍的因索，如何提高 熱源的可利用溫差是提島A陽能空調系統(tǒng)效率的 關鍵所在本文提出了

9、一種新型髙效的太陽能 吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)可以在太陽能集熱器獲得 的溫度范尉內實現(xiàn)制冷乂能提高吸收式系統(tǒng)的熱 源可利用溫差從而提高太陽能空調系統(tǒng)的整體 效率.1吸收式制冷循環(huán)的原理圖1所示為新型高效太陽能吸收式制冷循環(huán) 原理圖圖中:HG為高斥發(fā)生器；HA為髙床吸 收器；LG為低壓發(fā)生器；I.A為低壓吸收器；E為 蒸發(fā)器；C為冷凝器；HE為溶液熱交換器；D表 示冷劑水流量；阿拉伯數(shù)字表示循環(huán)中的狀態(tài)點. 其工作過程為：a.吸收劑山心溶液循環(huán)過程.將 低床吸收器吸收后的L出I稀溶液與高丿E發(fā)生器 發(fā)生后的較濃LiBr溶液混合混合后的LiM溶 液進入溶液熱交換器進行熱啟交換后再將LiBr溶液分為兩路一

10、路進入島壓吸收器吸收來I'l低 壓發(fā)生器發(fā)生的水蒸氣；另一路則進入低壓發(fā)生 器發(fā)生得到的Lib溶液進入低壓吸收器吸收來 H蒸發(fā)器的冷劑水吸收后的稀溶液與高斥發(fā)生 器的較濃溶液混合實現(xiàn)口內溶液的循環(huán)h.冷 劑水的循環(huán)回路.將高壓發(fā)生器發(fā)生得到的水蒸 氣在冷凝器中冷凝為液態(tài)水，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)實 現(xiàn)制冷，得到氣態(tài)水進入低壓吸收器完成冷劑 水路的循環(huán)從原理圖上可見由丁進入高斥吸收 器中參與吸收的LiBr溶液的濃度是髙斥發(fā)生器 發(fā)生的與低壓吸收器吸收后的LiBr的混合，因此 濃度較兩級吸收式制冷系統(tǒng)中進入髙壓吸收器的 LiBr溶液濃度高，增加了高壓吸收器的吸收能 力，從而在相同的冷凝條件下可以減

11、小高壓吸收 器的壓力即降低了低壓發(fā)生器的壓力可以將驅 動熱源利用到極低溫度，增加其利用溫差提高了 制冷系統(tǒng)的整體性能.圖2所示為新型太陽能制 冷循環(huán)的焙（力）濃（濃度卩）圖，圖中PhgPeg和Pe 分別為高斥發(fā)生器、低床發(fā)生器以及蒸發(fā)器斥力.P/%圖2新型髙效太陽能制冷循環(huán)的焙濃圖2吸收式制冷循環(huán)的性能分析定義 G為溶液流吊；D為水的流吊；Q為熱 量;。為溶液濃度M為焙值”為壓力.其余的參 數(shù)如圖1所LiBr溶液和水的物性參數(shù)由文獻 4得出.2. 1溶液濃度及流量分配比對吸收式制冷循環(huán) 的影響髙壓發(fā)生器的發(fā)生熱吊Q“（,低壓發(fā)生器的 發(fā)生熱量Qw和系統(tǒng)制冷暈Q卜:分別為：Qhg = DMh +

12、 G 力2 G 兒；（1）QlG = D2 /»21 + G 人5 Gl hy ;（2）Qe = D3 （兒3 /|12）（3）由式（1）（3 ）得出系統(tǒng)的制冷系數(shù)（熱力系數(shù)） C= Qe/（Qhg + Qi.<>）根拯質量守怛與能駁守怛原理系統(tǒng)中LiBr 溶液以及水的流量與焙值受到溶液濃度的懸響， 故系統(tǒng)的熱力學系數(shù)受到溶液濃度的影響.圖 3（a）所示在高壓發(fā)生器中壓力pg = 7 330. 4 Pa, 低壓發(fā)生器中壓力pLG = 1 599. 4 Pa,蒸發(fā)器中壓 力加=933. 0 Pa,當°阿和仇分別為54 %, 56 %,60 %時新型太陽能吸收式制冷

13、循環(huán)的熱 力系數(shù)C隨著LiBi溶液的濃度°的變化關系. 從圖中可以得出，當0從49 %變化到51.5 % 時，C從0. 468變化到0. 605,可見，C隨。的增 人而增加的循環(huán)中°對系統(tǒng)的性能影響非常 大增加°將有利丁系統(tǒng)性能的提高混和后的 LiBr溶液需耍再次分配溶液的流嚴分配對系統(tǒng) 的熱力系數(shù)有較大的影響.定義流量比A = Gn / G2 圖3（b）所示為入與C之間的變化關系，從圖 中可知，系統(tǒng)的C隨看入的增人而減小減小入有 利于提高系統(tǒng)的整體效率.（“6對熱力系數(shù)的影響<b） A對熱力系數(shù)的影響圖3和入對熱力系數(shù)的影響2.2溶液濃度及壓力對循環(huán)熱源可

14、利用溫差的影響太陽能空調系統(tǒng)屮，熱源的可利用溫差是影 響系統(tǒng)性能及經濟性的一個重要因素,熱源的可 利用溫差大系統(tǒng)整體效率就髙.LiBr吸收式制 冷循環(huán)的熱源可利用溫差定義為發(fā)生器中LiBr 溶液的最髙溫度與最低溫度之差，對丁新型高效 制冷循環(huán)（圖2）,在溫度點2和4處，4 =込一人 在兩級吸收式制冷循環(huán)中熱源的可利用溫差在 510 C,熱源的利用較小圖4所示為/>HG = 7 330. 4 Pa,佻= 932. 30 Pa,LiBr 溶液濃度 p" 和p,分別為50 %.56 %,60 %時新型系統(tǒng)中濃 度P2及壓力pg與熱源可利用溫差的變化關系. 其中曲線13分別為pg =

15、1332. 8Pa,1599. 4Pa圖4 u及p“；對熱源町利用溫差的影響和1 999. 2 Pa卩從53 %增人為57 %時混合循 環(huán)的熱源可利用溫差與溶液濃度壓力的關系.從 圖中可見循環(huán)的驅動溫差是隨看低斥發(fā)生器床 力減小而增大的隨著化的增加而增大的.新型 循環(huán)的一個最大優(yōu)點就是增加了低壓吸收器中的 溶液濃度在相同的冷凝條件下可以減小pg， 仇g在1 332. 8 Pa時仍能1E常工作故系統(tǒng)的熱源 可利用溫差可以從25.5 C增加到33.5 C,可見 其性能比傳統(tǒng)的太陽能空調系統(tǒng)有較人的提髙 效果較好.本文提出的一種新樂髙效的太陽能滇化裡吸 收式制冷循環(huán)能夠冇效地利用太陽能實現(xiàn)制冷. 結

16、果表明新型吸收式循環(huán)的發(fā)生熱源在75 85 C時系統(tǒng)的熱力系數(shù)最高可達0. 605,其熱源 可利用溫差最大可達33. 5 C在傳統(tǒng)太陽能兩級 吸收式制冷循環(huán)某礎上有較大提高效果較明顯.參 考 文 獻1 劉屣華陳亞平.用于太陽能空調的板型溟化鋰吸收 式制冷機J.能源研究與利用.2005, 2： 26-28._2_ Rivera W Xicalc A. Heat transfer coefficients in iwo phase flow for the watcr/lithium bromide mixture used in solar absorption refrigeration systcmsJ. Solar energy Materials & Solar Cells 2001 70 ( 3 )： 309-320.3 Kang Y W Kunugi Y Kashiwagi T. Review of advanced absorption cycles： perfo