溶液流量對復合熱源驅(qū)動的吸收式制冷系統(tǒng)性能的影響

溶液流量對復合熱源驅(qū)動的吸收式制冷系統(tǒng)性能的影響摘要：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(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)鍵字：復合熱源驅(qū)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(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90oC）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)對此進行了探索性研究，但在國內(nèi)還鮮有報道。本文在對復合熱源驅(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。2對象系統(tǒng)介紹本文的研究對象復合熱源驅(qū)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(qū)動熱源，高壓發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽進入低壓發(fā)生器作為第二效的驅(qū)動熱源；而缸套冷卻水則因為溫度較低用來加熱低壓發(fā)生器。故其實質(zhì)是一個煙氣驅(qū)動的雙效吸收式制冷系統(tǒng)和一個缸套冷卻水驅(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(qū)動的溴化鋰制冷系統(tǒng)示意圖該系統(tǒng)的基本參數(shù)如表1所示：表1復合熱源驅(qū)動的溴化鋰吸收式制冷機的主要性能參數(shù)洲機煙氣進善口溫度撫555悄o蛙C嚼煙氣進口蔽流量里0.42伙kg/肥s魯缸套冷卻岸水進口溫租度眉90愚o師C占缸套冷卻滿水進口流憑量寧11.2瓦3kg童/s崖制冷量乎143.滔9US嚼RT烈冷卻水進下口溫度旋29.4畢4修o濤C房冷卻水出時口溫度息35獎o真C涼冷水進口學溫度野12.1求4婆o啟C段冷水出口移溫度睬6.67順o涂C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(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)系究ma革mb鵝mp勸ma/m郊b撇2.15運8猴0.53斜59隨2.69喉4撇4.02矛6族1.87炎3汁0.81扇61動2.68歇9繞2.29淚5魄1.59暢5私1.09靠8甲2.69森3盲1.45跌3泉1.43壤8致1.25足0遲2.68協(xié)8據(jù)1.15媽0預1.34清5劍1.34互6蘿2.69勤1燙0.99循89受1.19養(yǎng)0倆1.49碼2乘2.68什2派0.79倦72紡0.94代14親1.74旗7畢2.68騙8權(quán)0.53庫90拉0.64遼92遲2.03善3姿2.68獅27半0.31蔥93邀0.33洲86階2.34鳴3溪2.68四2襪0.14雀45（續(xù)表2）禮COP忌X_HX毫X_LX放Cr改0.81竟08念0.55昂45銅0.58罪94劍-1販0.84傍21慌0.56捧61郊0.60蚊08粱-1濁0.86京59疫0.57禁80下0.61同09啊-1稻0.87步90嗚0.58幻57挖0.61刷68宇-1肝0.88特49說0.58怕92罪0.61油83飾-1顏0.89鵝34詳0.59拾36之0.61景89黎-1搞0.90族70隆0.60邁34關(guān)0.61蛛92食-1賠0.92眾30喬0.62索50最0.61夠96便-1初0.92刺78柄0.68存90攏0.61徹89戒1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)量分數(shù)，X_LX－流出低壓發(fā)生器的溶液質(zhì)量分數(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：吊圖豈3ma墊/m沾b椅與四CO佳P玩的關(guān)系圖寬由跡圖州3冤可以看出托，進入高忠、低壓發(fā)所生器的溶勾液流量缺比味ma/m蟲b雪越小，系休統(tǒng)撒的糧CO馬P紡越大。但窄是，根據(jù)械表絹2刷可以看出必，遇當妄ma/m幸b￡檢0.3藝2廁時，從高傅壓發(fā)生器休出來的濃奶溶液接近瘦或已經(jīng)結(jié)慮晶，從而明使得系統(tǒng)配運行不安鬧全?？?.2還忽調(diào)節(jié)溶液月泵誦下面來觀屠察在保持硬進入高、塑低壓發(fā)生奸器的溶液旅流量比基須本不變的芝情況下，愧調(diào)節(jié)溶液椒泵的頻率銅，從而調(diào)穴節(jié)循環(huán)溶案液總流量住對系亭統(tǒng)右CO沫P糕的影響。儲表杰3童為仿真結(jié)撕果：勇表軍3ma知/m僚b標不變的情沙況下僑，揮m床p壤與涌CO損P襪的關(guān)僵系琴甩ma返mb憂mp度ma/m尋b株1.04狹2誠1.04班3輪2.08鳥6部0.99贏89匯1.08侵4適1.08蠟7位2.17躬0挎0.99掩73裝1.17殘3球1.16備5數(shù)2.33兄8展1.00戰(zhàn)7德1.23駁4桶1.24濁5競2.47寇9騙0.99辱17冶1.26耗8蠟1.28陷1肢2.54啊9鋤0.98鑰97肉1.30著4勵1.31攀5站2.61使9土0.99濕15提1.34高5垮1.34脂6餅2.69煤1稱0.99駐89右(初續(xù)沖表芒3)圣COP新X_HX禮X_LX頁Cr究0.94傲73蓬0.59腰86厲0.63饒01鼻-1栗0.93事60滋0.59隱71述0.62目84格-1豪0.91漏61蘇0.59濱42調(diào)0.62靈52協(xié)-1予0.90爛34亡0.59繳23醋0.62歲24勿-1辦0.89登70累0.59銹13賢0.62庫10臂-1傭0.89挖09斜0.59存03甜0.61層97適-1路0.88性49退0.58敲92紡0.61市83撿-1示根據(jù)底表衡3帶，可以繪科制緞出子m亡p引與糞CO杰P料的關(guān)系圖飯，如服圖妻4惰所示：沒圖筒4mp還北與婆CO淚P年的變化關(guān)憑系芒從劈圖鞋4丈中，可以悲看出，在送進入高、細低壓發(fā)生近器的溶液漫流量比基蠻本不變的束情況下，習循環(huán)溶液掘總流量越佩小，系統(tǒng)戲的釀CO移P晌越大；當天然，當循亭環(huán)溶液總撞流量過小歉時，系統(tǒng)削濃溶液同搖樣面臨結(jié)私晶的危險儲。誦4博餐試驗結(jié)果問及分析鹿忽略漏熱醬損失，加裝入系統(tǒng)的儉熱量等于打發(fā)生器的扣熱負荷，忠而高壓發(fā)響生器的熱周負荷枯和低壓發(fā)包生器的熱澆負荷眠可表示為壤：(1)（2）辟式中，別,不-維高、低壓采發(fā)生器的醒熱負荷夾；需雜,而-接流入高、職低壓發(fā)生迅器的溶液孔流量；飯,談-坦溫度在償之間以及文在財和穿之間溶液替的平均質(zhì)毯量定壓熱信容；如、牌-鴉稀溶液在宿高、低壓脂發(fā)生器中杜的溫升；期,腰-鄰高、低壓滿發(fā)生器發(fā)聾生的蒸汽敲量；嗎,航-勤高、低壓頌發(fā)生器中桌單位質(zhì)量慨冷劑蒸汽段的平均蒸掛發(fā)潛熱；尾-紙高壓發(fā)生鵲器發(fā)生的換蒸汽向低死壓發(fā)生器始供給的熱構(gòu)量；榜由式崗（屯1慢）和有（繞2丟）可以看尾出，稀溶島液在發(fā)生票器中先肆由洲t爭hin亦和茅t仆lin藝加熱吩到回t崗h引和耳t默l漠，然后發(fā)敘生缺和冰冷劑蒸汽選，發(fā)生濃幅縮作用。漆在發(fā)生過姿程中，發(fā)菠生冷劑蒸蒙汽弦和浪是目的，匙而鄰和侍是預熱溶欲液到發(fā)生已蒸汽的溫壁度所需的樸熱量。顯玉然，當發(fā)帶生器熱負攪荷一定時拍，溶液流茫量越大，話預熱部分須的比例也南越大，從性而導致冷姜劑蒸汽發(fā)蓋生量衛(wèi),竄減少。而捆系統(tǒng)制冷踢量（3）虹式中稈，蒼Q壟0星-酬系統(tǒng)制冷貓量術(shù)；熄q星0暗-箏單位制冷裙量呈；門D酒-畏冷劑水循大環(huán)量，兇D=喬+定。違由式盤（碗3珠）可知，趴溶液流量借增大時，槍制冷量將侵會下降，宰同時單位釋耗氣量增窩加，熱力抱系數(shù)下降串。喜另外，由割溶液預熱示量薪和儲也可以看嗽出，因摘為刪ma-D拉h(huán)眠在高壓發(fā)概生器和低喚壓發(fā)生器榨里分別被宮加熱，所氏以愉ma/m喊b勞越大，所續(xù)需的預熱餓量自然也參越大，而臉系統(tǒng)寇的山CO吹P知則越??；艙又因為一能般帆>等，在相同妄質(zhì)流量的紀溶液進入曾高、低壓全發(fā)生器的持情況下，鋸進入高壓賭發(fā)生器的烈溶液在發(fā)涌生過程中夢所需的預屈熱量更大蘆，所以槍，殼ma/m籃b售越小，系苗統(tǒng)所需的精預熱量也拖就越小，脅從而系統(tǒng)退的圍CO頭P匆也就越大涼。柔然而，循牛環(huán)溶液總塊流鄙量萬m務(wù)p色并不是越兔小越好。繁如執(zhí)果哄m笨p機過小，溶韻液的濃度有差增大，飄濃溶液出蘇口濃度勢炎必增加，眠易引起結(jié)勸晶的危險似。一旦發(fā)禁生結(jié)晶，物會使吸收暴器吸收效踩果惡化，誓蒸發(fā)器不熊能發(fā)揮制床冷效果，誦導致制冷堂系統(tǒng)在局維部負荷下跪運行，這鐘是很不利真的，而且事往往會影芬響系統(tǒng)的吩安全運行慈。另外，渴如德果噴m姐p腐減小，就暫必須減小蛙溶液泵的特頻率，從豎而泵的揚懂程將會以豎比艘m紛p閱快得多的來速率減小盜，而過小示的揚程也漠會影響系徹統(tǒng)的安全冒運行。輔綜上可知脆，對于優(yōu)幻化系統(tǒng)鹽的雷CO察P洋而言，循臭環(huán)溶液總施流麗量筐m推p陳及發(fā)生器若的溶液流餡量央比嫌ma/m裙b蘭存在最佳乓值。但在犁實際操作疲中，不可炊能獲得其煮最佳值，茫只可能盡掙量逼近它令。而要優(yōu)詞化系統(tǒng)袍的艱CO敗P廊，必需在你濃溶液不丙結(jié)晶，而錄且溶液泵謙的揚程不消能太小的柔前提下，支盡量減論小定m鐵p錘和帖ma/m串b嘩。體本試驗通痰過減時小鎮(zhèn)m胃p尤和遼ma/m翠b籮的值，最巡后獲得系撿統(tǒng)康CO政P樸的較優(yōu)值榜為：栽COP=浙0.97問9付；同時，顆mp=2恥.050趁kg/儀s召，年ma/m騎b=0.反28嫁8芝，漫X_HX握=0.6累5鑼4壺，蘋X_LX必=0.6宴3尤2景，黑Cr=-遣1鉗而在額定瘋工況下屋，帆COP=氧0.88彎5科；可見通愿過改變?nèi)苈右毫髁?，攝可狀將夠CO應P狀提柜高浮10%農(nóng)股。。5結(jié)論匪(1)膽悟本文研究慮了循環(huán)溶疲液總流籠量案m皇p師保持基本蟻不變的情烤況下，進抬入高、低何壓發(fā)生器走的溶液流稼量騰比遲ma/m哪b責對系愛統(tǒng)緣CO核P蠅的影響，哲然后又研匙究了使發(fā)紗生器的溶萌液流量押比平ma/m姐b勞保持