毕业论文（设计）低品位热驱动co2-[emim][tf2n]吸收-喷射冷热电联供系统性能

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1、低品位热驱动CO2-[emim][Tf2N]吸收•喷射冷热电联供系统性能摘要H前还很少有关于低品位热驱动CO?吸收■喷射式冷热电联供(CCPII)系统的研究,本文对CO2-[emim][Tf2N]吸收■喷射CCPH系统建立了热力学模型，计算了在不同气体加热器热源温度、冷却水入口温度、余热回收器入口温度及喷射器背压下，循环的制冷量、膨胀机输出功、供热量、制冷系数、热效率及炯效率的变化趋势。结果表明：随着气体加热器热源温度的升高，Qe、nthm>ilcxg均升高；低冷却水温度及低余热回收器入口温度均有利于系统性能的提升；喷射器背压升高，Q

2、eWcxp、Qc均升高。关键词CO2-[emim][Tf2N]：喷射•吸收冷热电联供系统；热效率；炯效率；循环性能0引言吸收式制冷系统可利用低品位热源驱动，获収高品位能源⑴。近年來，与其他制冷工质相比，CO2以其环保、无毒、不可燃且单位容积制冷量大等优势逐渐被重视⑵。SenM等卩⑷以CO2-[bmim][Pf6]作为制冷工对吸收式制冷系统性能进行研究，研究表明当其他温度不变，发生温度在350〜390K时，系统的最高制冷系数仅为O.llo2010年MartinA等⑸对以多种CO?■离子液体作为工质对的吸收式制冷循环进行热力学性能的分析,

3、结果表明：以CO2-[bmpyrr][Tf2N]为制冷工质对的制冷系统COP仅有0.21。针对上述离子液体溶解度较低的问题。ScovazzoP等〔呦研究了CO2气体在阴离子为[TEN]-、[dca「[CF3SO3]-、[町、[NO』—、[BF4「、[PFj的离子液体中的溶解度，结果表明相比其他的离子液体，咪卩坐型离子液体[emim][Tf2N]对CO2的溶解性最佳，为0.1mol/Lo故本文选用具有极好潜力的CO2-[cmim][Tf2N]^为新CCPH系统的制冷工质对。在上述CO2■离子液体吸收式制冷系统中，高温高压的CO2气体在气

4、体冷却器中放热过程没有相变，并且具有较大的温度滑移，用于热回收有较高的放热效率。因此基于这一特性，2015年徐肖肖等⑺提岀了一种使用超临界CO?的新型压缩式CCPH系统，研究表明引入抽汽式膨胀机后炯效率市原来的10.4%增至22.5%。而上述CCPH系统虽实现了能源的多元化利用，但仍存在高品位能源的浪费及膨胀损失大的缺陷。而国内外利用低品位热源驱动CO?吸收式CCPH系统却乂鲜有研究。针对上述CCPH系统存在的缺陷，本文结合热转换系统原理，提出一种以低品位热驱动CO2-[emim][Tf2Njnit收■喷射CCPH系统，该系统中引入喷

5、射器，喷射器不直接消耗机械能或电能而提高流体的压力、温度等参数，且具有维护简单方便、维护费用低、寿命长的优势。喷射器可降低膨胀损失以气体冷却器出来的气体作为工作气体引射蒸发器岀口的低压蒸气，从而提高吸收器的工作压力来提高系统的效率。1CCPH系统工作原理低品位热驱动新型COr[emim][Tf2N]^收式CCPH系统流程原理图如图1所示。基金项H：国家自然科学基金基金(No.51106068);国家自然科学基金(No.51566014)；内蒙古自治区自然科学基金(No,2015MS0547)1216134-3'港液低品位热源热交换器气

6、体冷却器VJHZZ]发电机供热12—2fYI冷却水T图1吸收-喷射CCPH系统原理图制冷剂富液在发生器屮被加热为高压过热状态CO2,进入以工业废热为低品位热源的气体加热器中再加热至200°C左右，保证膨胀机稳定运行，增加膨胀机输出功。高压C02气体在膨胀机中向外做功消耗自身的能量，膨胀机出口的超临界状态C02温度与压力均降低。随后C02气体进入余热回收器中向外释放热量为用户供热。作为工作气体C02进入气体冷却器被冷却水冷却后分为两路，一路经节流阀1降压降温后，低温低压的制冷剂液体经喷淋器均匀喷淋于蒸发器上，在较低温度下蒸发吸热为气态制

7、冷剂，为用户提供制冷所需的低温冷冻水。另一路经喷射器喷嘴减压加速引射来自蒸发器的低温低压亚临界状态的co2,两股流体在喷射器混合室混合后进入扩散室加压减速达到气液两相状态10接着进入吸收室，被来自发生器的制冷剂贫液吸收，成为制冷剂富液，经溶液泵加压后泵入发生器。在发生器中，经加热后的制冷剂富液中的CO2由于其沸点低于离子液体从溶液中分离出，制冷剂贫液则重新返回至吸收器中，之后重复上述循坏。2CO2-[emim][Tf2N][®收•喷射CCPH系统的数学模型2.1系统假设条件（1）工质在管道内流动过程绝热，且忽略在管道和换热器内的流动损

8、失。（2）蒸发器出口制冷剂蒸汽为饱和蒸汽。（3）换热器为逆流换热，发生器、气体加热器、蒸发器热端温差5°C。余热回收器、气体冷却器、吸收器的冷端温差为5°CO（4）工作流体和引射流体在位于圆柱形混合室某一断血之前没有进行