正文描述:《利用汽车发动机余热的溴化锂吸收式制冷研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、万方数据2008年第6期(总第311期)节能ENERGYc0NSERVATl0N一23一利用汽车发动机余热的溴化锂吸收式制冷研究周东一,石楚平,袁文华,肖飚(邵阳学院机械与能源工程系,湖南邵阳422000)摘要:根据现有汽车空调的制冷系统和发动机冷却水及排气系统的结构特点,结合溴化锂吸收式制冷系统的工作原理,提出将汽车排气管和发动机冷却水箱进行结构改造作为溴化锂吸收式制冷系统的发生器,代替传统的汽车空调的制冷和采暖系统及发动机冷却系统。并对该溴化锂制冷系统进行了热力计算和传热面积的计算,计算结果表明,溴化锂制冷系统充分利用了废气余热和
2、冷却水余热,减少了汽车油耗,并且改造后的排气热交换器和冷却水箱传热面积小,结构简单紧凑。关键词:汽车;余热;溴化锂;吸收式制冷中图分类号:U464文献标识码:A文章编号:1004—7948(2008)06一0023一04引言汽车发动机的实用效率一般为35%--40%,燃料发热量的25%左右被冷却水带走11
3、,35%~45%被汽车尾气带走⋯2,回收和利用这部分余热来驱动用于汽车空调的制冷系统,是一种很有效的节能方案,也是目前世界各国都在研究的课题。现在的汽车空调系统大致可分为两种情况:用于轿车和中小型客车的,其压缩机由主发动机驱动,一般
4、要消耗8%~12%的汽车发动机动力,其中压缩机占80%--85%。风机占15%~20%∞J,增加了油耗和废气排放,减少了汽车的运输能力,而且可能引起水箱过热,影响汽车动力性;用于大客车的,制冷压缩机配备专门的副发动机,空调性能不受汽车行驶工况影响,但这样结构复杂,增加了整车的重量和布置难度,汽车的油耗和排污均增加,环境污染严重。近几年已经有利用冷却水或废气进行制冷方面的研究,如已经有旅游汽车采用了吸收式制冷装置【4
5、。M.Mostafavi和B.Agnew对汽车发动机排气余热驱动的吸收式制冷系统做了理论研究,并得出这一方案是可行的⋯;
6、R.Atan对采用溴化锂吸收式制冷系统来回收和利用了发动机余热做了研究㈦6,但没有做进一步的深化;肖尤明采取了将溴化锂溶液直接充注在汽车发动机冷却空腔内,并对该单效溴化锂吸收式制冷系统作了研究【7
7、。但这些研究都只停留在单一方面,没有全面利用汽车发动机全部余热。本文基于溴化锂吸收式制冷机的结构和工作原理,结合汽车发动机冷却系统和排气系统的结构,对汽车发动机散热水箱及排气系统加以改造,从而利用发动机冷却水余热和排气余热作为热源,来驱动溴化锂吸收式制冷机。I传统汽车空调制冷与采暖系统现有汽车空调制冷系统一般采用单级蒸气压缩式制冷循环,如图
8、l所示。汽车空调采暖系统一般采用水暖式,它是以发动机的冷却水为热源,通过装置中的热交换器,把送风机送来的车外或车内空气与发动机冷却水进行热交换,空气加热后送人车室内,如图2所示。汽车发动机的冷却水系统由发动机、节温器、散热器和水泵组成(见图2)。1一压缩机;2一冷凝器;3一储液干燥器;4一膨胀阀;5一蒸发器;6一鼓风机;7一冷却风扇。图l汽车空调制冷系统工作原理示意图图2余热水暧式暖风示意图2利用余热的溴化锂吸收式制冷系统2.1溴化锂吸收式制冷工作原理(见图3)吸收器出来的稀溶液由溶液泵升压后,经溶液热交换器升温后进入发生器,在发生器
9、中稀溶液被热源加热温度升高直至沸腾,产生冷剂蒸汽后变为万方数据一24一节能ENERGY00NSERVATION2008年第6期(总第311期)浓溶液,而冷剂蒸汽进入冷凝器,在冷凝器内被冷却成冷剂水,经节流后进入蒸发器。由低压发生器出来的浓溶液经溶液热交换器放热温度降低后进入吸收器,与吸收器中的稀溶液相混合,吸收来自蒸发器的低压冷剂蒸汽,使蒸发器中的低压得以维持,从而达到连续制冷的目的。接图3澳化锂吸收式制冷原理简图2.2利用余热溴化锂吸收式制冷系统中的发生器对于溴化锂制冷系统中发生器,其工作原理(见图4)为:溴化锂稀溶液从稀溶液管进入
10、发生器,被来自热源输入管的热源加热,溴化锂稀溶液中部分水变成冷剂蒸汽,冷剂蒸汽从输出管流出高压发生器,溴化锂溶液变成浓溶液,浓溶液从溶液管流出发生器,热源输入管输人的热源加热的溴化锂溶液,从热源回流管流出发生器。图5引入排气加热的发生器示意图(2)引入发动机冷却水加热的发生器。发动机正常运转时循环冷却水的出口温度在90℃以上,所带走的热量约占燃料发热量的25%以上,因此也可利用发动机的冷却水作为发生器的热源。将发动机的散热水箱稍加改造,利用发动机冷却水的余热,加热进入发生器的稀溶液。采用发动机冷却水加热的发生器结构如图6所示。人臂圈6
11、引入发动机冷却水加热的发生器示意图2.3改进的利用余热的溴化锂吸收式制冷系统发动机排气废气传热特性低,发动机的冷却水水温度低,如果单利用废气余热或冷却水的余热,很难保证溴化锂制冷系统所需的热量,尤其是发动机低速运转时。因
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