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时间:2019-10-24
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1、新型制冷技术的发展与应用周洪贺(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,15104620859,哈尔滨150001)摘要:随着科技进步,现代制冷技术也不仅仅局限于单一压气制冷方式,而是发展了多种效率高且节能环保的新兴制冷技术,本文将简单介绍几种新型制冷技术的原理及其应用。关键词:吸收式制冷技术;太阳能制冷技术;半导体制冷技术,磁质制冷技术。—、前言随着人类发展,科技进步,制冷技术也不仅仅止步于传统制冷方式,而是形成了多种新型制冷技术。这些新型制冷技术相对于传统制冷技术共同的特点就是更加环保。传统制冷技术的基木原理是在外界提供能源的条件下,制冷机从低温区吸取热量并
2、向高温区释放热量。目前流行的电冰箱大多采用气体(如氟里昂)做工质,利用压缩一循环方法,借助正焦耳一汤姆逊效应(气体节流膨胀时温度降低)来获得低温。但是,用氟制冷剂不仅会造成大气污染,引起“室温效应”,而且会破坏用以过滤紫外线,保护地面生物的高空臭氧层。出于对环境保护的考虑,联合国环境规划署已组织80个国家签署了一项协议,规定2(X)0年为使用氟制冷剂的最终年限,探索新型环保制冷技术成为当务Z急。二、吸收式制冷技术原理及其特点1、吸收式制冷技术原理吸收式制冷系统"主要由蒸发器(evaponitor)、吸收器(absorber)、发生器(generator)#
3、冷凝器(condenser)组成,以澳化锂吸收式制冷系统为例,如图1所示。58H.)啖收氏能环Fi;IAbtciptxmcyck在蒸发器中,制冷剂吸热蒸发,变为低压蒸气,与吸收器屮的来自于发生器的高浓度溶液接触而吸收,吸收了水蒸气的的低浓度漠化锂水溶液,由溶液泵送往发生器,在发生器中被外部热源加热,当发生器中的溶液温度升高到给定压力下水的饱和温度时,水开始从溶液中蒸发变成具有一定温度和压力的蒸汽;这就相当于蒸汽压缩循环中的蒸发和压缩过程;从发生器中蒸发出来的水蒸汽进入冷凝器中冷凝液化,节流降压后,进入蒸发器中蒸发制冷;发生器中的溶液市于水的蒸发浓度增大,成
4、为浓溶液进入吸收器屮进行又一次吸收过程,吸收器屮的浓溶液不断吸收来白蒸发器的蒸气,从而维持蒸发器中较低的蒸发压力,使制冷过程得以连续进行。在吸收式制冷循环中,工质对在发生器中从高温热源获得热量(Qg),在蒸发器中从低温热源获得热量(Qe),在吸收器和冷凝器屮向外界环境放出热量(Qa+Qc),而溶液泵只是提供在输送溶液时克服管路阻力和重力位差所需的动力,消耗的机械功很小。対于理想的吸收式制冷循环,如果忽略溶液泵的机械功和其他热损失,则市热力学第一定律得到如下热平衡关系式:Qg+Qe—Qq+Q(即加入循环屮的热量等于机组向外放出的热量。2、吸收式制冷技术特点吸
5、收循坏是采用热能驱动的一种制冷循坏,跟传统的蒸气压缩式制冷循环相比,其所耗电功极小。典型的蒸气压缩式制冷系统由蒸发器、压缩机和冷凝器组成;纯制冷剂在蒸发器中吸热蒸发制冷,蒸发器中的制冷剂蒸气进入压缩机中被压缩,产生足够的压力和温度,使其在冷凝器中可以放热冷凝,变为液态,制冷剂液体再通过一个膨胀阀节流降压,进入蒸发器,开始又一个循环。吸收式制冷循环与蒸气压缩式制冷循环过程的不同之处主要在于制冷剂是否经过压缩。单效吸收式制冷循环用吸收器、循环泵和发生器代替了丿玉缩机,并且使用制冷剂和吸收剂所组成的溶液作为制冷工质,而不是使用纯制冷剂,最常用的工质对是漠化锂水溶
6、液⑵和氨水溶液。三、太阳能制冷技术原理及其发展现状太阳能制冷技术⑶⑷实质上是太阳能发电的一种应用。它利用光伏转换装置将太阳能转化成电能,经过逆变(高频或者工频)后驱动一般的压缩式制冷机,实质仍是压缩式制冷。这种系统的关键是光伏转换技术。虽然光电式太阳能制冷系统已经被用于空调和冰箱,但是目前人们对其制冷系统特性的研究不多,一般都直接采用常规的空调或冰箱,压缩机一般都没有考虑光伏系统的特性,因而整个系统的效率尚不能与专用的直流压缩机相比,成本比直接以热能为动力的制冷循环高的多(约3〜4倍),这是其最大的缺点。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低,加上许多国家
7、政府的大力扶助,太阳能发电得到迅速发展。例如美国采収的一项重要措施是实施“百万太阳能屋顶计划”,提出到2010年要在全国的屋顶上安装101.4万套太阳能装置,光伏组件累计用量将达到3025Mwo日本通产省提出的“新能源推广的基本原则”要求到2010年安装光伏容量累计达到5000Mwo我国也已经把太阳能光伏发电作为“十五”重点推广的能源项目之一。随着太阳能发电的发展,光电式太阳能制冷作为光伏技术与制冷技术的集成产品,作为庞大的制冷空调市场和潜力巨大的光伏市场两者的结合点,将有广阔的发展前景。此外,还有其他一些制冷系统,比如太阳能半导体空调,它利用的是热电转换
8、原理,但是由于其成本很高,目前只应用在一些有限的领域。四、半导体制
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