太阳能溴化锂吸收式制冷系统吸收特性的研究.pdf

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1、昼应用技术太阳能溴化锂吸收式制冷系统吸收特性的研究胡晓景林浩斌何德辉庞汉文(广东省自动化研究所)摘要：太阳能溴化锂吸收式制冷系统的吸收器采用传热、传质分离装置，利用预冷器预先冷却和喷淋吸收的方法完成对传热、传质的分离。通过建立吸收器的计算模型，分析冷冻水出口温度、冷却水进口温度、热水温度、喷淋温度、喷淋密度等因素对传热、传质的影响。利用传热、传质分离方法，使系统的吸收特性得到强化，从而使系统获得较高的性能系数。关键词：溴化锂：热质分离：喷淋吸收国内，浙江大学的郑飞[。等采用绝热降膜吸收0引言的方式对溴化锂制冷吸收器进行初步研究和实验；使随着经济的发展，资

2、源短缺和环境恶化是人类共用传热、传质分离的方法分别对单、双效溴化锂吸收同面对的问题，20世纪70年代出现了世界性的能源式制冷循环的吸收器进行实验研究[11-12]。这些研究表危机。吸收式制冷因其具有耗电少、能源适应性强、明：采用传热、传质分离的方法，可提高制冷系数，制冷工质对环境无影响等优点而成为制冷空调领域减小设备体积。的研究焦点【lJ。自20世纪80年代以来，溴化锂(LiBr)国内外学者对传热、传质分离的溴化锂吸收式制吸收制冷产业在我国迅速发展，产量已经跃居世界前冷系统作了许多尝试，但对比于降膜吸收过程研究，列【2】。利用太阳能制冷可以缓解目前能源短

3、缺和环境传热、传质分离的研究还不多，而针对溴化锂水溶液问题，也是当今制冷技术研究热点。太阳能溴化锂吸传热、传质分离的吸收过程的研究则更少。收式制冷机，利用低品位热源，不产生温室效应，对1建立吸收器简化模型大气臭氧层没有破坏作用。广东和山东已分别有两座利用太阳能溴化锂吸收式制冷机系统的样板工程[3】。吸收器是溴化锂吸收式制冷系统的重要组成部目前，发展较为成熟的溴化锂吸收式制冷机的吸分。目前多采用降膜吸收器，但其换热效率比较低，收器多为降膜式吸收器。Morioka,I．[4]等假设降膜表面降膜吸收过程如图1所示。波动为正弦波，研究溴化锂水溶液波状膜对水蒸气的

4、来自分布器的LiBr溶液吸收过程，分析其对降膜吸收的影响。结果表明，相较雷诺数小于20的光滑表面层流，雷诺数介于20-100的膜，波动时吸收效果扩大2倍。Wasden[]降膜等采用稳态层流动量方程计算二维波动降膜流动。滴形成Yan等建立降膜湍流流动的稳态模型。William0液滴下落ArthurRyan[7]等对溴化锂吸收制冷喷雾吸收器的吸收特性进行研究，提出使用喷雾吸收和降膜吸收相结合降膜的吸收器方案，从而使装置具有更高的传热、传质效率。WamakulasuriyatSl等用几种新的吸收工质对喷雾图I降膜吸收过程吸收器进行了理论和实验研究。32降膜吸收

5、器溶液吸收冷剂蒸汽的过程：溴化锂浓2模型假定及平衡方程的求解溶液自分布器落到冷却水管上，在管壁上形成液膜，为使吸收模型便于求解，假定以下基本条件：液膜降至冷却水管底部形成液滴。同时吸收器内的冷1)吸收过程中，溴化锂溶液的物性参数不变，与剂蒸汽自下而上与溴化锂溶液在流动的液膜上进行其温度、浓度无关；传热传质。2)汽液界面始终处于平衡状态；本文提出了一种适用于太阳能热源的新型增压3)溶液吸收气体所产生的吸收热全部被液膜吸式传热、传质分离的溴化锂吸收式制冷循环系统。系收；统采用喷雾吸收方法，其过程为：先冷却溴化锂溶液4)管壁内为一维径向导热；到过冷状态；然后过

6、冷状态溴化锂溶液在吸收器内喷5)管内冷却水沿管长方向的温度处处相等，且等雾，溴化锂液滴在吸收水蒸气下落的过程中，同时吸于进出口温度的平均值。收自身产生的热量而温度升高，直到溶液达到汽液平吸收过程要满足以下守恒条件和状态方程：衡。太阳能溴化锂吸收式制冷系统的流程如图2所示。1)热传递方程Q=KA△t(为传热系数；为换热面积，均为定值)；2)能量平衡方程Q进=Q出(流入与流出吸收器溶液的热量相等)：3)溶液质量平衡方程mix1=m2x2(l代表单位时间内进入吸收器的溶液质量；m：代表单位时间内流出吸收器的溶液质量；-代表喷淋溶液浓度；2代表吸收器出口的溶液浓

7、度)；4)溴化锂溶液的状态方程F(p，f，)=0，(p图2太阳能溴化锂吸收式制冷系统流程图为平衡态溶液压力；t为温度；x代表浓度)；在降膜吸收器溴化锂溶液吸收蒸汽的过程中，不5)吸收器内的质量守恒方程m进=m出(进代表仅有传质流动，同时还有传热进行，两者互相影响，进入吸收器的水蒸气质量和流入吸收器的溶液质量致使传热、传质的机理复杂。本文采用预冷器预先冷之和；m出代表单位时间内流出吸收器的溶液质量)。却溴化锂溶液，使溴化锂溶液在吸收蒸汽过程中产生鉴于篇幅有限，状态方程具体的离散求解过程可的吸收热在预冷器中提前释放，在吸收器中只进行传参照文献[13]所介绍的

8、流动及传热计算方法，对吸收质的绝热过程，从而实现了热、质分离。整个装置系过程的偏