氨水溶液解吸-压缩制冷循环的变工况性能研究.pdf

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1、第40卷第1l期2010年11月中国海洋大学学报PERIoDICAl。0F0CEANUNIVERSITY()FCHINA40(11)：113～116NOV．。2010氨水溶液解吸一压缩制冷循环的变工况性能研究。梅宁，郑婷，丁肖媛(中国海洋大学工程学院，山东青岛266100)摘要：氨水溶液解吸一压缩制冷循环(本文中简称ADAR循环)是1种以氨水溶液解吸一吸收过程取代蒸发和冷凝过程的制冷循环。本文在已有循环理论分析和热力计算基础上，建立ADAR循环的变工况分析模型，对系统的变工况性能进行了分析，讨论压缩机、低压发生器以及吸收器之间的性能匹配关系对制冷系统的影响，为该制冷循环系统的能量

2、调节提供理论基础。关键词：氨水；变工况；性能匹配；能量调节中图法分类号：TKl21文献标志码：A文章编号：1672—5174(20lO)11—113-05由于节约能源和环境保护的需要，氟利昂被迫限制和严禁使用，氨和HFC系替代冷媒引起了人们的关注。尤其是作为天然冷媒的氨，被重新认识和评价，因而推动新型氨系统的发展。现有的氨系统一般采用单一的压缩制冷循环或吸收式制冷循环。在能源日趋紧张的今天，迫切要求热力系数更高的氨制冷系统。目前，国内外关于氨水吸收式制冷主要有HyungHeeUniversity的YTKang等进行了新型混合GAX循环(HGAX循环)的性能研究，提出了将氨水吸收式

3、制冷与氨蒸汽压缩式制冷结合起来的4种循环，并作了分析比较[1]。ARKumer等人对HGAX循环在空调工况下的性能进行了计算机模拟，得出了HGAX循环比传统GAX循环的COP平均高出30％的结论[2I。本文所采用的氨水吸收系统是1种新型的制冷系统，是将氨水吸收式制冷和氨蒸汽压缩式结合起来的循环，是对氨水吸收式制冷的改进[3]，该系统即有氨蒸汽压缩系统的小型化特点，又有比氨压缩制冷更高制冷系数。在对ADAR循环的循环机理研究中，得出了该制冷循环理论制冷系数高于现有的蒸汽压缩制冷循环的结论[4]。本文进一步对ADAR循环进行理论分析和热力计算，并分析系统在变工况条件下，不同运行参数的

4、变化对ADAR制冷系统性能参数的影响，对于系统性能优化、制冷量调节方法及控制策略的研究有着重要的意义。1氨水解吸一压缩制冷循环数学物理模型[5]的建立ADAR循环系统见图1，由低压发生器、压缩机、吸收器、溶液换热器、溶液泵和节流装置组成。为了从理论上便于分析，必须忽略掉一些次要因素，对实际的循环加以合理的简化，基本假设如下：(1)不计各级设备连接管道的阻力，整个循环系统中仅有3个压力等级：P1(发生器入口压力)，P2(发生器出口压力)P3(吸收压力)(2)由于解吸出的氨蒸汽浓度在0．998以上，因此假定进出压缩机的为纯氨(3)压缩过程按等熵压缩计算(4)忽略泵功(5)循环系统在稳

5、定工况下运行图1ADAR循环系统Fig．1ADARcycleADAR循环系统装置简图见图1，循环的肛e图见图2。由低压发生器、压缩机、吸收器、溶液换热器、溶液泵和节流装置组成。浓氨水溶液(1点)通过低压发·基会项目：国家高技术研究发展计划项目(2008AA05208)资助收稿日期：2010—01-07；修订口期：2010—04—14作者简介：梅宁(1961一)，男。教授，博导。从事传热制冷研究。E-mail：nmei@OLIC．edu．cn中国海洋大学学报生器时，压力降低，同时吸收来自空调冷冻水的热量，不断解吸出低温氨蒸汽(3’点)，氨蒸汽由发生器进入压缩机，同时出发生器的稀氨水

6、溶液(2点)由溶液泵升压后进入吸收器。压缩后的高温高压氨蒸汽(3点)进入吸收器被升压后的稀氨水溶液(2a点)吸收，生成高压浓氨水溶液(4点)，吸收过程放出的热量被冷却水吸收。放热后的浓氨水溶液经溶液换热器换热降温并经节流装置降压后进入低压发生器完成制冷循环，此循环实现了氨水溶液在低压发生器中解吸吸热，在吸收器中向外放热的效果。●曲l：；=．皇吉山上绥浓度Conc舶tration％图2ADAR循环在^-e图上的各状态点Fig．2Cyclestatesinenthalpy-concentrationdiagram2ADAR循环热力计算2．1循环理论计算氨水溶液解吸一压缩制冷循环肛亭图

7、见图2。(1)单位发生器热负荷(单位制冷量)qD=(厂一1)hz+h3，一f×hi(1)式中循环倍率，=詈耄(2)

8、Il一循环工况点的焓值，kJ／kg卜循环工况点的浓度，kg／kg(2)单位吸收器热负荷qA=(厂一1)^拓+^s--f×ht(3)(3)单位理论压缩功嘶=^3--h3，(4)(4)理论制冷系数COP=兰(5)(5)单位溶液换热器热负荷q下=o．95fX(，lt--h5)(6)其中热损失：口qr=O．05fX(JIl4--h5)(7)2．2热力计算以工质氨(R717)