温度参数对小型太阳能溴化锂吸收式制冷机性能系数影响程度模拟分

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高等学校工程热物理第十六届全国学术会议论文集 编号：A-100025

温度参数对小型太阳能溴化锂吸收式 制冷机性能系数影响程度模拟分析研究

刘清江1）2） 章莹1） 申江1）

（1）天津商业大学机械工程学院制冷与空调工程系

天津商业大学天津市制冷技术重点实验室

2）天津大学机械工程学院

天津 邮编：300134）

（联系电话：022-81313263 ，E－mail：liu-qj2003@http://doc.guandang.net）

摘 要：分析了温度参数对小型溴化锂吸收式空调系统性能系数的影响,通过对小型溴化锂吸收式制冷机建立数学模型,得到在其它相同工况条件下,冷却水进口温度的变化对系统性能系数的影响程度比发生器加热水进口温度和冷媒水进口温度对系统性能系数的影响程度大。随着冷却水进口温度的升高,它对性能系数的影响程度越来越大。

关键词：小型溴化锂吸收式制冷机 模拟 性能系数

1 概述

随着人们对室内环境舒适度要求的日益提高, 小型家用空调的需求量也愈来愈大。然而, 传统家用空调存在着耗电量大, 制冷剂氟利昂泄漏对大气臭氧层造成破坏等缺点, 在节能与环保的大趋势下, 它们已成为阻碍传统家用空调进一步发展的主要因素, 因此, 开发出节能环保的小型家用空调成为当务之急。目前,太阳能空调多采用水冷式吸收制冷系统,良好的冷却效果是水冷的优点,但是由于需要循环水泵和冷却塔,使得整个系统结构复杂,设备投资、占地面积、运行费用增大,不便于民用住宅使用。因此研究结构简单的风冷式小型太阳能空调就显得很有意义。

太阳能吸收式空调系统是工作于三热源的热机,因此各个温度参数对整个系统运行影响很大。本文在已有研究的基础上,通过对小型太阳能溴化锂吸收式空调系统进行数值模拟,从而研究温度参数对系统性能系数的影响程度。

[2]

[1]

2 溴化锂吸收式制冷工作原理

住房和城乡建设部基金资助项目: 小型太阳能吸收式制冷采暖系统建筑一体化集成技术方案研究（批准号：2008—k1—32）

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溴化锂吸收式制冷系统工作原理如图1所示,该系统由一个发生器、一个吸收器、一个冷凝器、一个蒸发器及一个换热器等设备组成。

图1 吸收式制冷循环图

吸收制冷所采用的工质通常为LiBr—H2O溶液。在吸收器与发生器中利用吸收剂(LiBr溶液)对制冷工质(H20)的吸收放热,解吸吸热的特性，在蒸发器与冷凝器中依靠纯物质制冷剂(H20)蒸发吸热或冷凝放热实现热量的转移。工作原理是

[99]

:溴化锂稀溶液在

溶液泵的作用下经换热器进入发生器中，在发生器中受到加热热源的加热，直至沸腾，溶液中的水分在发生器里不断的汽化为水蒸汽，并得到浓的溴化锂溶液。溴化锂浓溶液经换热器换热后进入吸收器，而蒸发出的水蒸汽作为制冷剂在冷凝器中放出热量并凝结成水，经过节流阀减压后进入蒸发器，在蒸发器内水在低压下吸收热量蒸发从而实现制冷的效果，蒸发出的水蒸汽进入吸收器被从发生器来的溴化锂浓溶液吸收，从而完成一个循环过程。小型单效热水溴化锂制冷系统的工作过程在h—ζ图上的表示。

4'

3'5'

3"

Pk

h

4

5

3

1

2

8

Po

ξr

图2 工作过程的h-ξ图

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衡量吸收式制冷机性能的好坏的指标是性能系数cop(Coefficient of performance)。 对吸收式制冷机:COP=

Qe

（1） Qg

理论循环：COP=

Tg TcTe

（2） ×

TgTc Te

3 建立溴化锂吸收式制冷系统数学模型

3.1基本假设

在溴化锂吸收式制冷循环的设计计算中，引入如下假设: 1)每一个部件都满足热力平衡条件

2)冷凝器压力和发生器的压力相同，吸收器压力和蒸发器压力相同 3)冷凝器出口冷剂水和蒸发器出口冷剂蒸汽处于饱和状态 4)忽略系统中的热损失和循环泵的耗功

热力计算必须满足系统总质量平衡、能量平衡及系统中各设备质量平衡和能量平衡: 总质量平衡 ∑min ∑mout=0 (1) LiBr质量平衡 ∑(mx)in ∑(mx)out=0 (2) 能量平衡 Q+∑(mh)in ∑(mh)out=0 (3) 式中 m一溶液总质量，kg;

X----LiBr溶液质量浓度，kg/kg; in,out一下标，分别表示入口和出口。

3.2基本方程

计算中所要用到的溴化锂水溶液的计算公式，根据文献，可得如下个公式： 3.2.1 溴化锂----水的溶液的平衡方程式 t=ts

∑Anx+∑Bnx

n

n=0

n=0

-2

33

n

℃ (4)

A0=0.77033 B0=140.877 A1=1.45455x10 B1=-8.55749 A2= -2.63906x10 B2=0.16709 A3=2.27609x10 B3=-8.82641x10

-6

-4

-4

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式中 t一压力为P时，溶液的饱和度，℃; ts一压力为Ps时，水的饱和温度，℃;

x----100Kg溶液中含有溴化锂的公斤数。 3.2.2 溴化锂水溶液的焓

国内传统的溴化锂溶液焓---质量分数图是根据复旦大学在六十年代所进行的溴化锂水溶液的热物性测试数据进行绘制的,其温度和浓度范围适用于单效和双效溴化锂吸收式制冷机的开发、设计和应用。温度、 质量分数、 焓对吸收式制冷机的热力循环计算和制冷量的确定有较大的影响。溴化锂水溶液的比焓值计算方程规定溶液质量分数x=0，温度t=0℃时的比焓值为418.16 kJ/kg，则任意温度t时溶液的比焓值为:

hf=∑Anx+t∑Bnx+t

n

n

n=0

n=0

42

2

∑C

n=0

2

n

x+t

n

3

∑D

n=0

2

n

xn (5)

式中:hf一任意温度t时溴化锂水溶液的比焓值，kJ/kg ; An、Bn、Cn、Dn一一方程(5)的回归系数，其值见参考文献。

表1 溴化锂水溶液的比焓值计算方程回归系数

n 0 1 2 3 4

An -571.17715 7507.234 -23006.7518 28037.3668 -11610.75

Bn 4.07 -5.123 2.297

Cn 0.000496 0.003145 -0.00469

[3]

Dn

-0.000003996 0.00000146183 0.000004189

式(5)的适用范围为t=0～160℃，x=0.4～0.65，与文献相比平均相对误差为0.024%，最大相对误差为0.146%。

3.2.3 饱和水和饱和水蒸气的焓值方程

[4]

根据国内溴化锂溶液焓值选取的基准点，修正了工质水相应的饱和水和饱和水蒸气的焓值计算方程。 饱和水的焓:

TT2T3

43.7943*()+4.4794*(100100100 (6)

T2

+1.2685*10 2*P 2.3458*10 6*P 3.8715*10 3*P*(100hl= 877.0097+560.4992*

饱和水蒸汽的焓:

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hv=2416.4546+0.9858×10 2p+185.476158.5 …… 此处隐藏：5298字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……