新型混合吸收式制冷循环的实验研究

    引言

    随着世界能源的短缺,空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比例,世界各地都在加紧太阳能空调技术的研究。但是太阳能集热器在保证较高的集热效率时,其可获得的热源温度一般在80~95e之间,此温度范围对于利用单级吸收式制冷系统则热源温度偏低,效率较低,而采用两级吸收式制冷系统则热源可利用温差小,COP较低。因此寻找一种能利用低温热源并且热源可利用温差较大的制冷循环就是解决问题的关键。

    1 太阳能混合吸收式制冷循环

    本文提出了一种高效的适合太阳能空调的溴化锂混合吸收式制冷循环,解决传统吸收式系统在利用太阳能实现制冷时存在的弊端。与传统的两级吸收式循环相比,该系统增加了一个附加高压发生,通过高压发生器再生出的LiBr溶液与低压吸收器的吸收后的溶液混合,提高高压吸收器的吸收剂浓度从而减小其压力,提高系统的制冷系数(COP),增大了热源的可利用温差。

    从图1上可以看到,由于进入高压吸收器中参与吸收的LiBr溶液的浓度是高压发生器发生的与低压吸收器吸收后的LiBr的混合后在附加高压发生器中发生后得到的,所以浓度较直接由高压发生器发生后的溶液浓度高,增加了高压吸收器的吸收能力,可以减小高压吸收器的压力,同时降低了低压发生器中LiBr溶液的浓度,即降低了低压发生器的发生温度,增加了冷凝温度,可以将热源利用到较低温度,增加了驱动热源的利用温差[1]。

    2 实验原理

    吸收式制冷系统发生器中的发生温度是受压力与浓度的制约的[2]。新型混合吸收式制冷循环的基本原理就是降低发生器中的压力,达到降低溶液发生温度的目的,从而提高吸收式系统的热源可利用温差。本实验就是模拟低压发生器的发生状况,得到整个系统在不同的低压发生器压力时其热源的利用温差的大小关系,并与传统的两级吸收式制冷循环作比较,得到热源可利用温差在两级吸收式制冷基础上提高的幅度。

    图2所示为实验的原理图,恒温箱中的加热热水通过盘管4对溴化锂溶液进行加热,溶液中的水受热蒸发,产生的水蒸气通过调节阀11进入冷凝器,在冷凝器中冷凝为液态水,通过冷凝水的冷凝作用,维持低压发生器与冷凝器中的压力恒定,通过调节冷凝温度,即冷凝水温来调节低压发生器与冷凝器中的压力,从而得到在不同压力下的热源的利用温差,并与两级吸收式制冷循环进行比较。

    3 实验装置

    本实验的主要设备有:发生器(外径为90mm,内径为80 mm的钢筒,内有盘管,盘管为?8 mm×2 mm,外包15 mm聚氯乙稀泡沫绝热层);冷凝器(外径为110 mm,内径为100 mm的钢筒,内有盘管?8 mm×2 mm,外包15 mm聚氯乙稀泡沫绝热层),恒温热水箱(外包15 mm聚氯乙稀泡沫绝热层);恒温冷水箱(外包15 mm聚氯乙稀泡沫绝热层);真空压力表一只(测量范围-0.1~1.5 MPa);无热电势转换开关及其数字电压表,铜-康铜热电偶温度传感器共7对,调节阀以及冷、热水保温材料等。