增压双效氨水吸收制冷循环中分流比的确定与分析

　　随着化石能源的逐渐枯竭，人们越来越重视太阳能、工业余热等低品位热能的利用． 氨水吸收式制冷循环系统可以直接利用这些低品位的热能制取0 ℃以下的冷量，但其热力系数较低，因此，近年来吸引了众多学者对其循环性能的提高进行研究［1-5］．

　　双效循环是针对单级循环效率低下而提出的一种改进方法，是由两级回路复叠而成的一种氨水吸收式制冷循环系统． Ezzine 等［6］运用热力学第一、第二定律对双发生器的双效氨水吸收制冷系统性能进行分析，指出双效循环可显著提高性能系数． 在国内，徐士鸣［7］提出了一种中压双效复叠氨水吸收制冷循环，并对其进行研究，研究表明只有在冷却水温度较低、制冷剂蒸发温度较高的条件下，该循环才能显示其具有较高的制冷性能系数的优点; 张宝怀等［8］对双效循环和传统循环的制冷性能系数进行了比较，果同样表明，双效循环在冷却水温度低于 30 ℃且蒸发温度高于 － 15 ℃ 的条件下有较高的 COP 值，而且其所需热源温度比较高．

　　虽然研究者们认为双效循环可以有效地回收高温级回路的放热量，使系统运行性能系数得到提高，但基于循环本身的特点，如在相同的制冷温度和冷却水温度条件下，需要的热源温度比较高，因而使其应用范围受到了一定的限制． 因此，本文在双效循环的基础上提出了增压双效循环以拓展其应用范围． 由于增压过程的加入，系统循环参数将发生相应的变化，为了获取增压过程参数变化对系统性能的影响规律，本文借助于理论分析计算，着重对该循环高温级与低温级 2 个复叠回路内部参数分流比进行模拟计算分析，力图阐明增压比、制冷温度、冷却水温度、热源温度等对循环分流比确定的影响规律，为进一步研究该循环提供依据．

　　1 增压双效氨水制冷循环理论分析

　　增压双效氨水吸收制冷循环流程如图 1 所示．该循环由高温级回路与低温级回路复叠而成，它和一般双效循环的区别是在过冷器和吸收器之间增加了一台压缩机，提高了两级回路的吸收压力． 高温级回路吸收器放出的热量作为低温级回路发生器的热源，2 个发生器在相同的发生压力下产生的氨水混合蒸汽经过各自精馏塔提纯后混合，混合后的氨气经过冷凝器被冷凝为液体，氨液体经过冷器过冷后节流进入蒸发器中蒸发吸热，产生制冷效应．蒸发产生的氨气经过冷器后进入压缩机增压，然后分别被高、低温吸收器在相同的吸收压力下吸收．

　　图 2 是增压双效循环流程和双效循环流程在焓浓图上的对比分析图，其中 ξ 为浓度，h 为焓值．在相同工况下，增压双效循环和双效循环的区别在于加入了增压过程，即提高了高温级回路与低温级回路的吸收压力，其他过程一致． 如图 2 所示，在相同的制冷温度和冷却水温度条件下，为了保证双效循环能够运行，高温吸收的终了温度 t₁'必须高于低温发生温度 t_14'． 在保证一定放气范围的基础上，双效循环的驱动热源温度 t'_h必须维持在较高的水平上，不利于余热的回收利用． 由于增压过程的加入，吸收压力提高，增压双效循环在 P_A压力下吸收，在保证放气范围不变的情况下，低温发生温度向右移动变为 t₁₄，吸收温度和热源温度也跟着右移． 由此可以看出，由于向系统增加了少量的机械能，增压双效循环可以显著降低驱动双效循环热源的温度，同时可有效地利用高温级回路的吸收热，从而使利用热能驱动的氨水吸收式制冷循环实用范围得以拓展．