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低温排热吸收式制冷机的开发

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-17  来源:中国冷凝器网  浏览次数:257

  低温排热吸收式制冷机的开发周启瑾(上海理工大学,上海200020本文介绍了日本开发的低温排热驱动吸收式制冷机,采用了两次提升的吸收式循环,并试制了70kW制冷量的样机试验结果:在排热水进口温度60°C,冷却水进口温度25C,冷媒水出口7C的工况下,实测制冷量达到70kW制冷性能系数(COP)达到0 58低温排热利用;热水型吸收式制冷机;两次吸收的吸收式制冷机1前言2现况和研制目标热水型吸收式制冷机用热水作为驱动热源,但用低温排水驱动的吸收式制冷机至今已实现的目前实用化的吸收式制冷机所需热水的温度在80有两级吸收的吸收式制冷机这种制冷机与单效机~9dC之间,其性能系数cp随热水温度的下降而相比,发生器吸收器、溶液热交换器各有两只,故降低,热水温度在7丈左右时会急剧下降,因此低温热水没有多大的实用价值示出用热水驱动吸收式制冷机的性能系数与热源热水温度的关系。

  不同温度的热水有不同的用途,90~ 110°C的高温水可作干燥用,75C以上的热水可用作驱动吸收式制冷机的热源,而75C以下的热水只能用作供暖。如果能降低吸收式制冷机驱动热源的热水温度,则可以大大节约高温能源的消耗,因为现在工厂排出的大量热水都在75C以下。为此,研究开发利用60°C左右低温排水作为热源驱动的吸收式制冷机具有十分重要的意义。本文将介绍由日本东邦燃气株式会社和矢崎总业株式会社共同开发的“低温排热驱动吸收式制冷机”项目的研制内容和样机试验结果制冷结构复杂、体积庞大,冷却水耗量大(约为单效机的两倍)而且性能系数COP低,仅0.3~0.4左右。这次研制的制冷机采用的是两次提升的吸收式循环,基本思路是将制冷机中的一部分冷剂水去冷却吸收器中的溶液,混合后成为中间溶液,如所示如果热水温度在75C以上,则可以单效循环运行,如果热水温度低于75C,则采用两次提升循环,对于60C的热水,可以在单效循环和两次提升循环的合并状态下运行。

  课题研制目标是:开发在6屮90C范围的排热水驱动的吸收式制冷机吸收式制冷机制取冷水的温度为7°C,冷却水可采用河水,也可以采用经冷却塔冷却后的水,温度在3C左右,而河水的温度要比冷却塔水温度低,大约在25C左右。这次研究开发样机的指标见表1所示3研究成果的概况3.1样机循环和吸收工质对的选择中是单效循环和两次提升循环在溴化锂溶液Ft图上的表示图中12341是单效吸收循环,其最低加热水温度为75C,相应的发生器压力为R如加热水温度降为60°C,则其发生器压力也降为由图上可以看出低温热水驱动的发生器出口浓溶液浓度52甚至低于单效机中的稀溶液浓度在此情况下,必须采用多级吸收以降低发生温度。从提高性能系数,增大放气范围降低稀溶液浓度,减低制冷机的造价等方面考虑,决定选用两级提升循环(中13571循环>其中2'3是浓溶液在辅助吸收器和低温吸收器中的第一次吸收过程,而4是中间溶液在高温吸收器中的第二次吸收过程(参见)至于吸收工质对的选择,由于温度低,工质对金属的腐蚀问题较小,循环中吸收溶液的浓度低,不必担心溶液的结晶问题另外,水和溴化锂吸收工质对的物性数据已十分齐全,故选用水和溴化锂为样机的吸收工质对▲3.2试验样机的基本参数表1新开发低温热水驱动吸收式制冷机的指标加热热水温度项目指标已有产品75C吸收循环单效吸收机单效机COP0.770.760C吸收循环COP单效机+两级提升试验样机用60C热水驱动,输出冷水温度7C冷却水温度如使用冷却塔水应选用31C,但经过模拟计算,用60C的低温水作为热源要求输出7C冷水,使用水和溴化锂工质对是很难达到的,因此试验样机的标准条件是采用25C的河水作为冷却水3.3用制冷剂水冷却的吸收器的开发工%条件20冷水出口7Ch冷却水进Pushing为了利用低温热源驱动吸收式制冷机保证定的放气范围,必须降低稀溶液的浓度,为了确保低浓度的吸收溶液吸收制冷剂的能力,必须降低吸收温度,这可利用冷剂水的蒸发潜热来冷却吸收溶液,为此开发具有高吸收能力的热交换器(冷剂水冷却的吸收器)是必不可少的,冷剂水冷却吸收器就是在中的“低温吸收器”和“高温蒸发器”。

  冷剂水冷却的吸收器采用竖管结构,为了充分展示这种竖管结构吸收器的性能,提高蒸发器效率,均匀分配冷剂水是十分重要的课题,在冷剂水冷却吸收器中装有冷剂水分配器,要求即使吸收器有些倾斜也能得到均匀的冷剂水分配,在分配器部分不会引起冷剂水的沸腾和堵塞另外,吸收器的性能还受到冷剂水滴向传热面的形状和大小的影响,要研究能满足其性能要求的形状,根据试验结果选定最佳形状的冷剂水分配器。

  3.4发生器的开发本样机用60°C的低温热水来驱动,溶液的沸腾温度与加热水温度差比以往生产的吸收式制冷机都要小。另外,本样机的发生器压力要比常规的单效吸收式制冷机低,因而本样机必须采用不受溶液液位影响的发生器,一般发生器根据其换热方法的不同,可分为喷淋式和沉浸式两种,本样机根据这两种发生器的试验结果,决定采用喷淋式发生器。

  5试验台试验为了评价制冷机的性能,特制造了一台10冷吨的试验机制造时考虑到生产性和维护性,确认安装次序、尺寸的配合、各部件的安装尺寸、安装工作的方便性、操作空间的大小、检查的方便性等是否恰当。试验测定试验机在额定条件下运行时的制冷量、性能系数COP,还测定额定条件以外的热水温度特性(热水温度变化时样机制冷量的变化)和部分负荷特性(冷水回水温度变化时样机制冷量的变化)4样机的试验结果1样机与试验系统样机是根据试验机的试验结果调整了各组件的传热面积,改变了溶液泵、调节阀等规格而重新制作的。样机试验利用透平系统中最后一级的排气,对排热驱动吸收式制冷机在实际运行条件下的动态特性和运行稳定性进行评价样机试验系统的配管系统见所示4.2试验结果样机试验中测定在不同热源水温度、冷却水温度和负荷下的性能系数和制冷量,对负荷的适应性和稳定性进行评论,作为试验结果的一例,将额定工况下的性能测定结果列在表2中。通过样机试验确认排热驱动吸收式制冷机的样机能达到额定工况下的性能指标和不同运行条件下的性能特点,作为单独制冷机使用是没有问题的样机试验完了以后,为了取得耐久性和可靠性的情报,对样机进行了解剖,解剖结果没有见到各换热器部件的腐蚀或变形,另外各构成机器(如屏蔽泵等)也都工作正常,因此可以确认样机的耐久性和可靠性是没有问题的表2额定工况下的性能指标和样机试验结果的比较热源水入口6C热源水入口75°C目标值试验结果目标值试验结果制冷COP制冷量(RT)运行条件:冷却水入口温度25°C,冷水出口温度7C 5结论排热驱动吸收式制冷机可有效地利用各种低品位废热于空调,可提高能源的利用率将这项目的研究成果实用化,为空调节能作出更大的贡献

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