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吸收式制冷技术的研究与应用分析(1)
吸收式制冷技术的研究与应用分析(1)
来源:中制冷设备网    2009-7-10
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  能源与环境是现代经济与技术发展的基础与推动力。吸收式技术也是在能源与环境问题日益突出的情况下得以迅速发展。吸收式制冷机组,因为能够利用廉价能源和低品位热能解决电力供应不足、不含CFC类对臭氧层有破坏的物质,而得到广泛的推广应用。
  前言:能源与环境是现代经济与技术发展的基础与推动力。吸收式技术也是在能源与环境问题日益突出的情况下得以迅速发展。吸收式制冷机组,因为能够利用廉价能源和低品位热能解决电力供应不足、不含CFC类对臭氧层有破坏的物质,而得到广泛的推广应用。

  1973年的中东石油危机,推动了能源利用技术的发展,使利用低品位热能的吸收式热泵技术、热电冷联产技术等吸收式冷热源设备的研究,进入了实用化的开发阶段。1987年蒙特利尔协议签订后,由于吸收式制冷技术可采用对环境无破坏作用的天然制冷剂,它作为一种现实可行的替代制冷技术得到了进一步的发展。氨一水工质对也随之得到了科学界的重新认识和推广应用。在20世纪90年代,随着吸收式制冷机性能的显著提高,直燃型多效溴化锂吸收式制冷机、高效氨~水GAX循环吸收式制冷机,以及小型氨一水吸收式制冷机进入了商业化开发阶段。各种吸收式机组在余热利用、总能系统和区域集中供热(冷)方面得到了进一步推广应用

  一 吸收式制冷技术的研究

  由于20世纪70年代世界性能源危机的影响,世 界各国都十分重视吸收式制冷技术的研究。从1982 年开始.平均每两年就专门召开一次关于吸收式制冷技术的国际会议,这也加速了吸收式制冷技术的发展。

  目前,该技术的研究热点主要集中在新工质对的研究、吸收循环的研究、传热与传质的研究、智能化控制方式的研究等几方面。

  1.1新工质对的研究

  氨一水工质对在欧美广为使用,缺点是热效率低,且有毒性与爆炸性;溴化锂一水工质对的使用较为普遍,缺点是以水为制冷剂,不能制取O~C以下的冷源,腐蚀性强,对设备真空度要求高。因此为提高吸收式制冷机的热效率,其途径之一是进行新工质对的研究。

  目前国际上主要研究与开发的新型吸收式制冷工质对见表1。在国内,2001年,大连理工大学徐士鸣等人对TFE—NMP工质对进行了数值模拟研究 ;2003年,大连理工大学苏保国等人对TFE—TEGDME工质对进行了数值模拟研究 ;2006年,北京科技大学的靳华栋等人对氨一硝酸锂工质对进行了研究。在国外,2004年西班牙Venegas等人对氨~硝酸锂工质对进行了数值模拟研究;2006年,德国E.C.Ihmels和阿塞拜疆J.T.Safarov对甲醇一硝酸锂工质对进行了实验研究州,2007年,又对甲醇一碘化锂工质对进行了研究 。

  

  1.2 吸收循环的研究

  双效溴化锂吸收式制冷机中,溶液的循环方式大致有串联、倒串联、并联、串并联四种。目前国外机组仍以串联流程为主。为提高溴化锂吸收式制冷机的热效率,达到节省能耗的目的,国外提出了三效、多效溴化锂吸收式制冷机的设想,并进行研制。这种多效机组提高循环热效率的方法,目前主要有两种:1)冷剂蒸汽凝结热的多次利用;2)利用冷剂蒸汽被溶液吸收时产生的吸收热。

  为了充分发挥吸收式制冷系统的优势,目前世界各国正在积极研究各种新的吸收式制冷循环。其目的有两个:1)提高循环的性能系数,以降低能源的消耗;2)扩大其功能,以增加其应用范围。前者主要包括复叠循环、复合循环、GAX循环及辅助循环等;后者主要有利用夜间电力的吸收一压缩循环、附有发电机的循环、常温热输送系统和浓度差蓄能系统等。

  在国内,2005年,天津大学马利蓉等人对复叠循环进行了理论研究 ;2006年,大连理工大学夏梦心等人对采用氨水溶液的蓄能制冷与压缩制冷复合循环系统进行了数值模拟研究 。在国外,2006年,西班牙J0s6 Fern6ndez—Seara等人对吸收一压缩复叠循环进行了数值模拟研究;2007年印度A.Ramesh Kumar等人对GAX循环进行了数值模拟研究。

  1.3传热与传质的研究

  1.3.1 高效传热管的研究与开发

  吸收式制冷机为热交换器的集合体,其热效率的提高与价格的降低无不与传热管的性能相关。高效传热管的采用,不仅增加了传热面积,更主要的是使溶液在管子表面形成涡流和对流,增强了扰动,有利于传热与传质。采用高效传热管后,不仅使机组的质量与体积大幅度减小,而且使机组溶液充注量降低,提高了起动、运转性能。2004年,上海电力学院陈达卫等人对高效传热管进行了实验研究 。

  1.3.2活性剂的研究

  活性剂的作用是减少溶液在管子表面的张力,产生马拉各尼效应,增强传热效果。2005年,我国大连海事大学高洪涛等人对几种界面活性剂进行了实验研究” 。2007年,日本Jin—Kyeong Kim等人对氨一水吸收式制冷中的表面活性剂和微观粒子进行了实验研究

  ”。俄罗斯进行了氟化醇活性剂的试验研究,由于氟化醇与溴化锂水溶液的互溶性较好,因而起到了较好的增强传热的效果。然而迄今为止,人们对活性剂增强传热的作用机理尚未完全了解清楚。

  1.3.3 吸收机理的研究

  吸收器是吸收式制冷机中最关键的部件,因而国外一直注重吸收机理方面的研究,进行吸收器新设计方法的探讨,从传热传质的观点考虑传热面积与管排合理配置等。1997年。日本H.Daiguji等人对溴化锂一水吸收式制冷的吸收机理进行了研究 。

  1.4 智能化控制方式的研究

  控制方式的研究是使机组操作简便、稳定可靠运行的重要保证。国外在20世纪80年代后期实现了吸收式制冷机的智能化。目前国内大多数吸收式制冷机均装备了微机控制、屏幕显示、菜单提示、触摸屏操作的智能化控制系统。

 

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